Экономика повторного использования ракет по-прежнему неясна

В закладки
Аудио

Irene Klotz, Aviation Week, April 17, 2020

Blue Origin разрабатывает двигатель BE-4, который он установит на свои многоразовые ракеты New Glenn и продаст United Launch Alliance (ULA) для одноразовой ракеты Vulcan. ULA планирует в конечном итоге использовать повторно только двигатели.
Credit: Blue Origin

Цена многократного использования

Первая ступень ракеты Falcon 9, которая впервые успешно приземлилась после отправки полезного груза на орбиту, стоит на постоянной выставке возле штаб-квартиры SpaceX в Хоторне, штат Калифорния, что свидетельствует о настойчивости основателя, генерального директора и главного инженера Илона Маска, который хочет, чтобы флот полностью многоразовых космических кораблей уменьшил стоимость колонизации Марса.

Это видение разделяет другой предприниматель Джефф Безос, чья космическая компания Blue Origin из Кента, штат Вашингтон, разрабатывает серию многоразовых транспортных средств, начиная с суборбитальной системы пассажирских перевозок New Shepard. За последние пять лет New Shepard провел 12 летных испытаний без экипажа, и еще многое предстоит сделать, прежде чем начнутся коммерческие полеты.

Безос также вложил 2,5 миллиарда долларов в разработку New Glenn, многоразовой системы с семью метановыми двигателями BE-4, предназначенной для доставки почти 50 тонн [полезной нагрузки] на низкую околоземную орбиту. «Это самая маленькая орбитальная ракета, которую мы планируем построить и запустить», — говорит Клэй Моури, вице-президент Blue Origin по продажам, маркетингу и обслуживанию клиентов.

Но первой ракетой на орбите с BE-4 может стать не New Glenn. United Launch Alliance (ULA) покупает эти двигатели для первой, невозвращаемой (по крайней мере — на данный момент) ступени своей ракеты Vulcan, которая, как и New Glenn, должна дебютировать в следующем году.

В какой-то момент ULA может решить восстанавливать и повторно использовать только двигатели BE-4, пара которых будет летать на каждом Вулкане. Идея состоит в том, чтобы моторный отсек отсоединялся после запуска и падал обратно в атмосферу, защищенный надувным гиперзвуковым щитом. Вертолет должен будет зацепить секцию двигателей в воздухе, когда она будет совершать спуск с парашютом. ULA называет этот свой подход разумной модульной технологией автономного возврата, или SMART (Sensible Modular Autonomous Return Technology).

«Это никак не повлияет на общую производительность ракеты-носителя, потому что вам не нужно будет экономить топливо, чтобы лететь домой», — говорит генеральный директор ULA Тори Бруно на Aviation Week. «Вы можете сжечь все топливо, отделить двигатель, который является самой дорогой [частью ракеты], и вернуть его».

«Мы на самом деле не изменили нашу оценку за последние пару лет, потому что нам еще предстоит увидеть, как другие формы многократного использования – самолетная посадка или возвращение на Землю на реактивных двигателях — продемонстрируют экономическую устойчивость на постоянной основе», — говорит Бруно. «Это чертовски сложно сделать, чтобы реально сэкономить деньги. Мы еще не видели ничего, что изменило бы выводы нашего анализа».

Первая ступень Falcon 9, которая приземлилась на баржу, расположенную в Атлантическом океане, возвращается в Порт-Канаверал, штат Флорида, 7 декабря 2019 года после доставки корабля Dragon Cargo на орбиту для NASA.
Credit: SpaceX

SpaceX в настоящее время является единственной компанией, запускающей орбитальные ракеты с возвращаемой первой ступенью. В мае 2018 года SpaceX выпустила финальную версию ускорителя для Falcon 9, названного Block 5. В течение двух месяцев компания летала исключительно на Block 5. Модернизация включала в себя двигатели Merlin с более высокой тягой, более мощные посадочные площадки и десятки улучшений для ускорения восстановления и повторного использования.

Блок 5 был спроектирован так, чтобы летать 10 раз с минимальным техническим обслуживанием между рейсами и до 100 раз с ремонтом. Президент и главный операционный директор SpaceX Гвин Шотвелл говорила, что компания больше не рассчитывает, что ей понадобится летать на Falcon 9 более 10 раз.

«Нам не нужно наращивать производство, по крайней мере, первых ступеней, как мы и думали», — сказала Шотвелл 10 марта на конференции Satellite 2020 в Вашингтоне.

«С точки зрения надежности, мы хотим знать пределы Falcon 9, поэтому мы будем их запускать, но некоторые государственные заказчики хотят только новые ракеты — я думаю, что со временем они также перейдут на уже летавшие носители», — добавила она. «Но если мне придется строить пару новых в год или 10 новых в год, это будет добавление к флоту, и я не знаю, придется ли мне запускать ступень более 10 [полетов]».

Что касается того, насколько компания смогла сократить расходы, повторно используя первые ступени, Шотвелл сказала только это: «Мы экономим много денег».

SpaceX — частная компания, информация об этих операционных расходах не является общедоступной, но записи о полетах Block 5 есть. До сих пор SpaceX запустил 14 ускорителей Block 5 за 31 миссию, включая два полета Falcon Heavy, которые используют по три ускорителя в каждом полете.

Из этих 14 ускорителей с летной историей пять остаются частью оперативного флота. Остальные были израсходованы — некоторые после нескольких миссий — из-за большой массы полезного груза или неудачных посадок. Один из бустеров был преднамеренно уничтожен в ходе лётного испытания системы аварийной посадки при запуске капсулы Crew Dragon.

Лидер флота SpaceX летал пять раз, прежде чем 18 марта ему не удалось приземлиться на баржу, расположенную у побережья Флориды. SpaceX не сказала, была ли неудачная посадка связана с преждевременной остановкой двигателя во время последней фазы подъема. Оставшиеся восемь двигателей Merlin ракеты компенсировали тягу, и полезная нагрузка — партия из 60 широкополосных спутников Starlink — достигла своей предполагаемой орбиты.

SpaceX, продолжая запускать Falcon 9 и Falcon Heavy для NASA, национальных служб безопасности и коммерческих миссий, за свой счет разрабатывает полностью многоразовую пилотируемую транспортную систему для дальнего космоса под названием Starship.

Еще одна компания, тестирующая повторное использование, — Rocket Lab, которая строит и запускает ракету для малых спутников Electron.

Rocket Lab проводит тестирование, чтобы выяснить, сможет ли она повторно использовать свою ракету-носитель для малых спутников Electron
Credit: Rocket Lab

«В течение долгого времени я говорил, что мы не собираемся делать повторное использование», — заявил генеральный директор Rocket Lab Питер Бек в августе 2019 года, когда он объявил о новой инициативе. «Это один из тех случаев, когда я должен съесть свою шляпу».

Electron не обладает такими характеристиками, как Falcon от SpaceX, поэтому Rocket Lab использует систему захвата первой ступени ракеты-носителя в воздухе с помощью вертолетов. Цель состоит не в том, чтобы снизить затраты как таковые, а в том, чтобы увеличить частоту полетов без увеличения производства. В настоящее время компания производит одну ракету Electron примерно каждые 30 дней. «Нам нужно сократить это [время] до одной в неделю», — говорит Бек.

«Мы рассматриваем [повторное использование ракеты] как своего рода путешествие», — добавляет Бруно из ULA. «Мы собираемся начать с двигателей, потому что мы почти уверены, что сможем сэкономить на этом сразу же. По мере того, как мы будем узнавать больше на практике, мы продолжим оценивать другие ценные части ракеты, и мы можем обнаружить, что мы сможем использовать их повторно».

«В повторном использовании есть одна забавная вещь», — добавляет он. «По мере того, как вы делаете свою ракету менее дорогой и делаете части своей ракеты менее дорогими, труднее заключить сделку на повторное использование, потому что то, что вы возвращаете, не так ценно. Тут есть баланс».

Это перевод статьи Economics Of Rocket Reuse Still Up In The Air

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

15
Войдите, чтобы видеть ещё 16 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Фёдор Дмитриевич
Вечность назад

Мнение альянса дармоедов и коррупционеров. Привыкших к парадигмам - освоим любой бюджет/космос это всегда баснословно дорого... Малоинтересно. Они просто не готовы к конкуренции в том, что есть у СпейсХ. Мантры повторно используемое не надежно, уже не действует на заказчиков из Пентагона. Лед тронулся ;) Многим экономика понятна, стоимость 1 ступени - 70% стоимости РН. По орбитальной там вопрос, у орбитера очень высокое совершенство и скорость схода с орбиты. Пока считается, что ее проще сжечь при сведении с орбиты и сделать новую. Рено уже сворачивает китайскую производственную автолавочку. Эти пусчай тоже готовятся. Как и лапотники ;)

Дейв Боумэн
Вечность назад

"Связь заголовка и текста статьи по-прежнему неясна" Ведь в статье всё очень ясно: как минимум 3 компании ведут свои разработки по многоразовости и одна компания активно использует. Если бы это было экономически не выгодно - этого никто не делал.

Эллен Рипли
Вечность назад

Если кому, как и мне, понравилась начальная фотография из этой статьи, то вот она в высоком разрешении: https://fm.cnbc.com/applications/cnbc.com/resources/img/editorial/2018/04/18/105139064-BE-4-hotfire.jpg Очевидно, что фотография по моей ссылке, увы, была "растянута" и исходный кадр имеет меньшее разрешение. Но, увы, найти именно исходник не удалось.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.