Der Titel fasst es ziemlich gut zusammen. Ich erinnere mich, dass jemand einmal über das Space-Shuttle-Programm bemerkte, dass „das Space Shuttle ursprünglich als Raumfahrzeug konzipiert war. Aber der Shuttle ist für Lkw das, was ein Lamborghini für ein Familienauto ist.“ Dies lag hauptsächlich an der Schwierigkeit, ein wirklich wiederverwendbares Raumschiff zu entwerfen. Ein Space-Shuttle-Orbiter benötigte nach seiner Rückkehr zur Erde etwa 90.000 Mannstunden Wartung, um ihn wieder flugbereit zu machen, und dies bedeutete mehr oder weniger einen vollständigen Abriss und eine Überholung des gesamten Orbiters sowie der SRBs. Das war vor 40 Jahren. Ich frage mich, ob die SpaceX Falcon 9-Serie von Flüssigbrennstoff-Raketenboostern diese Metriken im Vergleich zu herkömmlichen Einweg-Flüssigbrennstoff-Raketenboostern verbessert hat.
Wir wissen es nicht.
Eine Sache, die wir wissen , ist, dass SpaceX-Starts im Vergleich zu ihren Konkurrenten ziemlich billig sind. Ob das an der Wiederverwendung liegt, weil ihre Raketen unabhängig von der Wiederverwendung im Allgemeinen billiger sind, oder ob sie einfach mit Verlust arbeiten, um den Markt zu schockieren, wissen wir nicht.
Wie von geoffc erwähnt, ist SpaceX ein privates Unternehmen, das nicht einmal öffentlich gehandelt wird, sodass die Informationen, die sie offenlegen müssen, minimal sind. Daher können wir nur spekulieren.
Wir wissen, was SpaceX für einen Flug mit einem verbrauchbaren Booster berechnet, und wir wissen, was SpaceX für einen Flug mit einem wiederverwendbaren Booster berechnet, daher wissen wir, dass sie für einen Flug mit einem wiederverwendbaren Booster weniger berechnen als mit einem verbrauchbaren. Und das ist ungefähr alles, was wir wissen. Insbesondere wissen wir nicht einmal, ob die Preise, die SpaceX verlangt, in irgendeiner Relation zu den tatsächlichen Kosten stehen.
Insbesondere ist es durchaus möglich, dass SpaceX Flüge mit einem wiederverwendbaren Booster zu teuer berechnet, nur weil sie immer noch viel billiger sind als die Konkurrenz, selbst wenn sie einen massiven Gewinn erzielen. Es ist auch möglich, dass sie mit Verlust arbeiten, um ihre Konkurrenz zu schockieren und zu unterbieten.
Oder sie betreiben möglicherweise eine Mischung, bei der sie ihre Verbrauchsversion mit Verlust verkaufen, um die Konkurrenz zu unterbieten, und dies durch den Verkauf wiederverwendbarer Versionen mit einer großen Marge ausgleichen. Wir können also nicht einfach den Preis eines wiederverwendbaren Starts vom Preis eines Verbrauchsstarts abziehen und sagen, dass sie so viel billiger sind.
Wir wissen auch, dass sie Geld von verschiedenen Regierungsorganisationen für verschiedene Entwicklungsprogramme erhalten haben, die möglicherweise auch ihren gewerblichen Kunden zugute kamen oder nicht, und daher den Preis beeinflussen können.
Was wir auch nicht wissen ist, wie viel Aufwand es ist, einen Booster zu renovieren. Wir wissen, dass sie einen Booster in kürzester Zeit nach 51 Tagen neu geflogen haben, aber das bedeutet nicht unbedingt, dass es auch 51 Tage gedauert hat, den Booster zu überholen, und selbst wenn dies der Fall wäre, bedeutet dies nicht, dass dies die schnellstmögliche Zeit ist Seitenwechsel. Sie scheinen die Verwendung der Booster zu rotieren, also versuchen sie nicht aktiv, einen einzelnen Booster so schnell wie möglich erneut zu fliegen. Solange sie sie schnell genug warten können, um ihre Startkadenz (die bereits rekordverdächtig ist) beizubehalten, müssen sie die Booster nicht noch schneller überholen.
Während die meisten Informationen privat sind, da SpaceX nicht einmal ein börsennotiertes Unternehmen ist, gibt es einige Informationen, die wir erkennen können.
Im Jahr 2020 startete SpaceX 26 Mal (1 für In Flight Abort, war ein Start, aber kein Orbit). Davon waren 5 neue Booster und 21 zuvor geflogene Fahrzeuge.
Somit musste die Fabrik nicht 26 Booster für das Jahr herstellen, sondern nur 5. (Und sie stellten auch einen Falcon Heavy mit drei Kernen fertig, flogen aber 2020 nicht). Sofern die Kosten für die Überholung nicht höher sind als die Herstellung eines neuen Kerns, können wir davon ausgehen, dass dies eine Einsparung war. (Diese Aussage ist jedoch noch nicht bewiesen, noch dokumentiert).
Obwohl ich keine Quelle zur Hand habe, ist mein Verständnis, dass jeder Kern in der Größenordnung von 11 Monaten von der ersten Beschaffung von Materialien bis zur Fertigstellung benötigt.
Im Jahr 2020 haben wir Renovierungszeiten von rund 2 Monaten gesehen, wobei wir fast den Rekord von 51 Tagen gebrochen haben.
Wiederum ohne Beweise aus den oben genannten Gründen wäre es eine vernünftige Annahme, dass 2 Monate Arbeit weniger als 11 Monate kosten würden, es sei denn, es würden fünfmal so viele Menschen an Renovierungen wie an Neubauten arbeiten. (Natürlich gibt es alle möglichen Probleme mit dieser Annahme, aber sie scheint plausibel.)
Auf der anderen Seite fallen zusätzlich zur Sanierung die Kosten für die Wartung einer Schiffsflotte für Anlandungen im Meer an. Es gibt mehrere Schiffe an jeder Küste, die für Bergungsoperationen gewartet werden. Dies ist eine Mischung aus ASDS-Schiffen für Landungen, aber auch die GO/Ms *-Flotte zum Schleppen der Schiffe, Verkleidungsbergung und Kapselbergung.
Aber dann sind die RTLS-Missionen deutlich billiger, da die Landezone 1 und 2 Fixkosten sind, die jährlich nicht wirklich viel kosten, und von 25 Landeversuchen im Jahr 2020 brach es zusammen als:
Daher variieren die Kosten für die Wiederherstellung und Überholung wahrscheinlich geringfügig, je nachdem, wo der Booster landet.
Zusätzlich wird, während die erste Stufe zurückgewonnen wird, die obere Stufe verworfen. Die Verkleidungen sind wahrscheinlich eine andere Reihe von Ökonomien. Die erste Phase wird normalerweise mit 2/3 der Kosten der Mission, normalerweise rund 40 Millionen US-Dollar , veranschlagt. Während Verkleidungen bei rund 6 Millionen US-Dollar liegen . (Da sich all diese im Laufe der Zeit ändern, sind sie im Grunde bedeutungslose absolute Zahlen).
Daher können die Überholungskosten einer 40- Millionen -Dollar-Komponente im Vergleich zu einem 6-Millionen -Dollar -Paar von Komponenten eindeutig unterschiedliche Ergebnisse haben. (Daher liegt der Schwerpunkt der Wiederherstellung der ersten Stufe, die sich gut bewährt zu haben scheint, im Vergleich zur Wiederherstellung der Verkleidung, die sich noch in der Entwicklung befindet).
Zusammenfassend scheint es wahrscheinlich, dass die Kosten für die Wiederverwendung einer ersten Stufe niedriger sind als für eine neue erste Stufe, es gibt keine harten Daten, die dies belegen, aber die Grundannahmen scheinen darauf hinzudeuten, dass sie billiger wäre.
Die Falcon 9 in Verbrauchskonfiguration ist deutlich billiger als andere Raketen. Die Wiederverwendbarkeit macht es jedoch noch billiger, obwohl der zusätzliche Kraftstoff und die benötigte Ausrüstung die maximale Nutzlast stark reduzieren. Die einzige öffentlich verfügbare Information über die Wirtschaftlichkeit flugerprobter Raketen ist eine kürzlich erfolgte Antwort auf einen Tweet von Michael Baylor:
Nutzlastreduzierung durch Wiederverwendbarkeit von Booster & Verkleidung liegt bei <40% für F9 & Recovery & Refurb liegt bei <10%, also liegt man mit 2 Flügen ungefähr gleichauf, mit 3 definitiv vorne – Elon Musk (@elonmusk) 19. August 2020
Es scheint also, dass die Kosten für die Überholung eines Boosters unter 6 Millionen Dollar liegen könnten. Die Kosten für einen zweiten Start könnten deutlich unter 15 Millionen US-Dollar liegen , wenn Verkleidungen wiederverwendet werden.
Beim Lamborghini-Vergleich geht es beim Space Shuttle nicht nur darum, dass es wiederverwendbar sein sollte. Es war äußerst ehrgeizig in Bezug auf seine Fähigkeiten - um eine große Nutzlast zusammen mit fünf Besatzungsmitgliedern zu transportieren, musste der Orbiter eine ziemlich große Maschine sein.
Mein Eindruck ist, dass der Versuch, so viel Hubkapazität unter den Konstruktionsbeschränkungen aufzubauen, zu technischen Kompromissen geführt hat, die das Ganze weniger robust machten, was wiederum eine umfassende Renovierung erforderlich machte. Das beweist nicht, dass SpaceX billiger ist, aber es zeigt, dass es viel Spielraum gab, billiger zu werden, indem man einfach weniger ehrgeizig war.
Diese verwandte Frage bezieht sich beispielsweise auf den Wartungsaufwand der Hauptmotoren.
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