Czy dopalacze rakietowe SpaceX Falcon są znacznie tańsze w eksploatacji niż tradycyjne jednorazowe dopalacze?
Tytuł właściwie podsumowuje to wszystko. Pamiętam, że ktoś kiedyś powiedział o programie promu kosmicznego, że „prom kosmiczny pierwotnie miał być ciężarówką kosmiczną. Ale transport do ciężarówek jest tym, czym Lamborghini dla samochodu rodzinnego. ”. Wynikało to przede wszystkim z trudności w zaprojektowaniu statku kosmicznego nadającego się do wielokrotnego użytku. Po powrocie na Ziemię orbiter promu kosmicznego wymagał około 90 000 roboczogodzin konserwacji, aby ponownie był gotowy do lotu, a to mniej więcej oznaczało całkowite zniszczenie i remont całego orbitera, a także SRB. To było 40 lat temu. Zastanawiam się, czy seria SpaceX Falcon 9 wzmacniaczy rakietowych na paliwo ciekłe poprawiła się w porównaniu z tradycyjnymi jednorazowymi wzmacniaczami rakietowymi na paliwo ciekłe.
Odpowiedzi
Nie wiemy.
Wiemy tylko , że premiery SpaceX są dość tanie w porównaniu z ich konkurentami. Nie wiemy, czy dzieje się tak z powodu ponownego użycia, ponieważ ich rakiety są generalnie tańsze niezależnie od ponownego użycia, czy też po prostu działają ze stratą, aby zaszokować rynek, nie wiemy.
Jak wspomniał geoffc, SpaceX to prywatna firma, nawet nie notowana na giełdzie, więc informacje, które muszą ujawnić, są minimalne. Dlatego możemy tylko spekulować.
Wiemy, jakie opłaty SpaceX pobiera za lot na jednorazowym wzmacniaczu i wiemy, jakie SpaceX pobiera za lot na jednorazowym wzmacniaczu, dzięki czemu wiemy, że pobierają mniej za lot na jednorazowym wzmacniaczu niż na jednorazowym. I to wszystko, co wiemy. W szczególności nie wiemy nawet, czy ceny pobierane przez SpaceX mają jakikolwiek związek z faktycznymi kosztami.
W szczególności jest całkowicie możliwe, że SpaceX nadmiernie nalicza opłaty za loty na wzmacniaczu wielokrotnego użytku tylko dlatego, że są one nadal znacznie tańsze niż konkurencja, nawet jeśli przynoszą ogromny zysk. Możliwe jest również, że ponoszą straty, aby zaszokować i podciąć konkurencję.
Lub mogą prowadzić mieszankę, w której sprzedają swoją jednorazową wersję ze stratą, aby podciąć konkurencję i nadrobić to, sprzedając produkty wielokrotnego użytku z dużą marżą. Nie możemy więc po prostu odjąć ceny wydania wielokrotnego użytku od ceny jednorazowego uruchomienia i powiedzieć, o ile są tańsze.
Wiemy również, że otrzymywali pieniądze od różnych organizacji rządowych na różne programy rozwojowe, które mogą, ale nie muszą, przynosić korzyści także ich klientom komercyjnym, a tym samym mogą wpływać na cenę.
Inną rzeczą, której nie wiemy, jest to, ile wysiłku wymaga odnowienie wzmacniacza. Wiemy, że najszybszy czas, w którym ponownie przelecieli booster, to 51 dni, ale to niekoniecznie oznacza, że odnowienie urządzenia wspomagającego zajęło również 51 dni, a nawet jeśli tak się stało, nie oznacza to, że jest to najszybsze z możliwych. czas realizacji. Wydaje się, że zmieniają użycie dopalaczy, więc nie próbują aktywnie latać ponownie pojedynczym wzmacniaczem tak szybko, jak to możliwe. Dopóki są w stanie obsłużyć je wystarczająco szybko, aby utrzymać ich kadencję startową (która już jest rekordowa), nie muszą jeszcze szybciej odnawiać dopalaczy.
Chociaż większość informacji jest prywatnych, ponieważ SpaceX nie jest nawet spółką notowaną na giełdzie, istnieje kilka informacji, które możemy rozpoznać.
W 2020 SpaceX wystrzelił 26 razy (1 dla In Flight Abort, był startem, ale nie na orbicie). Spośród nich 5 było nowymi dopalaczami, a 21 było poprzednio używanymi pojazdami.
W ten sposób fabryka nie musiała produkować 26 boosterów na rok, tylko 5. (I ukończyli Falcon Heavy również z trzema rdzeniami, ale nie latali w 2020 roku). O ile koszt renowacji nie jest większy niż wyprodukowanie nowego rdzenia, możemy założyć, że była to oszczędność. (Jednak to stwierdzenie nie zostało jeszcze udowodnione ani udokumentowane).
Chociaż nie mam pod ręką źródła, rozumiem, że każdy rdzeń trwa 11 miesięcy od pierwszego pozyskania materiałów do ukończenia.
W 2020 roku byliśmy świadkami czasu remontu wynoszącego około 2 miesięcy, z prawie pobiciem rekordu 51 dni.
Ponownie, bez dowodów z powodów wymienionych powyżej, rozsądnym byłoby założenie, że 2 miesiące pracy kosztowałyby mniej niż 11 miesięcy, chyba że 5 razy ludzie pracują nad remontem w porównaniu z nową budową. (Oczywiście z tym założeniem wiąże się wiele problemów, ale wydaje się prawdopodobne).
Z drugiej strony, oprócz remontu, istnieje również koszt utrzymania floty statków do lądowania na morzu. Na każdym wybrzeżu znajduje się kilka statków, które są utrzymywane w celu przeprowadzenia operacji naprawczych. Jest to mieszanka barek ASDS do lądowania, ale także flota GO / Ms * do holowania barek, odzyskiwania owiewki i odzyskiwania kapsuły.
Ale wtedy misje RTLS są wyraźnie tańsze, ponieważ strefy lądowania 1 i 2 są kosztami stałymi, które tak naprawdę nie kosztują dużo rocznie, a 25 prób lądowania w 2020 roku zepsuło się, ponieważ:
- 2 awarie (plus przerwanie lotu)
- 4 RTLS (powrót do uruchomienia witryny)
- 6 Po prostu przeczytaj instrukcje (ASDS)
- 13 Oczywiście, że wciąż cię kocham (ASDS)
Zatem koszty odzyskiwania i renowacji prawdopodobnie nieznacznie się różnią w zależności od tego, gdzie wyląduje wzmacniacz.
Dodatkowo, podczas odzyskiwania pierwszego stopnia, górny stopień jest odrzucany. Owiewki to prawdopodobnie inny zestaw ekonomii. Za pierwszy etap uważa się zwykle 2/3 kosztu misji, zwykle około \$40 million. Whereas fairings are priced at around \$6 milionów. (Ponieważ wszystkie te zmieniają się w czasie, są to w zasadzie bezsensowne liczby absolutne).
Tak więc koszty remontu a \$40 million dollar component vs a \$6 milionów par elementów może mieć różne wyniki. (Tak więc skupienie się na odzyskiwaniu pierwszego etapu, które wydaje się dobrze udowodnione, w porównaniu z odzyskiwaniem owrzodzenia, które jest nadal rozwijane).
Podsumowując, wydaje się prawdopodobne, że koszty ponownego wykorzystania pierwszego etapu są niższe niż nowego pierwszego etapu, nie ma twardych danych na poparcie tego, ale podstawowe założenia wydają się sugerować, że byłoby to tańsze.
Falcon 9 w jednorazowej konfiguracji jest znacznie tańszy niż inne rakiety. Jednak możliwość ponownego użycia sprawia, że jest jeszcze tańszy, chociaż dodatkowe paliwo i potrzebny sprzęt znacznie zmniejszają maksymalną ładowność. Jedyną publicznie dostępną informacją na temat ekonomii rakiet sprawdzonych w locie jest niedawna odpowiedź na tweeta Michaela Baylora:
Zmniejszenie ładowności ze względu na możliwość ponownego użycia wzmacniacza i owiewki wynosi <40% dla F9, a regeneracja i odnowienie wynosi <10%, więc jesteś mniej więcej równy przy 2 lotach, zdecydowanie przed 3 - Elon Musk (@elonmusk) 19 sierpnia 2020
Wygląda więc na to, że koszt remontu wzmacniacza może być niższy $6 million. The cost of a second launch could be well below \$15 milionów w przypadku ponownego użycia owiewek.
Jeśli chodzi o prom kosmiczny, porównanie Lamborghini nie polega tylko na tym, że miał być wielokrotnego użytku. Był niezwykle ambitny pod względem możliwości - aby unieść duży ładunek wraz z pięcioma członkami załogi, orbiter musiał być dość dużą maszyną.
Mam wrażenie, że próby zbudowania tak dużego udźwigu przy ograniczeniach projektowych doprowadziły do kompromisów inżynieryjnych, które sprawiły, że całość była mniej solidna, co z kolei wymagało rozległego remontu. To nie dowodzi, że SpaceX jest tańszy, ale dowodzi, że było dużo miejsca na tańsze, będąc mniej ambitnym.
To powiązane pytanie dotyczy na przykład ilości czynności konserwacyjnych wymaganych przez silniki główne.