¿Son los propulsores de cohetes SpaceX Falcon significativamente más baratos de operar que los propulsores tradicionales desechables?
El título lo resume bastante bien. Recuerdo que alguien comentó una vez sobre el programa del transbordador espacial que “el transbordador espacial fue diseñado originalmente para ser un camión espacial. Pero el transbordador es para los camiones lo que un Lamborghini es para un automóvil familiar ”. Esto se debió principalmente a la dificultad de diseñar una nave espacial verdaderamente reutilizable. Un orbitador del Transbordador Espacial requirió alrededor de 90.000 horas hombre de mantenimiento después de que regresó a la Tierra, para que estuviera listo para volar nuevamente, y esto significó más o menos un desmontaje completo y revisión de todo el orbitador, así como de los SRB. Eso fue hace 40 años. Me pregunto si la serie SpaceX Falcon 9 de propulsores de cohetes de combustible líquido ha mejorado esas métricas, en comparación con los propulsores de cohetes de combustible líquido desechables tradicionales.
Respuestas
No lo sabemos.
Una cosa que sí sabemos es que los lanzamientos de SpaceX son bastante baratos en comparación con sus competidores. Si eso se debe a la reutilización, porque sus cohetes son generalmente más baratos independientemente de la reutilización, o simplemente están operando con pérdidas para impactar al mercado, no lo sabemos.
Como mencionó geoffc, SpaceX es una empresa privada, que ni siquiera cotiza en bolsa, por lo que la información que deben divulgar es mínima. Por tanto, solo podemos especular.
Sabemos lo que cobra SpaceX por un vuelo en un propulsor prescindible, y sabemos lo que cobra SpaceX por un vuelo en un propulsor reutilizable, por lo que sabemos que cobran menos por un vuelo en un propulsor reutilizable que en uno prescindible. Y eso es todo lo que sabemos. En particular, ni siquiera sabemos si los precios que cobra SpaceX tienen alguna relación con el costo real.
En particular, es muy posible que SpaceX esté cobrando de más por los vuelos con un refuerzo reutilizable solo porque siguen siendo mucho más baratos que la competencia, incluso si obtienen una ganancia masiva. También es posible que operen con pérdidas para sorprender y socavar a su competencia.
O bien, podrían estar ejecutando una combinación en la que venden su versión fungible con pérdidas para socavar a la competencia y compensar eso vendiendo los reutilizables con un gran margen. Por lo tanto, no podemos simplemente restar el precio de un lanzamiento reutilizable del precio de un lanzamiento prescindible y decir que es mucho más barato.
También sabemos que recibieron dinero de varias organizaciones gubernamentales para diversos programas de desarrollo, que pueden o no haber beneficiado también a sus clientes comerciales y, por lo tanto, pueden influir en el precio.
Otra cosa que no sabemos es cuánto esfuerzo se requiere para renovar un amplificador. Sabemos que lo más rápido que han vuelto a volar un propulsor son 51 días, pero eso no significa necesariamente que también hayan tardado 51 días en reacondicionar el propulsor, e incluso si lo hiciera, no significa que este sea el más rápido posible. tiempo de respuesta. Parece que están rotando el uso de los propulsores, por lo que no están tratando activamente de volver a volar un solo propulsor lo más rápido posible. Siempre que puedan repararlos lo suficientemente rápido para mantener su cadencia de lanzamiento (que ya está batiendo récords), no tienen necesidad de renovar los impulsores aún más rápido.
Si bien la mayor parte de la información es privada, dado que SpaceX ni siquiera es una empresa que cotiza en bolsa, hay cierta información que podemos discernir.
En 2020, SpaceX se lanzó 26 veces (1 para In Flight Abort, fue un lanzamiento pero no en órbita). De ellos, 5 eran propulsores nuevos y 21 eran vehículos volados anteriormente.
Por lo tanto, la fábrica no tuvo que fabricar 26 propulsores para el año, solo 5. (Y terminaron un Falcon Heavy con tres núcleos también, pero no voló en 2020). A menos que el costo de la renovación sea mayor que la fabricación de un núcleo nuevo, podemos asumir que esto fue un ahorro. (Sin embargo, esa declaración aún no está probada ni documentada).
Si bien no tengo una fuente a la mano, tengo entendido que cada núcleo toma alrededor de 11 meses desde la primera adquisición de materiales hasta su finalización.
En 2020 vimos tiempos de renovación de alrededor de 2 meses y casi batimos el récord de 51 días.
Nuevamente, sin evidencia por las razones mencionadas anteriormente, sería una suposición razonable que 2 meses de mano de obra costarían menos de 11 meses, a menos que 5 veces la gente esté trabajando en remodelación versus nueva construcción. (Por supuesto, hay todo tipo de problemas con esa suposición, pero parece plausible).
Por otro lado, además de la remodelación, existe el costo de mantener una flota de barcos para los desembarcos en el océano. Hay varios barcos en cada costa mantenidos para operaciones de recuperación. Esta es una combinación de barcazas ASDS para aterrizajes, pero también la flota GO / Ms * para remolcar las barcazas, recuperación de carenado y recuperación de cápsulas.
Pero las misiones RTLS son claramente más baratas, ya que las zonas de aterrizaje 1 y 2 son costos fijos que realmente no cuestan mucho mantener al año y de 25 intentos de aterrizaje en 2020 se desglosó como:
- 2 fallas (más aborto en vuelo)
- 4 RTLS (volver al sitio de lanzamiento)
- 6 Simplemente lea las instrucciones (ASDS)
- 13 Por supuesto que todavía te amo (ASDS)
Por lo tanto, los costos de recuperación y renovación probablemente varíen ligeramente según el lugar donde aterrice el refuerzo.
Además, mientras se recupera la primera etapa, se descarta la etapa superior. Los carenados son probablemente un conjunto diferente de aspectos económicos. La primera etapa generalmente se considera 2/3 del costo de la misión, generalmente alrededor de \$40 million. Whereas fairings are priced at around \$6 millones. (Dado que todos estos cambian con el tiempo, son básicamente números absolutos sin sentido).
Por lo tanto, los costos de renovación de un \$40 million dollar component vs a \$6 millones de pares de componentes claramente pueden tener resultados diferentes. (De ahí el enfoque de la recuperación de la primera etapa, que parece bien probado, frente a la recuperación del carenado que aún se está desarrollando).
En resumen, parece probable que los costos de reutilizar una primera etapa sean menores que los de una nueva primera etapa, no hay datos sólidos que lo respalden, pero los supuestos básicos parecen sugerir que sería más barato.
El Falcon 9 en configuración prescindible es más barato por un margen significativo que otros cohetes. Sin embargo, la reutilización lo hace aún más barato, aunque el combustible y el equipo adicionales necesarios reducen mucho la carga útil máxima. La única información disponible públicamente sobre la economía de los cohetes probados en vuelo es una respuesta reciente al tweet de Michael Baylor:
La reducción de la carga útil debido a la reutilización del refuerzo y el carenado es <40% para F9 y la recuperación y renovación es <10%, por lo que está aproximadamente a la par con 2 vuelos, definitivamente adelante con 3 - Elon Musk (@elonmusk) 19 de agosto de 2020
Por tanto, parece que el coste de la renovación de un amplificador podría ser inferior $6 million. The cost of a second launch could be well below \$15 millones cuando se reutilizan los carenados.
Con respecto al transbordador espacial, la comparación de Lamborghini no se trata solo del hecho de que estaba destinado a ser reutilizable. Era extremadamente ambicioso en términos de sus capacidades: para transportar una gran carga útil junto con cinco miembros de la tripulación, el orbitador tenía que ser una máquina bastante grande.
Mi impresión es que tratar de construir tanta capacidad de elevación bajo las restricciones de diseño que habían llevado a compensaciones de ingeniería que hicieron que todo fuera menos robusto, lo que a su vez requirió una renovación exhaustiva. Esto no prueba que SpaceX sea más barato, pero sí demuestra que había mucho espacio para abaratarse simplemente siendo menos ambicioso.
Esta pregunta relacionada habla de la cantidad de mantenimiento que requerían los motores principales, como ejemplo.