Dodano: 27 luty 2018r.

Wyścig kosmiczny nabiera tempa. Rywale SpaceX budują własne rakiety

Debiut rakiety Falcon Heavy firmy SpaceX zwrócił uwagę całego świata. Start przebiegł pomyślnie potwierdzając zdolność do lotów najpotężniejszej rakiety, jaką obecnie dysponuje ludzkość. Ale firmie Elona Muska rośnie konkurencja.

 


6 lutego tego roku oczy świata zwrócone były na platformę startową LC39A w Centrum Kosmicznym im. Johna F. Kennedy’ego na przylądku Canaveral w USA. To stamtąd wystartowała w swój dziewiczy lot rakieta Falcon Heavy firmy SpaceX, podczas którego wyniosła na orbitę heliocentryczną samochód właściciela firmy - Elona Muska marki Tesla Roadster.

Lot testowy przebiegł pomyślnie, mimo że jeden z trzech boosterów rakiety został utracony. Pozostałe dwa wylądowały symultanicznie na stanowiskach na Florydzie. Musk poinformował, że dwie rakiety wspomagające były już używane we wcześniejszych misjach i pewnie w kolejnych też zostaną użyte, z wyjątkiem głównego członu, którego lądowanie na platformie OCISLY (Of Course I Still Love You – Oczywiście, że nadal Cię kocham) na Atlantyku nie udało się.

To własnie w tym tkwi sukces Muska. Rakiety wielokrotnego użytku stanowią o opłacalności lotów kosmicznych. Sam booster –według słów Muska – pochłania 70 proc. kosztów wysłania rakiety w kosmos. W przypadku największej obecnie dostępnej rakiety – Falcon Heavy, ma to jeszcze większe znaczenie, bo posiada ona aż trzy boostery.

Dzięki temu cena za lot Falcona 9 wynosi około 62 milionów dolarów. Jeśli chodzi o wyniesieniu ładunku na orbitę przy użyciu rakiety Falcon Heavy, trzeba mieć na koncie przynajmniej 90 milionów dolarów. To całkiem sporo, ale jak spojrzymy na koszty tej samej operacji przy użyciu rakiety Delta IV Heavy, które wynoszą około 350 milionów dolarów, cena wydaje się zachęcająca.

6 lutego Musk udowodnił, że może wynieść na orbitę dwa razy więcej ładunku za około 25 procent kosztów najbliższego konkurenta. Zrobił to właśnie dzięki recyklingowi części rakietowych, czym zainteresował innych graczy na rynku.

Na głównego konkurenta SpaceX wyłania się konsorcjum United Launch Alliance (ULA) powstałe w 2006 roku. To przedsięwzięcie Boeinga (rakiety z rodziny Delta) oraz Lockheed Martin (rakiety z rodziny Atlas) – tytanów przemysłu lotniczego. Największa rakieta ULA, Delta IV Heavy, kosztuje wspomniane już 350 milionów dolarów za start, a to głównie dlatego, że jej części nie nadają się do ponownego wykorzystania.

SpaceX ze swoją rakietą Falcon Heavy właściwie odesłał ULA na emeryturę, przynajmniej z tym sprzętem, którym obecnie dysponują. Raczej wydaje się nieprawdopodobne, by ktoś skorzystał z ich usług, gdy może zrobić to samo za ułamek ich ceny. Chyba że nie będą decydowały względy ekonomiczne. Ale żeby pozostać w grze, konsorcjum opracowuje własną rakietę wielokrotnego użytku – Vulcan.

 

 


- Vulcan po raz pierwszy poleci w połowie 2020 roku - powiedział Tory Bruno, szef ULA. Dodał, że cena za start będzie kształtowała się w okolicy 100 milionów dolarów. Odkąd Bruno przejął kierownictwo ULA w 2014 r., firma pracuje nad rakietami wielokrotnego użytku. ULA jest powiązana z rządem USA. Stąd też można odnieść wrażenie, że wybór w przetargach droższego rozwiązania obecnego na rynku jest pokierowany względami politycznymi.

Według tego co mówił w rozmowie z dziennikarzami Business Insider Bruno, rakieta Vulcan będzie mogła wynosić na orbitę ładunki o masie około 40 ton. Do tego rakieta ma być modułowa, co pozwoli zwiększyć jej moc.

To mniej niż rakieta Falcon Heavy SpaceX, która może wynieść około 64 tony na niską orbitę okołoziemską (LEO - low Earth orbit). Ale Bruno zaznaczył, że istnieją duże różnice między tymi dwoma systemami, które sprawią, że Vulcan stanie się konkurencyjny.

Podstawową różnicą jest górny stopień rakiety. Falcon Heavy używa obecnie jako paliwa rakietowego RP-1 (kerozyna - wysoce rafinowana forma nafty, podobna do paliwa lotniczego), ale może ono zamarznąć w kosmosie już po kilku godzinach. Górny stopień rakiety Vulcan będzie wykorzystywał kriogeniczny tlen i wodór, które są bardziej odporne na niskie temperatury panujące w kosmosie.

ULA rozwija także system, który nazywa Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES). Po osiągnięciu przestrzeni kosmicznej, górny stopień rakiety Vulcan będzie mógł zostać na orbicie miesiące, a nawet lata, po czym po uzupełnieniu paliwa będzie mógł powrócić na Ziemię i być dalej wykorzystywany, choć według Bruno to nie ma sensu i lepiej zostawić go w przestrzeni kosmicznej, by posłużył do innych niż pierwotny celów.

Jak twierdzi Bruno, wielokrotne wykorzystywanie górnego stopnia rakiety pozwoli uniknąć zaśmiecania orbity, co już i tak staje się problemem. Pozwoli to również na znacznie dłuższe misje kosmiczne. Dzięki flocie takich statków będzie można budować duże konstrukcje na orbicie. - To całkowicie zmieni sposób, w jaki będziemy latać w kosmos i co tam będziemy robić – przyznał Bruno.

- Nasze rozwiązania pozwolą nie tylko zaoszczędzić pieniądze na startach rakiet, mogą one stać się systemem transportowym, który umożliwi działalność gospodarczą między Ziemią a Księżycem, a nawet asteroidami – powiedział Bruno w rozmowie z Business Insiderem.

System odzyskiwania boostera ma być zupełnie inny niż w przypadku rakiet Falcon. To tzw. technika SMART, która przewiduje odzyskiwanie nie całości pierwszego członu, jak w przypadku SpaceX, ale jego części - przede wszystkim silników rakiety.

- Odzyskamy około dwóch trzecich kosztów pierwszego członu za każdym startem. Najdroższymi elementami boostera są silniki rakietowe. W rzeczywistości to dwie trzecie kosztów – wyjaśnił dyrektor ULA.

Jak ma to wyglądać? Po zakończeniu pracy pierwszego członu, silniki zostaną odłączone i osłonięte dmuchaną powłoką. Następnie z osłony zostaną wypuszczone spadochrony hamujące, a całość ma być przechwytywana w locie przez specjalnie przystosowany do tego śmigłowiec lub samolot.

Podobne przechwytywanie w locie stosowano w latach 60. ubiegłego wieku do przejmowania kliszy ze zdjęciami z satelitów wywiadowczych. - Kiedy po raz pierwszy o tym usłyszałem, wydawało mi się to bardzo dziwnym, niemal śmiesznym pomysłem, ale jak zacząłem analizować historię zdałem sobie sprawę, że to naprawdę genialny sposób do przechwytywania silników bez narażania ich na kontakt ze słoną wodą – zaznaczył Jeremy Braunagel, inżynier z ULA, który pracuje nad rakietą Vulcan.

Fot. Blue Origin

ACES powinien być gotowy do debiutu w 2023 lub 2024 roku. System SMART krótko po ACES.

Trzeba też pamiętać, że w grze nadal jest firma Blue Origin należąca do twórcy Amazonu - Jeffa Bezosa. Obecnie inżynierowie Blue Origin pracują nad rakietą New Glenn. Nowa rakieta ma być również wielokrotnego użytku. Mowa tutaj o pierwszym stopniu rakiety.

Blue Origin opracowała własne silniki. Najnowszy BE-4 został zaprezentowany początkiem marca zeszłego roku. To silniki napędzane mieszanką ciekłego tlenu i ciekłego metanu. Mają być wykorzystywane w rakietach New Glenn oraz w rakietach Vulcan.

Według wstępnych danych, pierwszy lot rakiety ma się obyć jeszcze przed końcem tej dekady. Szacunkowa nośność to około 40 ton ładunku na niską orbitę okołoziemską.

Nie można też zapomnieć o NASA, która od 2011 roku rozwija Space Launch System (SLS). Ciężka rakieta nośna opracowywana jest zamiast rakiet z rodziny Ares. Według planów, dzięki niej będzie można realizować programy dalekiej eksploracji kosmosu - m.in. loty na Księżyc i załogowe loty na Marsa.

SLS ma mieć udźwig na LEO od 70 do 100 ton ładunku. Ale system ma być rozwijany i w śmiałych założeniach będzie mógł wynieść nawet 130 ton na LEO. Według planów, pierwszy lot ma się odbyć w przyszłym roku, ale wobec cięć budżetowych, jakie dotknęły NASA, trudno oczekiwać realizacji planów.

Wyścig kosmiczny nabiera prędkości. Pozostaje pytanie, czy ULA i Blue Origin i być może jeszcze jakiś inny podmiot, nadążą za szalonym tempem SpaceX.

 

Źródło: Business Insider, ULA, Blue Origin, fot. United Launch Alliance