211service.com
Fem planer for billigere rumopsendelser – og fem advarende historier
Illustrationer af rumfartøjer i kategorierne 5 nye planer og 5 fejl Illustrationer af John MacNeill
I de sidste årtier af det sidste århundrede og de første årtier af dette, ville de gennemsnitlige omkostninger ved at opsende et kilogram i kredsløb om Jorden simpelthen ikke ændre sig. Prisen svævede stædigt over $10.000, og ny idé efter ny idé formåede ikke at bryde dødvandet.
Denne hæmmede innovation – når alt kommer til alt, hvis det er dyrt at lancere noget, bliver det vanskeligt at tage andre former for risici. Men meningerne var delte: Var tingene stagneret, fordi der aldrig var penge nok til at gennemskue idéer? Eller var det fordi andre forbedringer - inden for f.eks. materialevidenskab eller autonom navigation - var utilstrækkeligt modne?
Denne historie var en del af vores juli 2019-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Alt det har ændret sig i de sidste par år, da nye fartøjer brød dødvandet, især SpaceX's Falcon Heavy, som er omkring en tiendedel så dyrt pr. kilogram som dens nærmeste konkurrent.
Nu er det centrale spørgsmål, om dette er starten på et nyt plateau, eller om det, som Elon Musk håber, signalerer stadig billigere opsendelser og stadig mere ruminnovation. Succes eller fiasko for disse systemer vil hjælpe med at finde et svar.
5 nye planer
XS-1
Lige siden 1960'erne har ingeniører drømt om et rumfly, der kan genbruges hyppigt på en måde, der gør rumrejser mere som flyrejser. Ingen er endnu kommet i nærheden. XS-1, der bygges af Boeing for Pentagon-forskningsbureauet DARPA, formodes at kunne foretage 10 flyvninger på 10 dage, hvilket tager op til 5.000 pund (2.268 kg) at kredse for under 5 millioner dollars. Testflyvninger er planlagt til 2020.
Stjernehopper
Starhopper er en prototype af den første fase af SpaceX's planlagte Big Falcon Rocket, eller BFR. Virksomheden planlægger at bruge det til at sende folk til Mars, samt til at køre en halv times pendulkørsel på Jorden mellem byer som New York og Shanghai. BFRs nyttelastkapacitet er omkring tre gange så stor som Falcon Heavy, selvom Elon Musk har sagt, at han tror, det vil koste mindre at bygge. En tidlig version af Starhopper gennemførte med succes en fastgjort testflyvning i Texas i april.
Ny Glenn
Denne raket har en nyttelastkapacitet efter vægt svarende til den for Falcon Heavy, men den er langt bredere med syv meter i diameter. Det betyder, at den har dobbelt så meget volumen. Dens første fase vil flyve tilbage for at blive genbrugt, ligesom den mislykkede Baikal-booster (nedenfor). Blue Origin, som bygger raketten, er snæversynet med hensyn til testflyvningsdatoer, men konkurrerer om en luftvåbenkontrakt, der vil kræve opsendelser allerede i 2022.
Tethers
Selvom raketter kan genbruges og opnå stordriftsfordele, er brændstof stadig en stor omkostning. Tethers søger at ændre dette på to forskellige måder. En tilgang fungerer som at svinge et reb og overføre momentum fra den ene ende til den anden. Tethers Unlimited, en startup, håber at bruge denne teknik til at fange satellitter, der ikke har nok energi til at komme i kredsløb, og give dem et ekstra boost. En anden type tøjring ville bruge Jordens magnetfelt til at øge kredsløbet af satellitter, der er knyttet til hver ende af det. Nogle testflyvninger har allerede fundet sted, og den næste er planlagt til juni.
Spinlancering
Tethers kan overføre momentum mellem objekter, der allerede er i rummet — men hvad kan du gøre, mens du stadig har jorden at skubbe imod? Det er planen for Spinlaunch, en startup, der rejste 40 millioner dollars i venture-finansiering i 2018. Virksomheden slog jord på en opsendelsesfacilitet i New Mexico i maj og planlægger at opsende sine første satellitter i 2022. Det ønsker at slynge så mange som fem satellitter. en dag til kanten af rummet ved hjælp af kraftige turbiner og små raketter ombord — lidt af det modsatte af en tøjlelevator.
5 advarende fortællinger
Delta Clipper (DC-X)
Enkelttrins-til-kredsløb har længe været et mål for raketdesignere, eftersom at undgå flertrinsraketter ville gøre tingene billigere, hurtigere og mere genanvendelige. Den lille DC-X fra McDonnell Douglas fløj adskillige suborbitale flyvninger, men programmet blev aflyst, før en fuldskala, orbit-kompatibel version kunne bygges. Det var et offer, alt efter hvem man spørger, for umoden teknologi eller for kortsynede bureaukrater. Flere Delta Clipper-ingeniører arbejder nu for Blue Origin, hvis New Shepard-raket siges at være inspireret af DC-X.
Venture Star/X-33
NASA brugte over en milliard dollars på X-33, en halvskala suborbital version af, hvad der ville have været Venture Star. Fartøjet i fuld størrelse ville have været sammenligneligt i størrelse med rumfærgen, og agenturet byggede endda en dedikeret $32 millioner rumhavn til det ved Edwards Air Force Base i Californien. Men NASA og Lockheed Martin, firmaet, der byggede X-33, havde mange design uenigheder, og programmet blev aflyst, før raketten nogensinde fløj.
Baikal
Baikal-boosteren, designet i 1990'erne som en genanvendelig første etape til den russiske Angara-raket, var en idé før sin tid. Ligesom den første fase af SpaceX's Falcon-raket, skulle Baikal flyve tilbage for at blive brugt igen. Men i modsætning til Falcons første trin, som bruger den samme raket til at lande, som den plejede at lette, havde Baikal en ekstra jetmotor til landing, hvilket øgede vægt og kompleksitet.
HL-20/HL-42
I kølvandet på 1986-eksplosionen af rumfærgen Udfordrer HL-20 blev designet til sikkert og billigt at transportere passagerer til rumstationen Freedom. Hverken den eller HL-42, en opskaleret efterfølger, nåede nogensinde ud i rummet. Sierra Nevadas Dream Chaser-rumfartøj, som er baseret på HL-20-designet, er imidlertid beregnet til at levere last til og fra den internationale rumstation med start i slutningen af 2020.
Roton
En anden mislykket et-trins-til-kredsløb-idé, Roton, lavet af Rotary Rocket, står i Mojave-rumhavnen som en advarsel og inspiration til kommende rumpionerer. Ved at få raketten til at dreje hurtigt, håbede ingeniører at eliminere behovet for dyre og komplicerede pumper. En prototype lavede tre testflyvninger i 1999, men den var svær at kontrollere. Virksomheden løb tør for penge, før knækerne kunne løses.