Yeniden kullanılabilir roket teknolojisinin şafak temel olarak uzay araştırmalarının manzarasını yeniden şekillendirdi.Bir zamanlar SpaceX'in mükemmel bir şekilde başlatılabilir olan araçları – her görevin yüzlerce milyon dolara mal oldu ve okyanus zeminine dağılmıştı – daha önce ekonomik olarak erişen görevlerin önünü açtı.

Reusable Rocket Teknolojisi Nedir?

Reusable roket teknolojisi, tek bir kullanımdan sonra silinen tasarım, mühendislik ve operasyonel uygulamalarla ifade eder – veya belirli aşamalar - geri kazanılır, tekrar tekrar tekrar tekrar akır ve dikey iniş için geleneksel olarak kullanılabilir roketler için, ve yapılar tekrarlanabilir, böylece tekrarlanabilir bir şekilde tekrarlanabilir, yanma, geri çekilme ve kurtarma döngülerine dayanabilecek kadar dayanıklıdır.

Konsept yeni değildir. Uzay Araçlarının sağlam roket destekçiler geri alındı ve yeniden canlandı ve yörüngeleri yeniden geliştirildi, geniş ve pahalı bir bakımla elveit, modern reusable roketler "imevlenebilirlik" için hedefleniyor -rapid en az refurbishment ile geri dönüyor ve aracın yüksek hassasiyetle piyasaya çıkmasını sağlıyor.

Modern yeniden kullanılabilirlik için birkaç teknik unsur önemlidir:

  • [FONT:0]Throttleable motorlar: [DDD, SpaceX’in Merlin 1D gibi motorlar, kapatılmadan iniş hızını kontrol etmek için derinden zorlayabilirler.
  • [FONT=0)Grid fins:[Dönetici:[Dönetici:0)Deployable aerodinamik yüzeyler atmosfer re-entry sırasında yönetilebilir kontrol sağlar.
  • [FONT:0)Landing bacaklar:[Dönetici:[Dönemli şok-absorbing bacaklar, hazır bir yüzey veya yüzücü bir platformda araziye izin verir.
  • [FONT:0] Özerk bir uçuş bilgisayarı:[Dönemli rehberlik algoritmaları rüzgarlar ve sürüklenme için yörüngeyi ayarlıyor, bir pinpoint inişini garanti ediyor.

Bu temelleri anlamak, neden yeniden kullanılabilirliğin bu kadar yıkıcı bir güç olduğunu düşünmek önemlidir - bir sermaye yoğun ama yüksek hacimli bir endüstriye roket açar, havacılık gibi.

Reusable Rockets'ın Mevcut Devleti

Bugün, operasyonel yeniden kullanılabilir roket teknolojisinin öncü örneği, SpaceX'in Falcon 9. Aralık 2015'te ilk başarılı inişten bu yana, Falcon 9, yüz tane misyon tamamlamıştır, birçok destekleyici uçan on veya daha fazla kez.Bu, iki clam yarı yarıya malum daha fazla tasarruf sağlar:0$2,700 $ yeniden kullanılabilirleştirilmiş yükseltilebilir sürümler için $ 1.500 $ - ve fiyat düşüşe devam eder.

Blue Origin'in Yeni Shepard suborbital aracı da aynı yükseltici ve kapsülle birden fazla uçuşu tekrar göstermiştir. yörünge görevleri için tasarlanmamış olsa da, New Shepard, dikey iniş / çıkış için doğrulanmış bir iniş (VTVL) sistemleri için yeni bir girişimde bulundu ve şirketin yörüngesel sınıf New Glenn roketi için yol açtı.

Diğer oyuncular strides yapıyor: Rocket Lab, LandSpace ve iSpace gibi yeniden kullanılabilir bir ilk aşama olan, yeniden kullanılabilir bir prototipi geliştiriyor.

Bu başarılara rağmen, yeniden kullanılabilirlik evrensel değildir. Birçok fırlatma sağlayıcısı hala mükemmel roketler işletiyor ve hatta yeniden kullanılabilir destekçiler önemli bir post-flight incelemeleri ve motorlar, valfler ve termal koruma gibi bileşenlerin yeniden canlanması gerekiyor.

Reusable Rocket Technology

Bir sonraki yeniden kullanılabilir roket değişkeni daha büyük araçlar, daha hızlı geri dönüş ve daha derin operasyonel özerklik içerir. SpaceX'in en hırslı iki aşamalı bir araç olarak tasarlanabilir, Starship, hem de gezegensel yörünge ve topraklar için 100 ton üzerinde bir yük kaldırmayı hedefliyor.

Blue Origin's:0) Yeni Glenn[[Dönemli: 1 ), yakın vadede tekrarlanabilir roket, yedi BE-4 motorunu kullanarak ilk aşamaya sahiptir ve 25 kez yeniden kullanılabilir.

Rocket Lab'ss:0)Neutron[[Dönetici: 1) Yenilikçi bir tasarımla orta asansör aracı: bir zemin platformu üzerinde toprakları kullanan, bir "uygunluk" kullanan bir kompozit yapı ile, ikinci aşamayı korumak ve ödeme yükü sağlamak için bir orta asansör aracı.

Bu temel programların ötesinde, araştırmacılar, hafif, dayanıklı ısı kalkanları için seramik matrisleri gibi gelişmiş malzemeler araştırıyorlar; sabit iniş kontrolü için elektrik tahrik; ve yapay zeka sistemleri yörünge planlama ve motor sağlığı izlemesini optimize etmek için. Hedef, hava gibi operasyonlar) elde etmektir: fırlatma, toprak, geri yakıt, ve günler içinde yeniden başlatılır.

Bir başka önemli gelişme ise, uzay yakıtını yeniden tedarik etmek ([Dönetici: 0) ve NASA'nın programları, Ay veya Mars seferlerinin ötesinde, yeniden kullanılabilir roketlerin yörüngede devre dışı bırakmasını sağlamak.

Uzay Misyonları Üzerine Etkisi

Yeniden kullanılabilir roket teknolojisinin dalga etkileri uzay aktivitesinin her alanında hissediliyor:

Maliyet Azaltımı ve Piyasa Genişleme

Alt başlangıç maliyetleri zaten uydu endüstrisinde büyüme teşvik etti. Küçük bir uyduyu başlatmak için fiyat on milyonlarca dolardan az bir milyon dolara düştü, startups, üniversiteler ve hatta yüksek okullara erişmek için. start sağlayıcıları şimdi onlarca küçük maaş yükünin bir tek başına bir lansmanını Dünya gözlemi için $ 15'e ya da daha azını paylaşıyor.Bu ekonomik demokratikleşme, iletişim (örneğin, SpaceX'in Starlink, OneWeb), ve IoT hizmetleri. AurFLT:0.

Artan Frekans ve Misyon Kompleksi

Reusability, her birkaç gün boyunca küçük bir destek filosunu tutabilir ve NASA'nın planlanan Gateway Ay'ı ve potansiyel insan misyonlarını Mars'a kadar satın almak için çok sayıda fırlatma gerektiren derin uzay misyonlarını da destekleyebilir.

Sürdürülebilirlik ve Çevre Etkisi

Donanımı yeniden kullanarak, başlatılmış malzeme miktarı büyük ölçüde azaltılır. Geleneksel bir expendable roket, her seferinde yepyeni bir roket tüketiyor ve tanklar; yeniden kullanılabilir bir roket sadece tekrarlanabilir ve küçük yedek parçalara ihtiyaç duyabilir.Bu kesintiler üretim kaybı, daha düşük karbon emisyonları pertur (yeni bir roket inşa etmek için kullanılan enerji birçok uçuştan fazla sayıda uçuştan dolayı), ve harcanan aşamalardan kaynaklanan yıkım riskini azaltır.

Yeni Ticari ve Bilimsel Fırsatlar

Düşük maliyetler ve daha yüksek frekans daha önce çok pahalı olan görevleri sağlar: Uzaylıların veya liflerin, uzay turizminin (mavi Origin ve Virgin ile bir gerçeklik) ve Axiom veya Orbital Reef gibi özel uzay istasyonları, artık daha sık, astrofizik ve sürekli Dünya izleme için takımyıldız tabanlı gözlemleyicileri ile uçabilir.The Space Agency has notAvrupa Uzay Ajansı dikkat çekti).

Deep Space Human Exploration üzerinde Etkisi

Belki de en derin etki, Dünya yörüngesindeki kalıcı insan varlığının sağlanmasıdır. Yeniden kullanılabilir roketler sonunda Mars üssü veya bir Ay outpost inşa maliyetini tamamen geri almadan sağlar - pahalı donanım olmadan çalışır. SpaceX'in Dünya yörüngesinde yeniden yakıt kullanma vizyonu ve bir ay depoda tekrar tekrar bir ay boyunca, Mars'a geri dönülemez.

Meydanlar ve düşünceler

Hızlı ilerlemeye rağmen, yeniden uygulanabilir roket teknolojisi hala önemli teknik, ekonomik ve düzenleyici engellerle karşı karşıya kalmaktadır.

Güvenlik ve Güvenilirlik

Her iniş, motor bileşenlerini, valfleri ve yapısal eklemleri bozabilecek stresleri ortaya koyar.Ambar 9, son yıllarda dikkat çekici bir iniş başarı oranı elde etti (son yıllarda% 90), bir başarısızlık, başlatıcı ve potansiyel olarak uzlaşmaz roketleri yok edebilir. Her uçuştan sonra, ve kritik parçalar yorulma yaşam tarzı tarafından tanımlanacaktır.

Para ve para cezaları

Reusability vaadi, refurbishment maliyetlerini düşük tutmakta bağlıdır. Erken Falcon 9 yeniden aydınlatıcılar birkaç ay ve önemli çalışma (mühendislik, onarımlar vb.) Deneyim büyüdükçe, SpaceX geri yükleme altyapısının maliyeti 30 gün boyunca gerçekten hızlı bir şekilde yeniden kullanılabilirlik için - gün veya saatler - bu da uçuşlar arasında en az bakım için tasarlanmıştır.Bu, sağlam malzemeler, basitleştirilmiş montaj ve tasarımları gerektirir.

Pazar Talep ve Ekonomik Viability

Yeniden kullanılabilirlik yalnızca başlangıç oranını, ilk donanım yatırımını amortize etmek için yeterince yüksekse öder. Yeniden kullanılabilir bir roket sadece birkaç kez uçarsa, daha basit bir sonlanabilir roketden daha pahalı olabilir.Piyasa, konsolidasyon maliyetinin altında olan kapasiteyi absorbe etmek için büyümeli.

Düzenleme ve Çevre Sorunları

Frekans artışları olarak, düzenleyiciler hava sahası kapatmalarını, gürültüyü birbat ve atmosferik etkiler konusunda potansiyel bir endişeler var. ABD'deki Federal Havacılık Yönetimi (FAA) ve diğer yerlerdeki benzer organlar, birçok kez akrepler için çevresel incelemeler ile ilgili gecikmelerle karşı karşıyadır.

Full Reusability için Teknik Meydanlar

Tam olarak yeniden kullanılabilir üst aşamalar (yıldız gibi) sadece güçlendirmeli yardımcılardan çok daha zor. Üst aşamalar yörüngeye girip daha yüksek velokasyonlara girilmelidir, sağlam termal koruma gerektiren. Ayrıca, daha hafif ve daha verimliyken birden çok fırlatma döngüsü hayatta kalmaları gerekir.In-orbit reyatraj daha karmaşık hale gelir: Termal koruma sırasında ısıtılmalıdır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yeniden kullanılabilir roket teknolojisi geleceği parlak, gerçek operasyonel başarıları ve bir sonraki nesil araçların boru hattı tarafından yönlendirilir: Falcon 9'un Starship'in iç mekansal seyahat vaadine karşı kanıtlanmış güvenilirlik, her adım ileriye dönük ekonomi, düzenleyici adaptasyon ve piyasa büyümesi için etkisi zaten somut olacaktır: daha ucuz bir uzay planı, yörüngeye giriş, kalıcı bir uzay aracına doğru hızla büyüyor.