Istnieje wiele czynników przyczyniających się do tego problemu.

Shuttle został zaprojektowany w latach 70-tych i od tego czasu technologia dojrzała. Ponadto problemy, na które natrafił wahadłowiec (choć w rzeczywistości mogły być wtedy przewidywalne) są teraz bardziej oczywiste i nowy projekt może ich uniknąć.

Rozważmy prosty przypadek osłony termicznej na transfer. Składał się z dziesiątek tysięcy małych płytek. Nie było jasne, czy potrafią wytwarzać duże płytki, o odpowiednim kształcie, które poradzą sobie z obciążeniami zginającymi i tak dalej. Ale to wiązało się z potwornymi kosztami siły roboczej przy odnowieniu orbitera po każdym starcie. Widzieliście, że NASA próbowała zastąpić niektóre kafelki tam, gdzie było to możliwe, większymi kocami w dalszej części programu.

SpaceX poszedł ze znanym działającym systemem (PICA), odświeżonym na nowy wiek i użył dość dużych kawałków. (Również kapsuła jest znacznie mniejsza do pokrycia niż coś wielkości Orbitera)

Silniki w Shuttle były najwyższej klasy, prawdopodobnie najbardziej wydajnymi silnikami, jakie kiedykolwiek zbudowano i użyto w produkcji. Ale wraz z tym przychodzą koszty utrzymania, które ponownie zostały nieco złagodzone pod koniec programu dzięki różnym aktualizacjom SSME.

SpaceX wybrał najbardziej niezawodny projekt, jaki można znaleźć w rodzinie Merlin, czopik wtryskiwacz i poświęcił dużo czasu i wysiłku, aby uczynić silnik przystępnym cenowo i wydajnym. Szybciej też iterowali. Chociaż jest prawdą, że elementy SSME zostały zmodernizowane w trakcie trwania programu, rodzina Merlin rozwinęła się w znacznie krótszym czasie od Merlin 1A, 1B, 1C i 1D, a dalsze ulepszenie 1D oczekuje wkrótce.

SSME są w zakresie ciągu 660 kilogramów, podczas gdy rodzina Merlin rozpoczęła się od zakresu 70 kilogramów i została zmodernizowana do 195 kilogramów (a po drodze znowu wyższa dzięki Block 5 Falcon 9), co jest znacznie prostszym problemem, i łatwiejsze w projektowaniu i łatwiejsze do ponownego wykorzystania w teorii.

Weź pod uwagę rozmiar. System STS jest ogromny, z naciskiem 7 milionów funtów podczas startu w porównaniu z Falconem 9 z ciągiem tylko 1,3 miliona funtów. Oczywiście masa systemu jest trochę podobna, ponieważ do startu potrzebujesz T / W powyżej 1. (W przeciwnym razie siedzisz na podkładce spalającej paliwo).

System SpaceX jest znacznie mniejszy, a przez to znacznie łatwiejszy do odzyskania. Rozważ problem odzyskania kapsuły (smoka) w porównaniu z Orbiterem. Następnie rozważ ponowne użycie. (Żeby być uczciwym, SpaceX nie wykorzystał jeszcze ponownie kapsuły Dragon, niezależnie od planów, aby to zrobić, Edycja: 2 lata później 2 Smoki zostały ponownie przelane, a pozostałe 10 misji CRS ma używać ponownie wykorzystanych smoków).

Od decyzji projektowej wybór skrzydeł a lądowanie w pionie jest ogromnym wyróżnikiem. Tylko czas pokaże, czy SpaceX dokonał właściwego wyboru. NASA najwyraźniej nie dokonała właściwego wyboru swoim ogólnym podejściem. (SNC twierdzi, że skrzydła można wykonać prawidłowo, czas pokaże, ale nie jest jasne, czy kiedykolwiek wystartują). (Edycja: 2 lata później wylądowali bez skrzydeł na 23 pierwszych odcinkach bez skrzydeł. Więc prawdopodobnie dobry wybór projektowy.)

Prom potrzebował stałej armii około 24 000 ludzi do utrzymania systemu. Całkowite zatrudnienie w SpaceX wciąż wynosi poniżej 5000. Rozważ koszt wynagrodzeń dla 24 000 osób w porównaniu z 5 000 i podziel to na liczbę uruchomień w ciągu roku. To duży udział w kosztach systemu.

Z powodów politycznych prom został zbudowany w wielu stanach, podobnie jak europejski Ariane 5. W ten sposób różni senatorowie i przedstawiciele kongresów byliby skłonni do głosowania na to, ponieważ zapewniło to mnóstwo miejsc pracy w ich dzielnicach. To jest przepis na nieefektywność. Jak pokazały te dwa programy.

SpaceX buduje prawie wszystko w jednej witrynie (Hawthorne, CA), testuje w drugiej (McGregor, TX) i uruchamia w trzeciej (LC-40). (Wkrótce będzie czwarty (LC-39A) i piąty (Brownsville, TX). Na orbitach polarnych wystrzeliwują z bazy sił powietrznych Vandenberg w Kalifornii (LC-4). Kiedy rozmawiają o wyrzutni nowej generacji, sugerują, że planują zbudować i przetestuj go obok miejsca startu. Głównie dlatego, że będzie zbyt duży, aby go przetransportować.

Prawdopodobnie mógłbym pracować dłużej. Wystarczy powiedzieć, że to porównanie orzeszków ziemnych z arbuzami.

Aby uniknąć ryzyka odejścia od tematu, zacznę od podzielenia pytania na 2 różne części. Dzieje się tak, aby wszystkie dowody bezpośrednio budowały odpowiedź na pytanie. W tym przypadku pytanie brzmi:

1. Dlaczego wysiłki wahadłowca mające na celu ponowne wykorzystanie ekonomiczne zawiodły?
2. Dlaczego wielu ekspertów uważa, że ​​obecna próba SpaceX nie powiedzie się w w ten sam sposób?

Po pierwsze, musimy zdefiniować „sukces”. W tej definicji użyję tego samego odniesienia, którego używa się do sformułowania ogólnego argumentu. Moja własna wzmianka również wykorzystuje odniesienie, aby przedstawić swój argument, który jest znacznie bardziej ezoteryczny, więc oto oba:

• Dodatkowe odniesienie: Decyzja o wahadłowcu autorstwa TA Heppenheimer, Rozdział 6
• Główne odniesienie: Biuro Budżetu, „NASA Issues Paper”, sierpień 1969: załącznik, „Space Transportation System”, 22 sierpnia 1969.

W ich tabelach widać, że przeanalizowano różne scenariusze i porównano je z alternatywną opcją Titan III. Dla naszych celów Titan III jest alternatywnym jednorazowym systemem startowym. Dlatego mogę zasadnie twierdzić, że sukces został oceniony (i powinien być oceniony) na podstawie kosztu systemu startowego wielokrotnego użytku w porównaniu z alternatywnym systemem jednorazowego użytku . Stopień sukcesu definiuje się jako stopę zwrotu przy zastosowaniu standardowej analizy finansowej. Stopa zwrotu wynosząca 0% lub mniej to „nie idź”, ale konkurencyjna stopa zwrotu jest przedmiotem dyskusji.

Zgłoszę się na ochotnika, że ​​w tym roku projekt prom kosmiczny i tak nie został sfinalizowany. Więc niekoniecznie dotyczy to ostatecznej wersji. Jednak podstawowe twierdzenie jest tak silne , że myślę, że zaakceptujesz, iż prawdopodobnie nie będzie miało to znaczenia.

W dość trywialny sposób ekonomika systemu wielokrotnego użytku zależy od liczby uruchomień. Po pierwsze, masz inwestycję kapitałową w R&D i sprzęt, a następnie ten koszt jest później zwracany ze zmniejszonych potrzeb produkcyjnych. Badania, które otrzymaliśmy od projektu promu kosmicznego, dokładnie to odzwierciedlają. Dają one konkurencyjność systemu startowego jako funkcję szybkości startu.

Faktyczna liczba startów promu kosmicznego wynosiła 4,5 startów rocznie, co jest faktem historycznym. Z powyższego badania wynika, że ​​system byłby rentowny (definiowany jako 0% stopa zwrotu, ale nadal zwracałby inwestycję), gdyby uruchamiał się kilka mniej niż 28 razy w roku. Było więcej badań niż tylko to, ale wszystkie miały ten sam ogólny pogląd. Badane stawki lotów zwykle zaczynały się od około 40 lat rocznie.

Dochodzimy do prostego wniosku - każdy racjonalnie czytający ówczesną literaturę mógłby dojść do wniosku, że Wahadłowiec kosmiczny byłby horrendalnie nieekonomiczny przy prędkościach lotów, w jakich był używany. Fakt, że nadal był rozwijany, prawdopodobnie odzwierciedla 1) nadmierny optymizm ze strony konstruktorów Kongresu dotyczących lotów kosmicznych, a także 2) nadmierny optymizm decydentów co do wydajności i elastyczności technologii. W końcu Stany Zjednoczone zastosowały rozwiązanie, aby rozwiązać problem, do którego nie zostały zaprojektowane. Dzieje się tak głównie dlatego, że zamierzone zastosowanie ewoluowało z biegiem czasu, a projekt był zbyt nieelastyczny, aby go dostosować (częściowo z powodu ogromnych kosztów utopionych).

Dlaczego F9R jest inny?

Zastosujmy tutaj to samo logiczne podejście. Jaka jest jednorazowa alternatywa dla F9R (Falcon 9 wielokrotnego użytku)? To jest po prostu F9. Podobnie jak „zepsute” schody ruchome stają się schodami, uszkodzony system wielokrotnego użytku staje się po prostu jednorazowym systemem startowym. Stało się to w styczniu 2015 r., Kiedy pierwszy etap odzyskiwania nie powiódł się po tym, jak przyspieszył pomyślne uruchomienie. Z drugiej strony, program wahadłowców był światem innym niż jego alternatywny, jednorazowy system.

Właściwie jest wiele powodów, by sądzić, że F9R wypadnie znacznie lepiej:

• może to być stopniowy proces rozwoju
• bez ludzi na etapie odzyskiwania, ogromne koszty są obniżane
• można pozyskać nowych klientów, jeśli koszty zostaną obniżone

NASA była ogromnym programem kosmicznym, w ramach którego opracowano system startowy wielokrotnego użytku, a następnie skurczył się do mniejszego programu kosmicznego. SpaceX to niewielka firma świadcząca usługi startowe, która ma nadzieję, że możliwość ponownego wykorzystania przekształci ją w gigantyczną firmę kosmiczną.

Większość z tych argumentów jest solidna, ale czynniki po stronie popytu mogą nadal nękać SpaceX w ten sam sposób, w jaki zrobił dla promu. Próg rentowności dla F9R w stosunku do F9 jest niższy niż w przypadku wahadłowca, ale nadal może być wyższy niż ich obecny współczynnik. W tym sensie ich sukces nie jest gwarantowany, ale każdy, kto ma optymizm po stronie popytu, rozsądnie przewidziałby sukces. W najgorszym przypadku oznacza to, że ich inwestycja poszła na marne. Najgorsze scenariusze dla wahadłowca były znacznie bardziej tragiczne.

Ponowne użycie samego pierwszego etapu lub dopalaczy jest znacznie łatwiejsze niż ponowne użycie statku kosmicznego lecącego na orbitę iz powrotem. Wymagania dotyczące osłony cieplnej ponownie użytego pierwszego stopnia są znacznie niższe niż osłony cieplnej niezbędnej do powrotu z orbity.