Catatan editor: Posting tamu ini ditulis oleh Lukas Davia & Marijn Achternaam.
Mengetik "roket yang dapat digunakan kembali" ke dalam mesin pencari, Anda tidak bisa tidak tertarik pada daya pikat tautan yang berhubungan dengan SpaceX yang mengisi layar. Alasan untuk ini dapat dimengerti: dengan kematian Space Shuttle dan kurangnya perencanaan yang jelas untuk masa depan oleh sebagian besar pemain lama di bidang spaceflight, SpaceX yang langsung, rencana jangka pendek dan tes penerbangan sebelumnya menjadikan mereka favorit semua orang untuk secara drastis mengurangi biaya untuk mengorbit dengan roket yang kembali ke rumah - siap digunakan kembali.
Dan dengan peluncuran roket Falcon 9 ke-14 SpaceX yang akan datang pada tanggal 6 Januari yang membawa Naga ke ISS, potensi untuk dapat digunakan kembali roket yang sesungguhnya tentu saja dapat dijangkau untuk pertama kalinya dalam waktu hampir 90 tahun sejak Goddard meluncurkan roket berbahan bakar cairan pertama di dunia dari Massachusetts pada tahun 1926. Namun, sekarang adalah waktu yang lebih penting daripada sebelumnya untuk meredam ekspektasi liar kita akan kemungkinan roket yang terbang kembali ke landasan peluncuran. Meskipun revolusi peroketan mungkin ada di antara kita, itu adalah proses berulang-ulang yang berulang yang melampaui misi tunggal - dan kita seharusnya tidak berharap untuk melihat penggunaan kembali seperti penerbangan reguler dan penurunan biaya besar dalam waktu dekat.
Perlu dicatat bahwa Elon Musk, untuk semua prestasinya yang luar biasa, tidak pernah menempatkan timeline yang keras dan cepat kapan roket murah dan mudah diakses akan tersedia, apalagi harga yang solid. Mengapa? Hanya karena kita memasuki wilayah yang belum dipetakan.
Satu-satunya kendaraan peluncuran dalam sejarah yang pernah diterbangkan kembali beberapa kali setelah mencapai orbit adalah Space Shuttle. Meskipun menggunakan kembali sejauh ini bagian paling mahal dari setiap roket - mesin dan sistem terkait - Shuttle membutuhkan setidaknya $ 450 juta untuk diluncurkan menurut NASA, dengan muatan yang relatif kecil dari 24 metrik ton ke Low Earth Orbit, atau hampir $ 19.000 per kilogram . Termasuk biaya pengembangan, dijumlahkan dan dibagi per penerbangan, harga untuk peluncuran dapat rata-rata setinggi $ 1,5 miliar, atau tiga kali lipat jumlah yang dinyatakan NASA. Apa yang seharusnya secara drastis mengurangi biaya per kilogram mengangkat kargo ke orbit akhirnya menjadi salah satu kendaraan peluncuran paling mahal dalam sejarah manusia. Mengapa itu menjadi begitu mahal?
Konsepsi Pesawat Ulang-Alik adalah hasil dari pernikahan antara NASA, Angkatan Udara, dan mitra lainnya. Masing-masing menginginkan spesifikasi desain mereka sendiri, yang akhirnya menghasilkan kendaraan yang besar tanpa tujuan yang jelas, dan itu menjadi "tangkapan semua" dari industri luar angkasa. Terutama, jumlah pemeliharaan yang diperlukan setelah setiap misi sangat diremehkan oleh NASA. Setelah setiap penerbangan, seluruh kendaraan pada dasarnya harus dibangun kembali: ubin diganti, mesin diperiksa, booster diperbaharui. Secara khusus, trio mesin utama RS-25 harus dibongkar dan diperiksa untuk setiap kemungkinan cacat yang dapat menyebabkan kegagalan, dan ketika terjadi kerusakan, tidak ada jalur pasokan yang sehat yang dapat menggantinya dengan mudah, menyebabkan ongkos suku cadang meroket, dan mempertahankan tenaga kerja yang siap dan mampu memperbarui pesawat ulang-alik dengan cepat menjadi tempat penyimpanan uang yang tidak pernah bisa diperbaiki oleh NASA.
SpaceX bukan NASA. Mereka telah memperkenalkan pendekatan pengembangan yang lebih gesit, responsif terhadap produk mereka yang telah sangat sukses. Mereka juga memiliki proyek-proyek sebelumnya bertahun-tahun (dari berbagai sumber) untuk belajar dari yang tidak dilakukan NASA. Namun, ini bukan masalah yang bisa disingkirkan begitu saja. Sebaliknya, mereka adalah masalah mendasar yang perlu ditangani: tidak ada yang lolos dari batasan fisika.
Tema umum pernyataan Musk adalah aspirasi yang berani untuk merevolusionerkan model "sekali pakai dan buang itu" yang telah mendominasi industri roket sejak awal, mengubahnya menjadi sesuatu yang lebih dekat terkait dengan model maskapai berbasis layanan. Ini adalah tugas besar, bahkan menurut standar Iron Man.
Banyak penggemar menunjukkan penghargaan yang rendah terhadap hambatan masuk. Faktanya, dalam sebuah survei baru-baru ini yang dilakukan pada komunitas penggemar SpaceX di Reddit.com, ketika diminta untuk menebak tentang harga peluncuran roket Falcon 9 dalam waktu 5 tahun, sebagian besar dari hampir 600 responden memilih nilai. di bawah $ 20.000.000. Beberapa bahkan memilih harga di bawah $ 10.000.000. Meskipun COO dari SpaceX, Gwynne Shotwell telah menyebutkan secara sepintas bahwa peluncuran Falcon 9 yang dapat digunakan kembali pada akhirnya dapat mencapai harga $ 5-7 juta, ini mungkin jauh di masa depan, jauh melampaui hanya fajar roket yang dapat digunakan kembali. Untuk beberapa perspektif, lima tahun lalu pada 2010, SpaceX meluncurkan dua roket Falcon 9. Tahun lalu, mereka meluncurkan enam, dan tiba-tiba, pada tahun 2020, biaya peluncuran Falcon 9 standar akan tiga kali lebih murah? Dari mana percepatan ekstra dalam pengembangan ini berasal? Mungkin itu berasal dari pikiran beberapa penggemar yang sedikit terlalu optimis.
Bahkan, sesuatu yang bahkan mendasar seperti perawatan mesin jangka panjang masih relatif tidak diketahui. Sebelumnya, SpaceX telah mengklarifikasi bahwa setiap mesin memiliki kehidupan sekitar 40 tembakan, dan pengamat biasa akan menganggap ini menghasilkan mesin yang dapat digunakan pada 40 misi. Namun, dengan tiga tes kebakaran mesin sebelum setiap peluncuran, peluncuran itu sendiri, dan tiga luka bakar yang diperlukan untuk menyelesaikan proses masuk kembali dan pendaratan kembali, mesin pusat sebenarnya diminta untuk menembak 7 kali untuk menyelesaikan misi, dan dengan sembilan mesin di setiap tahap bawah - bahkan dengan sebagian besar hanya menembak beberapa kali, yang menghasilkan cukup banyak bagian yang dapat mogok setelah setiap penerbangan. Memeriksa kegagalan ini dan memperbaikinya bisa menjadi jauh lebih mahal dan memakan waktu daripada yang diharapkan.
Misalnya, dengan diameter 3,66m, dan ketinggian sekitar 42 meter, ada hampir 500 meter persegi permukaan tahap pertama yang telah terpapar di satu sisi dengan suhu dingin oksigen cair dan minyak tanah dingin, dan di sisi lain , berbagai suhu dari masuk kembali ke atmosfer rendah pekat. Faktanya, bahkan penumpukan es di kulit luar kendaraan saja cukup signifikan untuk mengubah massa kendaraan secara substansial! Dalam area yang luas itu, kelelahan tarik, termodinamika, dan yang berhubungan dengan tekanan berpotensi menumpuk. Lurik bisa berinti dan membentuk retakan garis rambut. Ini adalah bahaya yang dapat menyebabkan kegagalan kritis pada misi operasional, dan peristiwa semacam itu dapat secara permanen menanamkan hubungan antara roket yang dapat digunakan kembali dan ketidakstabilan di benak operator satelit dan industri asuransi. Dan meskipun Falcon 9 bisa dianggap over-engineered, tidak mungkin SpaceX akan memainkan roulette roket.
Meskipun chief engineer roket memperkirakan kemungkinan keberhasilan lemparan koin, setelah pendaratan CRS-5 yang penuh harapan pada "pendaratan pesawat tanpa awak drone" yang baru-baru ini dinamai, "tahap pertama yang kosong kemungkinan akan dikirim kembali ke markas SpaceX's Hawthorne, California dan diinspeksi dengan berbagai metode analisis destruktif dan non-destruktif untuk mengkuantifikasi bagaimana kerasnya akselerasi hingga kecepatan hampir 2 kilometer per detik dalam waktu kurang dari tiga menit dan kemudian melambat, masuk kembali melalui atmosfer, untuk mendarat di dekat laut dan garam , mempengaruhi kendaraan.
Contoh lain dari potensi biaya perbaikan terletak pada bahan bakar pilihan SpaceX, minyak tanah. Itu membakar relatif kotor, seperti dibuktikan oleh pilar tembus dari jelaga coklat-hitam yang Falcon 9 naik, sebuah kemunduran ke hari-hari pesawat awal. Hal ini mengarah ke efek yang sebagian besar terkait dengan mesin kerolox yang dikenal sebagai "coking" - di mana jelaga yang tidak sempurna menempel pada mesin dan nozzle yang hampir cair, sehingga mengurangi kemampuannya untuk memancarkan panas. Bersihkan, katamu? Selamat, Anda baru saja memperkenalkan perbaikan ke dalam persamaan, sesuatu yang SpaceX berusaha hindari.
Bahkan mengabaikan kendaraan itu sendiri, peluncuran dan bahan kimia yang dibutuhkan mahal! Ada helium dengan harga selangit yang diperlukan untuk menjaga tangki tetap bertekanan, dan cairan pengapian TEA-TEB piroforik yang digunakan untuk memulai perkawinan eksplosif antara RP-1 & LOX. Ini bukan hanya bahan kimia. Ada biaya operasi peluncuran di darat juga, mulai dari upah karyawan, hingga proses aplikasi izin yang membosankan, hingga cat ablatif yang sedikit lebih menarik yang melapisi struktur Transporter-Erector yang menahan Falcon 9 vertikal, hingga biaya transportasi dan relokasi. Dalam semua kemungkinan, biaya modal saat ini dari peluncuran tunggal saja, mengabaikan nilai jelas roket itu sendiri, total di wilayah ditambah $ 3 juta.
Pada dasarnya, kita harus memisahkan pendaratan kembali, perbaikan, penggunaan kembali, dan dapat digunakan kembali secara finansial dan cepat dari satu sama lain. Ini bisa menjadi konsep yang sulit untuk dipahami bahwa keempatnya berbeda, dan keberhasilan seseorang tidak menyiratkan langkah selanjutnya dijamin. Karena itu, tanda tanya masih tetap mengenai biaya, waktu, dan kompleksitas langkah-langkah terakhir yang diperlukan untuk SpaceX untuk menyelesaikan rencana induk roket yang dapat digunakan kembali. Sebagai contoh: pendaratan kembali roket tidak serta merta membuat perbaikan tidak ada. Ini adalah kisah yang dibawa pulang dari Space Shuttle.
Pendaratan saja tidak merevolusi peroketan; alih-alih, kita mungkin hanya menyadari revolusi pemurnian roket menjadi model mirip maskapai telah terjadi dengan baik hanya dengan melihat kembali ke kaca spion.
Kami hidup dengan harapan bahwa SpaceX mencapai apa yang semula ditetapkan untuk dilakukan hampir 13 tahun yang lalu. SpaceX telah jauh, jauh lebih dekat daripada orang lain ke tujuan ini, tetapi seperti Musk sendiri mengatakan, "Roket sulit". Semoga sukses bagi tim di SpaceX untuk upaya peluncuran dan pendaratan CRS-5 mendatang, ini adalah awal dari sesuatu yang jauh lebih besar.
Ditulis oleh Lukas Davia & Marijn Achternaam
Bios: Ketika tidak juggling menjadi mahasiswa rekayasa perangkat lunak & pengembang web penuh waktu di Selandia Baru, Lukas Davia adalah pecandu SpaceX yang mengaku dirinya sendiri, dan dapat ditemukan berkontribusi untuk komunitas Reddit / r / SpaceX, menambah situs webnya SpaceXStats.com, dan menciptakan infografis. Percaya atau tidak, dia menemukan waktu untuk pergi ke luar dan mendaki di waktu luangnya juga!
Marijn Achternaam adalah seorang mahasiswa Belanda, insinyur yang memproklamirkan diri, dan fanatik luar angkasa yang sering ditemukan berkontribusi pada komunitas / r / space dan / r / SpaceX Reddit.
