Apakah pendorong roket SpaceX Falcon jauh lebih murah untuk dioperasikan daripada penguat tradisional yang dapat dibuang?
Judulnya cukup merangkum semuanya. Saya ingat seseorang pernah berkomentar tentang program pesawat ulang-alik bahwa “pesawat ulang-alik pada awalnya dirancang untuk menjadi truk luar angkasa. Tapi pesawat ulang-alik adalah untuk truk seperti Lamborghini untuk mobil keluarga. ". Ini terutama karena kesulitan dalam merancang pesawat luar angkasa yang benar-benar dapat digunakan kembali. Pengorbit Pesawat Ulang-alik membutuhkan sekitar 90.000 jam kerja pemeliharaan setelah kembali ke Bumi, untuk membuatnya siap terbang lagi, dan ini kurang lebih berarti penghancuran dan perombakan total seluruh pengorbit serta SRB. Itu 40 tahun lalu. Saya bertanya-tanya apakah seri pendorong roket berbahan bakar cair SpaceX Falcon 9 telah meningkatkan metrik tersebut, dibandingkan dengan penguat roket bahan bakar cair sekali pakai tradisional.
Jawaban
Kami tidak tahu.
Satu hal yang kita lakukan tahu adalah bahwa SpaceX meluncurkan secara cukup murah dibandingkan dengan pesaing mereka. Entah itu karena penggunaan kembali, karena roket mereka umumnya lebih murah terlepas dari penggunaan kembali, atau mereka hanya beroperasi dengan kerugian untuk mengguncang pasar, kami tidak tahu.
Seperti yang disebutkan oleh geoffc, SpaceX adalah perusahaan swasta, bahkan tidak diperdagangkan secara publik, jadi informasi yang harus mereka ungkapkan sangat minim. Makanya, kami hanya bisa berspekulasi.
Kami tahu berapa tarif SpaceX untuk penerbangan dengan booster yang dapat dibuang, dan kami tahu berapa tarif SpaceX untuk penerbangan dengan booster yang dapat digunakan kembali, sehingga kami tahu bahwa mereka mengenakan biaya lebih murah untuk penerbangan dengan booster yang dapat digunakan kembali daripada yang dapat dibuang. Dan hanya itu yang kami tahu. Secara khusus, kami bahkan tidak tahu apakah harga yang dikenakan SpaceX ada hubungannya dengan biaya sebenarnya.
Secara khusus, sangat mungkin SpaceX membebankan biaya yang berlebihan untuk penerbangan dengan booster yang dapat digunakan kembali hanya karena harganya masih jauh lebih murah daripada pesaing bahkan jika mereka mendapat untung besar. Mungkin juga mereka beroperasi dalam keadaan rugi untuk mengejutkan dan melemahkan persaingan mereka.
Atau, mereka mungkin menjalankan campuran di mana mereka menjual versi yang dapat dibuang dengan kerugian untuk melemahkan persaingan dan menebusnya dengan menjual yang dapat digunakan kembali dengan margin besar. Jadi, kita tidak bisa begitu saja mengurangi harga peluncuran yang dapat digunakan kembali dari harga peluncuran yang dapat dibuang dan mengatakan bahwa harganya jauh lebih murah.
Kami juga mengetahui bahwa mereka menerima uang dari berbagai organisasi pemerintah untuk berbagai program pembangunan, yang mungkin juga menguntungkan pelanggan komersial mereka atau mungkin juga tidak, dan dengan demikian dapat mempengaruhi harga.
Hal lain yang tidak kami ketahui adalah seberapa besar upaya yang ada dalam merenovasi booster. Kami tahu bahwa waktu tercepat yang mereka miliki untuk menerbangkan kembali booster adalah 51 hari, tetapi itu tidak berarti bahwa itu juga membutuhkan waktu 51 hari untuk memperbarui booster, dan bahkan jika itu terjadi, itu tidak berarti bahwa ini adalah yang tercepat. waktu penyelesaian. Mereka tampaknya memutar penggunaan booster, jadi mereka tidak secara aktif mencoba menerbangkan kembali satu booster secepat mungkin. Selama mereka dapat menyervisnya dengan cukup cepat untuk menjaga irama peluncuran (yang sudah memecahkan rekor), mereka tidak perlu memperbarui booster lebih cepat lagi.
Meskipun sebagian besar informasi bersifat pribadi, karena SpaceX bahkan bukan perusahaan publik, ada beberapa informasi yang dapat kami temukan.
Pada tahun 2020 SpaceX diluncurkan 26 kali (1 untuk In Flight Abort, adalah peluncuran tetapi tidak untuk orbit). Dari jumlah tersebut, 5 adalah penguat baru, dan 21 adalah kendaraan yang diterbangkan sebelumnya.
Dengan demikian pabrik tidak harus membuat 26 booster untuk tahun ini, hanya 5. (Dan mereka menyelesaikan Falcon Heavy dengan tiga inti juga, tetapi tidak terbang pada tahun 2020). Kecuali jika biaya perbaikan lebih besar daripada pembuatan inti baru, kita dapat berasumsi bahwa ini adalah penghematan. (Namun pernyataan itu belum terbukti, atau didokumentasikan).
Meskipun saya tidak memiliki sumber yang berguna, pemahaman saya adalah bahwa setiap inti membutuhkan waktu 11 bulan dari akuisisi pertama bahan hingga penyelesaian.
Pada tahun 2020 kami melihat waktu perbaikan sekitar 2 bulan dengan hampir memecahkan rekor 51 hari.
Sekali lagi tanpa bukti untuk alasan-alasan yang disebutkan di atas, itu akan menjadi asumsi yang masuk akal bahwa 2 bulan tenaga kerja akan memakan biaya kurang dari 11 bulan, kecuali 5 kali orang mengerjakan perbaikan versus konstruksi baru. (Tentu saja ada banyak masalah dengan asumsi itu, tetapi tampaknya masuk akal.)
Di sisi lain, selain perbaikan, ada biaya pemeliharaan armada kapal untuk pendaratan laut yang lebih rendah. Ada beberapa kapal di setiap pantai yang dipelihara untuk operasi pemulihan. Ini adalah campuran tongkang ASDS untuk pendaratan, tetapi juga armada GO / Ms * untuk menarik tongkang, pemulihan fairing, dan pemulihan kapsul.
Tapi kemudian misi RTLS jelas lebih murah karena Zona Pendaratan 1 dan 2 adalah biaya tetap yang tidak memerlukan banyak biaya tahunan untuk pemeliharaan dan dari 25 upaya pendaratan pada tahun 2020 itu rusak sebagai:
- 2 kegagalan (ditambah dalam pembatalan penerbangan)
- 4 RTLS (Kembali ke Situs Peluncuran)
- 6 Baca saja Instruksi (ASDS)
- 13 Tentu Saja Aku Masih Mencintaimu (ASDS)
Jadi biaya pemulihan dan perbaikan mungkin sedikit berbeda berdasarkan di mana booster mendarat.
Selain itu, saat tahap pertama dipulihkan, tahap atas akan dibuang. Fairingnya mungkin merupakan model ekonomi yang berbeda. Tahap pertama biasanya dianggap sebagai 2/3 dari biaya misi, biasanya sekitar \$40 million. Whereas fairings are priced at around \$6 juta. (Karena semua ini berubah seiring waktu, pada dasarnya mereka adalah bilangan absolut yang tidak berarti).
Jadi biaya pemugaran a \$40 million dollar component vs a \$6 juta pasang komponen jelas dapat memiliki hasil yang berbeda. (Demikian fokus pemulihan tahap pertama, yang tampaknya terbukti baik, vs pemulihan fairing yang masih terus dikembangkan).
Untuk meringkas, tampaknya biaya penggunaan kembali tahap pertama lebih rendah daripada tahap pertama yang baru, tidak ada data keras untuk mendukungnya, tetapi asumsi dasar tampaknya menyarankan itu akan lebih murah.
Falcon 9 dalam konfigurasi yang dapat dibuang lebih murah dengan margin yang signifikan daripada roket lainnya. Namun, usabilitas membuatnya lebih murah, meskipun bahan bakar ekstra dan gigi yang dibutuhkan banyak mengurangi muatan maksimal. Satu-satunya informasi yang tersedia untuk umum tentang ekonomi roket yang terbukti terbang adalah balasan terbaru untuk tweet dari Michael Baylor:
Pengurangan muatan karena penggunaan kembali booster & fairing <40% untuk F9 & pemulihan & refurb <10%, jadi Anda kira-kira sama dengan 2 penerbangan, pasti maju dengan 3 - Elon Musk (@elonmusk) 19 Agustus 2020
Jadi sepertinya biaya perbaikan booster bisa dibawah $6 million. The cost of a second launch could be well below \$15 juta saat fairing digunakan kembali.
Berkenaan dengan Space Shuttle, perbandingan Lamborghini bukan hanya tentang fakta bahwa itu dimaksudkan untuk dapat digunakan kembali. Itu sangat ambisius dalam hal kemampuannya - untuk membawa muatan besar bersama dengan lima anggota awak, pengorbit harus merupakan mesin yang cukup besar.
Kesan saya adalah bahwa mencoba membangun kapasitas angkat sebanyak itu di bawah batasan desain, mereka telah menyebabkan pengorbanan teknik yang membuat semuanya kurang kuat, yang pada gilirannya membutuhkan perbaikan ekstensif. Ini tidak membuktikan bahwa SpaceX lebih murah, tetapi ada banyak ruang untuk menjadi lebih murah hanya dengan menjadi kurang ambisius.
This related question talks about the amount of maintenance the main engines required, as an example.