ملاحظة المحرر: كتابة هذا الضيف من تأليف لوكاس دافيا ومارين أتشرنام.
عند كتابة "صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام" في محرك البحث ، لا يسعك إلا أن تنجذب إلى جاذبية الروابط ذات الصلة بـ SpaceX التي تملأ الشاشة. والسبب في ذلك أمر مفهوم: مع وفاة مكوك الفضاء وعدم وجود تخطيط واضح للمستقبل من قبل معظم اللاعبين القدامى في مجال رحلات الفضاء ، فإن خطة SpaceX المباشرة والقريبة المدى واختبارات الطيران السابقة تجعلهم مفضلين لدى الجميع لتقليل التكلفة بشكل كبير إلى مدار بالصواريخ التي تعود إلى الوطن - جاهزة لإعادة الاستخدام.
ومع الإطلاق القادم لصاروخ فالكون 9 الرابع عشر من سبيس إكس في 6 يناير الذي يحمل دراجون إلى محطة الفضاء الدولية ، فإن إمكانية إعادة استخدام الصواريخ الحقيقية هي بالتأكيد في متناول اليد لأول مرة على الإطلاق منذ 90 عامًا منذ إطلاق جودارد أول صاروخ يعمل بالوقود السائل في العالم من ماساتشوستس في عام 1926. ومع ذلك ، فقد حان الوقت الآن أكثر من أي وقت مضى لتخفيف توقعاتنا الجامحة لإمكانية إطلاق الصواريخ التي تطير إلى منصة الإطلاق. على الرغم من أن ثورة الصواريخ قد تكون بيننا ، إلا أنها عملية تكرارية متعددة الخطوات تتجاوز أي مهمة واحدة - ولا ينبغي أن نتوقع رؤية إعادة استخدام منتظمة شبيهة بشركات الطيران وانخفاض كبير في التكلفة في أي وقت قريب.
وتجدر الإشارة إلى أن Elon Musk ، على الرغم من جميع إنجازاته المذهلة ، لم يضع أبدًا جدولًا زمنيًا صارمًا وسريعًا بشأن الوقت الذي ستتوفر فيه الصواريخ الرخيصة والمتاحة ، ناهيك عن السعر القوي. لماذا ا؟ ببساطة لأننا ندخل منطقة لا تزال مجهولة.
مركبة الإطلاق الوحيدة في التاريخ التي أعيد إطلاقها عدة مرات بعد تحقيق المدار كانت مكوك الفضاء. على الرغم من إعادة استخدام الجزء الأكثر تكلفة من أي صاروخ - المحركات والأنظمة المرتبطة به - تكلفة المكوك 450 مليون دولار على الأقل لإطلاقها وفقًا لوكالة ناسا ، مع حمولة صغيرة نسبيًا تبلغ 24 طنًا متريًا إلى مدار الأرض المنخفض ، أو ما يقرب من 19000 دولار لكل كيلوغرام . بما في ذلك تكاليف التطوير ، التي تم تلخيصها وتقسيمها لكل رحلة ، يمكن أن يصل متوسط سعر الإطلاق إلى 1.5 مليار دولار ، أو ثلاث مرات المبلغ الذي أعلنته وكالة ناسا. ما كان من المفترض أن يقلل بشكل كبير من التكلفة لكل كيلوغرام من رفع البضائع إلى المدار انتهى به الأمر إلى أن تكون واحدة من أغلى مركبات الإطلاق في تاريخ البشرية. لماذا أصبحت باهظة الثمن؟
كان مفهوم مكوك الفضاء نتيجة للزواج بين وكالة ناسا والقوات الجوية وشركاء آخرين. أراد كل منهم مواصفات التصميم الخاصة به ، والتي انتهى بها الأمر إلى إنتاج مركبة عملية بدون غرض محدد جيدًا ، وأصبحت "كل شيء" في صناعة الفضاء. بشكل أساسي ، كان مقدار الصيانة المطلوبة بعد كل مهمة تم تقديرها بشكل كبير من قبل وكالة ناسا. بعد كل رحلة ، كان لا بد من إعادة بناء السيارة بالكامل: استبدال البلاط ، فحص المحركات ، تجديد المعززات. على وجه الخصوص ، كان لا بد من تفكيك ثلاثي المحركات الرئيسية RS-25 والتحقق من كل عيب محتمل قد يتسبب في حدوث فشل ، وعندما تعطلت الأمور ، لم يكن هناك خط إمداد صحي يمكنه استبدالها بسهولة ، مما تسبب في أصبحت تكلفة قطع الغيار إلى الارتفاع ، والحفاظ على قوة عاملة جاهزة وقادرة على تجديد المكوك سرعان ما أصبحت بالوعة المال التي لم تتمكن وكالة ناسا من استردادها.
سبيس إكس ليست وكالة ناسا. لقد قدموا نهج تطوير أكثر مرونة واستجابة لمنتجاتهم التي كانت ناجحة للغاية. لديهم أيضًا سنوات من المشاريع السابقة (من مصادر متعددة) للتعلم من أن وكالة ناسا لم تفعل ذلك. ومع ذلك ، هذه ليست مشاكل يمكن التخلص منها ببساطة. بل هي قضايا أساسية تحتاج إلى معالجة: لا مفر من حدود الفيزياء.
الموضوع الشائع في تصريحات مسك هو التطلع الجريء إلى إحداث ثورة في نموذج "الاستخدام الواحد والتخلص منه" الذي سيطر على صناعة الصواريخ منذ البداية ، وتحويله إلى شيء أكثر ارتباطًا بنموذج شركة طيران قائم على الخدمة. هذه مهمة كبيرة ، حتى بمعايير الرجل الحديدي.
يظهر العديد من المعجبين تقديرًا غير كافٍ لحواجز الدخول. في الواقع ، في استطلاع حديث أجري على مجتمع مشجعي SpaceX على موقع Reddit.com ، عندما طُلب منه تخمينًا مدروسًا على سعر إطلاق صاروخ فالكون 9 في غضون 5 سنوات ، اختار جزء كبير من حوالي 600 مستجيب قيمة أقل من 20،000،000 دولار. حتى أن بعض الأسعار المحددة أقل من 10،000،000 دولار. على الرغم من أن مدير العمليات في شركة SpaceX ، ذكر Gwynne Shotwell بشكل عابر أن إطلاق Falcon 9 القابل لإعادة الاستخدام يمكن أن يتطلب في النهاية سعرًا يتراوح من 5 إلى 7 ملايين دولار ، فمن المحتمل أن يكون هذا بعيدًا في المستقبل ، بعيدًا عن فجر الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام. لبعض المنظور ، قبل خمس سنوات في عام 2010 ، أطلقت SpaceX صاروخين من طراز Falcon 9. في العام الماضي ، أطلقوا ستة ، وفجأة ، بحلول عام 2020 ، ستكون تكلفة إطلاق Falcon 9 القياسي أرخص بثلاث مرات؟ من أين أتى هذا التسارع الإضافي في التنمية؟ ربما يأتي من عقول بعض المشجعين المتفائلين قليلاً.
في الواقع ، لا يزال شيء ما أساسيًا مثل صيانة المحرك على المدى الطويل غير معروف نسبيًا. في السابق ، أوضحت SpaceX أن لكل محرك عمر 40 إطلاق تقريبًا ، وسيفترض مراقب عرضي هذه النتائج في محرك يمكن استخدامه في 40 مهمة. ومع ذلك ، مع وجود ثلاثة حرائق اختبار المحرك قبل كل عملية إطلاق ، والإطلاق نفسه ، والحروق الثلاثة المطلوبة لإكمال عملية إعادة الدخول وإعادة الهبوط ، فإن المحرك المركزي مطلوب في الواقع لإطلاق 7 مرات لإكمال المهمة ، ومع تسعة محركات في كل مرحلة منخفضة - حتى مع إطلاق معظم مرات قليلة فقط ، مما يؤدي إلى عدد لا بأس به من الأجزاء التي يمكن أن تتعطل بعد كل رحلة. قد يصبح التحقق من هذه الفشل وإصلاحه أكثر تكلفة واستهلاكًا للوقت مما قد يأمله المرء.
على سبيل المثال ، يبلغ قطرها 3.66 متر ، وارتفاعها حوالي 42 مترًا ، هناك ما يقرب من 500 متر مربع من سطح المرحلة الأولى التي تعرضت من جانب لدرجات حرارة متجمدة من الأكسجين السائل والكيروسين المبرد ، ومن جهة أخرى ، درجات حرارة مختلفة من العودة إلى الغلاف الجوي السفلي للحساء. في الواقع ، حتى تراكم الجليد على الجلد الخارجي للسيارة وحده مهم بما يكفي لتغيير كتلة السيارة بشكل كبير! في تلك المنطقة الكبيرة ، يمكن أن يتراكم التعب الشد والديناميكي الحراري والضغط. يمكن أن تنصب التشققات وتشكل شقوق خط الشعر. هذا خطر يمكن أن يؤدي إلى فشل فادح في مهمة تشغيلية ، وقد يؤدي مثل هذا الحدث إلى إرساء ارتباط دائم بين الصاروخ الوليد القابل لإعادة الاستخدام وعدم الاستقرار في أذهان مشغلي السواتل وصناعة التأمين. وعلى الرغم من أن Falcon 9 يمكن اعتباره أكثر من اللازم ، إلا أنه من غير المحتمل أن تلعب SpaceX لعبة الروليت الصاروخية.
على الرغم من أن كبير المهندسين للصاروخ قدّر احتمال نجاح رمي العملة ، بعد الهبوط المندفع للأمل لـ CRS-5 على "سفينة هبوط ذاتية بدون طيار" التي تم تسميتها مؤخرًا ، من المرجح أن يتم شحن المرحلة الأولى الفارغة إلى المقر الرئيسي لـ Spaceth's Hawthorne في كاليفورنيا وتفتيشها مع طرق مختلفة للتحليل المدمر وغير المدمر لتحديد مدى قسوة التسارع بسرعة تصل إلى ما يقرب من 2 كيلومتر في الثانية في أقل من ثلاث دقائق ثم تباطؤ بما فيه الكفاية ، والعودة عبر الغلاف الجوي ، إلى الأرض بالقرب من البحر والملح ، يؤثر على السيارة.
مثال آخر على تكلفة التجديد المحتملة يكمن في وقود SpaceX المفضل ، الكيروسين. يحترق القذرة نسبيًا ، كما يتضح من العمود الشفاف للسخام البني الأسود الذي يصعد عليه فالكون 9 ، وهو ارتداد إلى أيام الطائرات المبكرة. وهذا يؤدي إلى تأثير يرتبط في الغالب بمحركات kerolox المعروفة باسم "فحم الكوك" - حيث يلتصق السخام غير المحترق بشكل كامل بالمحرك والفوهة شبه المنصهرة ، مما يقلل من قدرتها على إشعاع الحرارة. تنظيفه ، تقول؟ تهانينا ، لقد أدخلت للتو تجديدًا في المعادلة ، وهو شيء تسعى SpaceX إلى تجنبه.
حتى تجاهل السيارة نفسها ، وعمليات الإطلاق والمواد الكيميائية اللازمة باهظة الثمن! هناك الهليوم باهظ الثمن والمطلوب لإبقاء الدبابات مضغوطة ، وسائل الاشتعال الذاتي TEA-TEB المستخدم لبدء الزواج المتفجر بين RP-1 & LOX. إنها ليست مواد كيميائية فقط. هناك أيضًا تكاليف تشغيل الإطلاق الأرضي ، بدءًا من أجور الموظفين ، إلى العملية الباهتة لطلبات الحصول على التصاريح ، إلى الطلاء الاستئصالي الأكثر إثارة للاهتمام الذي يغطي هيكل Transporter-Erector الذي يحمل Falcon 9 عموديًا ، إلى تكاليف النقل والانتقال. في جميع الاحتمالات ، فإن النفقات الرأسمالية الحالية لإطلاق واحد فقط ، متجاهلة القيمة الواضحة للصاروخ نفسه ، يبلغ إجماليها في المنطقة 3 ملايين دولار إضافية.
بشكل أساسي ، يجب أن نفصل بين إعادة الهبوط ، والتجديد ، وإعادة الاستخدام ، وإعادة الاستخدام المالي والسريع من بعضنا البعض. قد يكون من الصعب إدراك أن الأربعة متميزين ، وأن نجاح أحدهم لا يعني أن الخطوة التالية مضمونة. وبسبب هذا ، لا تزال علامات الاستفهام على تكلفة ووقت وتعقيد الخطوات النهائية اللازمة لـ SpaceX لإكمال خطتها الرئيسية للصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام. على سبيل المثال: إعادة هبوط صاروخ لا يجعل التجديد بالضرورة غير موجود. هذه هي قصة العودة إلى مكوك الفضاء.
الهبوط وحده لا يحدث ثورة في الصواريخ. بدلا من ذلك ، قد ندرك فقط أن ثورة تكرير الصواريخ إلى نموذج شبيه بشركة الطيران قد حدثت بشكل جيد فقط من خلال النظر إلى الوراء في مرآة الرؤية الخلفية.
نحن نعيش على أمل أن تحقق شركة SpaceX ما كانت تعتزم القيام به منذ 13 عامًا تقريبًا. لقد قطعت SpaceX شوطا بعيدا ، أقرب بكثير من أي شخص آخر إلى هذا الهدف ، ولكن كما قال مسك نفسه ، "الصواريخ صارمة". حظاً طيباً للفريق في SpaceX في إطلاقه وهبوطه CRS-5 القادم ، إنها بداية لشيء أكبر بكثير.
كتبه لوكاس دافيا ومارين أختيرنام
السير: عندما لا تتلاعب بكونك طالب هندسة برمجيات ومطور ويب بدوام كامل في نيوزيلندا ، لوكاس دافيا هو مدمن على الذات من SpaceX ، ويمكن العثور عليه يساهم في مجتمع Reddit / r / SpaceX ، والإضافة إلى موقعه على الإنترنت SpaceXStats.com ، وإنشاء الرسوم البيانية. صدق أو لا تصدق فهو يجد الوقت للخارج والتنزه في أوقات فراغه أيضًا!
Marijn Achternaam هو طالب هولندي ومهندس كرسي بذراعين ومتعصب لرحلات الفضاء يمكن العثور عليه كثيرًا يساهم في مجتمعات / r / space و / r / SpaceX Reddit.
