編集者注：このゲスト投稿は、Lukas DaviaとMarijn Achternaamによって書かれました。
検索エンジンに「再利用可能なロケット」と入力すると、画面いっぱいのSpaceX関連のリンクの魅力に引き付けられざるを得なくなります。これの理由は理解できます。スペースシャトルの死と、宇宙飛行分野のほとんどの古いプレーヤーによる将来への明確な計画の欠如により、SpaceXの簡単な短期計画と以前の飛行テストは、コストを大幅に削減するために誰もがお気に入りになっています家に戻るロケットで軌道を回る–再利用の準備ができています。
そして、1月6日にSpaceXの14番目のファルコン9ロケットが打ち上げられ、ドラゴンがISSに運ばれました。ゴダードが世界初の液体燃料ロケットを打ち上げて以来、真のロケットの再利用性の可能性は、90年近くで初めて確実に手の届くところにあります。 1926年のマサチューセッツ州。しかし、ロケットが発射台に戻る可能性に対する私たちの野生の期待を和らげるために、今がかつてないほど重要な時期です。ロケット革命は私たちの中にあるかもしれませんが、それは単一の使命を超越する反復的な多段階プロセスであり、私たちは定期的な航空会社のような再利用と大幅なコスト削減がすぐに見られると期待すべきではありません。
エロン・マスクは、彼の驚くべき業績すべてのために、安くて手頃なロケットが利用できる時期に、堅実な価格はもちろんのこと、ハードで速いタイムラインを設定したことはありません。どうして？まだ未知の領域に入るからです。
軌道に到達した後、何度か再飛行された歴史上唯一のロケットはスペースシャトルでした。ロケットの中で最も高価な部分（エンジンと関連システム）の再利用にもかかわらず、シャトルは打ち上げに少なくとも4億5,000万ドルかかり、NASAによると、24メートルトンの低地球軌道への比較的小さなペイロード、つまり1キログラムあたり約19,000ドルです。 。飛行ごとに合計されて分割された開発費を含めて、打ち上げ価格は平均15億ドル、またはNASAの規定額の3倍にもなります。軌道への貨物の1キログラムあたりの輸送コストを大幅に削減するはずだったものが、人類史上最も高価なロケットの1つになりました。なぜそんなに高くなったのですか？
スペースシャトルの概念は、NASA、空軍、および他のパートナー間の結婚の結果でした。それぞれが独自の設計仕様を望んでいたため、明確に定義された目的を持たない機動性の高い車両が生産され、宇宙産業の「キャッチオール」になりました。主に、すべてのミッションの後に必要なメンテナンスの量は、NASAによって大幅に過小評価されていました。各飛行後、車両全体を基本的に再構築する必要がありました：タイルの交換、エンジンの検査、ブースターの修復。特に、RS-25メインエンジンのトリオを分解して、故障の原因となる可能性のあるすべての欠陥をチェックする必要があり、故障が発生した場合、それらを簡単に交換できる健全な供給ラインがなかったため、スペアパーツのコストが急騰し、シャトルを準備してシャトルを改造できるように維持することは、NASAが回復することができなかったお金のシンクになりました。
SpaceXはNASAではありません。彼らは製品に対してより俊敏で応答性の高い開発アプローチを導入し、圧倒的に成功しています。彼らはまた、NASAにはなかった何年も前のプロジェクト（複数のソースからの）を持っています。ただし、これらは単に手を振ることができる問題ではありません。むしろ、それらは対処する必要のある基本的な問題です。物理学の限界から逃れることはできません。
マスクの発言の共通のテーマは、当初からロケット産業を支配してきた「1回の使用でそれを捨てる」モデルに革命を起こし、サービスベースの航空会社モデルにより密接に関連するものに変形するという大胆な願望です。これは、アイアンマンの基準でさえ、大きな課題です。
多くのファンは、参入障壁の過小評価を示しています。実際、Reddit.comのSpaceXファンコミュニティで行われた最近の調査では、5年間でファルコン9ロケットの打ち上げの価格について教育を受けた推測をするように求められたとき、600近くの回答者のかなりの部分が値を選択しました20,000,000ドル未満。 10,000,000ドル未満の価格を選択することさえあります。 SpaceXのCOOであるGwynne Shotwellは、再利用可能なFalcon 9の打ち上げは最終的に500万〜700万ドルの価格になる可能性があると述べていますが、これはおそらく再利用可能なロケットの黎明期をはるかに超えて、はるか遠い将来になるでしょう。ある見方をすると、5年前の2010年に、SpaceXは2つのFalcon 9ロケットを打ち上げました。昨年は6つの製品を発売しましたが、2020年までに、標準のFalcon 9の製品価格は3倍も安くなるでしょう。開発におけるこの追加の加速はどこから来たのですか？たぶん、少し楽観的すぎるファンの心から来ているのかもしれません。
実際、エンジンの長期的なメンテナンスと同じくらい基本的なことは、まだあまり知られていません。以前、SpaceXは各エンジンの寿命が約40発であることを明らかにしており、何気ない観察者はこれが40のミッションで使用できるエンジンになると想定していました。ただし、各発射の前に3回のエンジンテスト射撃、打ち上げ自体、および再突入と再着陸のプロセスを完了するために必要な3回の燃焼により、中央エンジンは実際にミッションを完了するために7回発射する必要があり、すべての下位ステージのエンジン–ほとんどが数回しか点火しなくても、その結果、飛行のたびに故障する可能性のあるかなりの数の部品ができます。これらの障害をチェックして修復することは、予想よりもはるかにコストと時間がかかる可能性があります。
たとえば、直径3.66m、高さは約42メートルで、第1ステージの表面の約500平方メートルが液体酸素と冷やされた灯油の極低温にさらされており、もう一方の面にはもう一方の面が露出しています。 、再突入からスープのような下層大気へのさまざまな温度。実際、車両の外板に付着した氷だけでも、車両の質量を大幅に変えるのに十分です。その大きな領域内では、引張、熱力学、および圧力関連の疲労が蓄積する可能性があります。条痕は核形成し、ヘアライン亀裂を形成する可能性があります。これは、運用ミッションに重大な障害を引き起こす可能性のある危険であり、そのようなイベントは、初期の再利用可能なロケットと、衛星事業者や保険業界の心の不安定さの間の関連を永久に汚染する可能性があります。また、Falcon 9は過度に設計されていると考えることもできますが、SpaceXがロケットルーレットをプレイすることはまずありません。
ロケットのチーフエンジニアはコイントスの成功確率を予測しましたが、CRS-5が最近命名された「自律型ドローン着陸船」に推進的に着陸すると、空の最初のステージがカリフォルニアのホーソーン本社に返送され、検査されます。破壊的および非破壊的分析のさまざまな方法を使用して、毎秒2キロメートル近くの速度で3分未満で加速し、その後十分に減速して大気中を再侵入し、海や塩のすぐ近くに着陸する方法を定量化します。 、車両に影響を与えます。
潜在的な改修コストのもう1つの例は、SpaceXの選択した燃料である灯油にあります。ファルコン9が昇る茶色がかった黒のすすの半透明の柱が示すように、それは比較的汚れて燃焼します。これは、主に「コーキング」と呼ばれるケロロクスエンジンに関連する効果につながります。この場合、不完全に燃焼したすすが、溶融に近いエンジンとノズルに付着し、熱を放出する能力が低下します。きれいにしてくださいねおめでとうございます。これで方程式に改装が導入されました。これはSpaceXが回避しようとしていることです。
車両自体を無視しても、発射と必要な化学薬品は高価です！タンクを加圧状態に保つために必要な法外な価格のヘリウムと、RP-1とLOXの間の爆発的な結婚を開始するために使用された自然発火性TEA-TEB点火流体があります。化学物質だけではありません。従業員の賃金から、許可申請の鈍いプロセス、Falcon 9を垂直に保持するTransporter-Erector構造をコーティングするやや興味深いアブレイティブペイント、輸送費や移転費まで、地上発射の運用コストもかかります。おそらく、ロケット自体の明らかな価値を無視して、1回の打ち上げだけの現在の資本支出は、合計で300万ドル以上です。
基本的に、再着陸、改修、再利用性、経済的に実行可能で迅速な再利用を互いに切り離す必要があります。 4つすべてが異なるということを理解するのは難しい概念です。1つの成功は、次のステップが保証されることを意味するものではありません。このため、SpaceXが再利用可能なロケットマスタープランを完了するために必要な最終ステップのコスト、時間、および複雑さについては、疑問符が残っています。たとえば、ロケットを再着陸させても、必ずしも改修が存在しないわけではありません。これはスペースシャトルの持ち帰り用のストーリーです。
着陸だけでロケットに革命を起こすことはできません。むしろ、バックミラーを振り返って初めて、ロケット工学を航空会社のようなモデルに改良する革命が起こったことに気付くだけかもしれません。
SpaceXが13年近く前に当初設定していたことを達成できることを願って生きています。 SpaceXは他の誰よりもはるかにこの目標に近づきましたが、マスク氏自身が言ったように、「ロケットは難しい」です。 SpaceXのチームがCRS-5の打ち上げと着陸の試みに幸運を祈ります。これは、はるかに大きな何かの始まりです。
ルーカスダヴィア＆マリンアフテルナーム脚本の作品
経歴：ニュージーランドでソフトウェアエンジニアリングの学生であり、フルタイムのWeb開発者である場合、 ルーカス・ダビア 自称SpaceXの常習者であり、Redditコミュニティ/ r / SpaceXに貢献し、彼のウェブサイトにSpaceXStats.comを追加し、インフォグラフィックを作成しています。信じられないかもしれませんが、彼は外に出て暇な時間にハイキングする時間を見つけています！
マリン・アクテルナム / r / spaceおよび/ r / SpaceX Redditコミュニティに貢献していることが頻繁に見られるオランダの学生、自称アームチェアエンジニア、宇宙飛行狂。
