211service.com
Vijf plannen voor goedkopere lanceringen van de ruimte - en vijf waarschuwende verhalen
Illustraties van ruimtevaartuigen in de categorieën van 5 nieuwe plannen en 5 mislukkingen Illustraties door John MacNeill
In de laatste decennia van de vorige eeuw en de eerste decennia van deze, zouden de gemiddelde kosten van het lanceren van een kilogram in een baan om de aarde eenvoudigweg niet veranderen. De prijs zweefde koppig boven de $ 10.000, en nieuw idee na nieuw idee slaagde er niet in de impasse te doorbreken.
Deze belemmerde innovatie. Immers, als het duur is om iets te lanceren, wordt het lastig om andere soorten risico's te nemen. Maar de meningen waren verdeeld: waren de zaken gestagneerd omdat er nooit genoeg geld was om ideeën door te voeren? Of was het omdat andere verbeteringen, bijvoorbeeld op het gebied van materiaalkunde of autonome navigatie, nog onvoldoende ontwikkeld waren?
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2019
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Dat is allemaal veranderd in de afgelopen jaren toen nieuwe vaartuigen de impasse doorbraken, met name de Falcon Heavy van SpaceX, die ongeveer een tiende zo duur is, per kilogram, als zijn naaste concurrent.
Nu is de centrale vraag of dit het begin is van een nieuw plateau of, zoals Elon Musk hoopt, het signaal is van steeds goedkopere lanceringen en steeds meer ruimte-innovatie. Het succes of falen van deze systemen zal helpen om een antwoord te vinden.
5 nieuwe plannen
XS-1
Al sinds de jaren zestig dromen ingenieurs van een ruimtevliegtuig dat vaak kan worden hergebruikt op een manier die ruimtereizen meer op vliegreizen maakt. Niemand is nog in de buurt gekomen. De XS-1, die door Boeing wordt gebouwd voor het onderzoeksbureau DARPA van het Pentagon, zou 10 vluchten in 10 dagen moeten kunnen maken, met een gewicht tot 5.000 pond (2.268 kilogram) voor minder dan $ 5 miljoen. Voor 2020 staan testvluchten gepland.
Starhopper
Starhopper is een prototype van de eerste fase van SpaceX's geplande Big Falcon Rocket, of BFR. Het bedrijf is van plan het te gebruiken om mensen naar Mars te sturen en om half uur durende shuttlediensten op aarde te laten rijden tussen steden als New York en Shanghai. Het laadvermogen van de BFR is ongeveer drie keer dat van de Falcon Heavy, hoewel Elon Musk heeft gezegd dat hij denkt dat het minder zal kosten om te bouwen. Een vroege versie van Starhopper voltooide in april met succes een tethered testvlucht in Texas.
Nieuwe Glenn
Deze raket heeft een laadvermogen dat vergelijkbaar is met dat van de Falcon Heavy, maar is met een diameter van zeven meter veel breder. Dat betekent dat het twee keer het bruikbare volume heeft. De eerste trap vliegt terug om opnieuw te worden gebruikt, net zoals de mislukte Baikal-booster (hieronder). Blue Origin, dat de raket bouwt, houdt de lippen op de testvluchtdata, maar strijdt om een luchtmachtcontract dat al in 2022 gelanceerd zou moeten worden.
Tethers
Zelfs als raketten kunnen worden hergebruikt en schaalvoordelen kunnen opleveren, blijft brandstof een grote kostenpost. Tethers proberen dit op twee verschillende manieren te veranderen. De ene benadering werkt als het slingeren van een touw, waarbij het momentum van het ene uiteinde naar het andere wordt overgedragen. Tethers Unlimited, een startup, hoopt deze techniek te gebruiken om satellieten te vangen die niet genoeg energie hebben om in een baan om de aarde te komen, en ze een extra boost te geven. Een ander type ketting zou het magnetische veld van de aarde gebruiken om de baan van satellieten die aan beide uiteinden ervan zijn bevestigd, te versterken. Er hebben al enkele testvluchten plaatsgevonden en de volgende staat gepland voor juni.
Spinlancering
Tethers kunnen momentum overbrengen tussen objecten die zich al in de ruimte bevinden — maar wat kun je doen terwijl je nog steeds de grond hebt om tegen te duwen? Dat is het plan voor Spinlaunch, een startup die in 2018 $ 40 miljoen aan durfkapitaal ophaalde. Het bedrijf brak in mei door met een lanceerfaciliteit in New Mexico en is van plan zijn eerste satellieten in 2022 te lanceren. Het wil maar liefst vijf satellieten lanceren een dag naar de rand van de ruimte met krachtige turbines en kleine raketten aan boord — soort van het tegenovergestelde van een kettinglift.
5 waarschuwende verhalen
Delta Clipper (DC-X)
Single-stage-to-orbit is al lang een doel van raketontwerpers, omdat het vermijden van meertrapsraketten dingen goedkoper, sneller en meer herbruikbaar zou maken. De kleinschalige DC-X van McDonnell Douglas vloog verschillende suborbitale vluchten, maar het programma werd geannuleerd voordat een volledige versie kon worden gebouwd die in een baan om de aarde kon. Het was een slachtoffer, afhankelijk van wie je het vraagt, van onvolwassen technologie of van kortzichtige bureaucraten. Verschillende Delta Clipper-ingenieurs werken nu voor Blue Origin, wiens New Shepard-raket zou zijn geïnspireerd door de DC-X.
Venture Star/X-33
NASA besteedde meer dan een miljard dollar aan de X-33, een suborbitale versie op halve schaal van wat de Venture Star zou zijn geweest. Het vaartuig op ware grootte zou qua grootte vergelijkbaar zijn geweest met de spaceshuttle, en het bureau heeft er zelfs een speciale ruimtehaven van $ 32 miljoen voor gebouwd op Edwards Air Force Base in Californië. Maar NASA en Lockheed Martin, het bedrijf dat de X-33 bouwde, hadden veel onenigheid over het ontwerp en het programma werd geannuleerd voordat de raket ooit vloog.
Baikal
De Baikal-booster, ontworpen in de jaren negentig als een herbruikbare eerste trap voor de Russische Angara-raket, was een idee voor zijn tijd. Net als de eerste trap van SpaceX's Falcon-raket, moest de Baikal terugvliegen om opnieuw te worden gebruikt. Maar in tegenstelling tot de eerste trap van Falcon, die dezelfde raket gebruikt om te landen als waarmee hij opstak, had de Baikal een extra straalmotor voor de landing, wat gewicht en complexiteit toevoegde.
HL-20/HL-42
Na de explosie van de spaceshuttle in 1986 Uitdager , werd de HL-20 ontworpen om passagiers veilig en goedkoop naar het ruimtestation Freedom te vervoeren. Noch hij, noch de HL-42, een opgeschaalde opvolger, heeft ooit de ruimte bereikt. Het Dream Chaser-ruimtevaartuig van Sierra Nevada, dat is gebaseerd op het HL-20-ontwerp, zal echter vanaf eind 2020 vracht van en naar het internationale ruimtestation ISS afleveren.
Roton
Een ander mislukt idee van een enkele trap naar een baan, de Roton, gemaakt door Rotary Rocket, staat in de Mojave-ruimtehaven als een waarschuwing en inspiratie voor toekomstige ruimtepioniers. Door de raket snel te laten draaien, hoopten ingenieurs de noodzaak voor dure en gecompliceerde pompen te elimineren. Een prototype maakte in 1999 drie testvluchten, maar was moeilijk te besturen. Het bedrijf had geen geld meer voordat de problemen konden worden opgelost.