211service.com
Fem upplägg för billigare rymduppskjutningar – och fem varnande berättelser
Illustrationer av rymdfartyg i kategorierna 5 nya planer och 5 misslyckanden Illustrationer av John MacNeill
Under de sista decennierna av förra seklet och de första decennierna av detta, skulle den genomsnittliga kostnaden för att skjuta upp ett kilogram i jordens omloppsbana helt enkelt inte förändras. Priset svävade envist över $10 000, och ny idé efter ny idé lyckades inte bryta återvändsgränden.
Denna hindrade innovation – trots allt, om det är dyrt att lansera något blir det svårt att ta andra typer av risker. Men åsikterna var delade: Hade saker och ting stagnerat för att det aldrig fanns tillräckligt med pengar för att få igenom idéer? Eller berodde det på att andra förbättringar – i till exempel materialvetenskap eller autonom navigering – var otillräckligt mogna?
Den här historien var en del av vårt julinummer 2019
- Se resten av frågan
- Prenumerera
Allt som har förändrats under de senaste åren när nya farkoster bröt dödläget, framför allt SpaceX:s Falcon Heavy, som är ungefär en tiondel så dyr per kilo som sin närmaste konkurrent.
Nu är den centrala frågan om detta är början på en ny platå eller om det, som Elon Musk hoppas, signalerar allt billigare uppskjutningar och allt mer rymdinnovation. Framgången eller misslyckandet med dessa system hjälper till att hitta ett svar.
5 nya planer
XS-1
Ända sedan 1960-talet har ingenjörer drömt om ett rymdplan som kan återanvändas ofta på ett sätt som gör rymdresor mer som flygresor. Ingen har ännu kommit i närheten. XS-1, som byggs av Boeing för Pentagon-forskningsbyrån DARPA, är tänkt att kunna göra 10 flygningar på 10 dagar, vilket tar upp till 5 000 pund (2 268 kg) att kretsa för under 5 miljoner dollar. Testflyg är planerade till 2020.
Starhopper
Starhopper är en prototyp av det första steget av SpaceX:s planerade Big Falcon Rocket, eller BFR. Företaget planerar att använda det för att skicka människor till Mars, samt att köra halvtimmes pendeltrafik på jorden mellan städer som New York och Shanghai. BFR:s nyttolastkapacitet är ungefär tre gånger så stor som Falcon Heavy, även om Elon Musk har sagt att han tror att det kommer att kosta mindre att bygga. En tidig version av Starhopper genomförde framgångsrikt en bunden testflygning i Texas i april.
Nya Glenn
Denna raket har en nyttolastkapacitet i vikt som liknar den hos Falcon Heavy, men den är mycket bredare med sju meter i diameter. Det betyder att den har dubbelt så mycket användbar volym. Dess första steg kommer att flyga tillbaka för att återanvändas, ungefär som den misslyckade Baikal-boostern (nedan). Blue Origin, som bygger raketen, är tystlåten när det gäller testflygdatum men tävlar om ett flygvapenkontrakt som skulle kräva uppskjutningar så snart som 2022.
Tjuder
Även om raketer kan återanvändas och uppnå stordriftsfördelar är bränsle fortfarande en stor kostnad. Tethers försöker ändra detta på två olika sätt. Ett tillvägagångssätt fungerar som att svänga ett rep, överföra fart från ena änden till den andra. Tethers Unlimited, en startup, hoppas kunna använda den här tekniken för att fånga satelliter som inte har tillräckligt med energi för att komma i omloppsbana, och ge dem ett extra lyft. En annan typ av tjuder skulle använda jordens magnetfält för att öka omloppsbanan för satelliter som är anslutna till vardera änden av den. Några testflyg har redan genomförts och nästa är planerad till juni.
Spinlansering
Tjuder kan överföra momentum mellan objekt som redan finns i rymden — men vad kan du göra medan du fortfarande har marken att trycka mot? Det är planen för Spinlaunch, en startup som samlade in 40 miljoner dollar i riskfinansiering 2018. Företaget slog mark på en uppskjutningsanläggning i New Mexico i maj och planerar att skjuta upp sina första satelliter 2022. Det vill slänga så många som fem satelliter en dag till kanten av rymden med kraftfulla turbiner och små raketer ombord — typ motsatsen till en tjudhiss.
5 varnande berättelser
Delta Clipper (DC-X)
Enstegs-till-omloppsbana har länge varit ett mål för raketdesigners, eftersom att undvika flerstegsraketer skulle göra saker billigare, snabbare och mer återanvändbara. Den småskaliga DC-X från McDonnell Douglas flög flera suborbitala flygningar, men programmet avbröts innan en fullskalig, orbit-kapabel version kunde byggas. Det var ett offer, beroende på vem man frågar, för omogen teknik eller för kortsynta byråkrater. Flera Delta Clipper-ingenjörer arbetar nu för Blue Origin, vars New Shepard-raket sägs vara inspirerad av DC-X.
Venture Star/X-33
NASA spenderade över en miljard dollar på X-33, en halvskalig suborbital version av vad som skulle ha varit Venture Star. Farkosten i full storlek skulle ha varit jämförbar i storlek med rymdfärjan, och byrån byggde till och med en dedikerad rymdhamn på 32 miljoner dollar för den vid Edwards Air Force Base i Kalifornien. Men NASA och Lockheed Martin, företaget som byggde X-33, hade många konstruktionsmotsättningar, och programmet avbröts innan raketen någonsin flög.
Baikal
Baikal-boostern, designad på 1990-talet som ett återanvändbart första steg för den ryska Angara-raketen, var en idé före sin tid. Liksom det första steget av SpaceX:s Falcon-raket, var det meningen att Baikal skulle flyga tillbaka för att användas igen. Men till skillnad från Falcon första steg, som använder samma raket för att landa som den brukade lyfta, hade Baikal en extra jetmotor för landning, vilket ökade vikt och komplexitet.
HL-20/HL-42
I kölvattnet av rymdfärjans explosion 1986 Utmanare HL-20 designades för att säkert och billigt transportera passagerare till rymdstationen Freedom. Varken den eller HL-42, en uppskalad efterträdare, kom någonsin till rymden. Sierra Nevadas Dream Chaser-rymdfarkost, som är baserad på HL-20-designen, är dock tänkt att leverera last till och från den internationella rymdstationen med start i slutet av 2020.
Roton
En annan misslyckad enstegs-till-bana-idé, Roton, gjord av Rotary Rocket, står i rymdhamnen Mojave som en varning och inspiration för blivande rymdpionjärer. Genom att få raketen att snurra snabbt hoppades ingenjörer kunna eliminera behovet av dyra och komplicerade pumpar. En prototyp gjorde tre testflygningar 1999, men den var svår att kontrollera. Företaget fick slut på pengar innan kränkningarna kunde lösas.