Wie viel Treibstoff kann SpaceX sparen, indem es den Falcon 9-Booster auf einem Lastkahn landet?

Wenn eine Falcon 9-Erststufe gestartet wird, stehen anscheinend zwei grundlegende Modi zur Verfügung. Wiederverwendbar und entbehrlich. Wir haben bisher hauptsächlich entbehrliche Produkteinführungen gesehen.

Im wiederverwendbaren Modus fallen Treibstoffkosten an, um den Vorwärtsschub zu bremsen, für den Wiedereintritt durch die Atmosphäre zu verlangsamen und schließlich für die Landung. Es ist zwar kein Versuch, Treibstoff zu sparen, vielmehr muss Treibstoff für die Rückgewinnung reserviert werden, kann aber nicht für den Schub in die Umlaufbahn verwendet werden, und daher wird die funktionale Nutzlast reduziert.

Das Brennen zur Steuerung des Wiedereintritts in die Atmosphäre und der Landung kann nicht einfach vermieden werden, aber das Brennen zum Verlangsamen des Vorwärtsflugs kann möglicherweise minimiert oder entfernt werden, wenn es eine Zielentfernung gibt, auf der gelandet werden kann.

Die Landung zurück am Startplatz wird als RTLS - Return to Launch Site bezeichnet. Das ist am treibstoffintensivsten und damit am nutzlastreduzierendsten.

Zweitens feuert der zentrale Kern eines Falcon Heavy länger und damit schneller/höher auf MECO. Die Frage ist, kann das wiederhergestellt werden? Nun, RTLS würde in diesem Fall wahrscheinlich eine enorme Reduzierung der Nutzlast bedeuten, also lohnt es sich wahrscheinlich nicht. Aber wenn es ein geeignetes Ziel zum Landen gibt (eine Insel, ein Lastkahn, ein Kontinent), könnten die Kosten für die Bergung der Bühne stark reduziert werden. (Die Kosten werden immer aus Sicht der Nutzlastkapazität gesehen).

Sobald der Booster auf dem Lastkahn ist, was tun Sie als nächstes? Nun, vielleicht horizontal kippen, auf ein schnelleres Schiff umsteigen und zurück zur Basis segeln? Vielleicht tanken und zurückfliegen? Es ist schließlich eine wiederverwendbare Raketenstufe. (Wahrscheinlich eine Kappe erforderlich, da das offene obere Ende einer zweiten Stufe ohne erste Stufe wahrscheinlich sehr un-aerodynamisch ist).

Ich muss Geoffcs Kommentar zustimmen. Besonders der Kommentar "Kosten wurden immer aus Sicht der Nutzlastkapazität gesehen".

Ich habe jahrelang als Luft- und Raumfahrtingenieur sowohl in Verkehrsflugzeugen als auch in Trägerraketen gearbeitet. Ich kann mir nicht vorstellen, wie der Falcon 9 Geld spart, wenn er auf seinem Heck landet, wie er es tut, indem er all diesen Treibstoff verbraucht. Ja, das ist eine beeindruckende Leistung. Die Steuerungssysteme, die das können, sind erstaunlich. Aber ist dies ein praktischer Weg, um Ihren Booster zu starten und zu bergen?

Die NASA schätzt, dass 1 Pfund Nutzlast 10.000 US-Dollar kostet, um sie in die Umlaufbahn zu bringen. ( https://www.nasa.gov/centers/marshall/news/background/facts/astp.html ). Die Reduzierung der Kosteneinsparungen durch eine wiederverwendbare Trägerrakete klingt attraktiv, hat sich aber bisher nicht als kostensparend erwiesen … NOCH. https://www.theverge.com/2018/5/9/17254384/spacex-falcon-9-block-5-upgrade-rocket-reusability-savings

Das bedeutet nicht, dass es nicht eines Tages getan werden kann.

Das große Problem ist, dass der Wiedereintritt viel Schaden anrichtet und Sie Ihre Trägerrakete renovieren müssen. Es gibt eine Menge Hitzeschäden, wenn Sie wieder in die Atmosphäre eintreten müssen. Aber selbst wenn Ihr Booster nicht so hoch fliegt, richtet nur die Reibung beim Fliegen durch die Atmosphäre mit den erforderlichen Geschwindigkeiten großen Schaden an, ganz zu schweigen von den Motorvibrationen und der Hitze, die Teile vom Motor selbst verbrennen. T

Eine, die die "wiederverwendbaren" Kosteneinsparungen erheblich reduziert. Das Space Shuttle der NASA wurde NIE kosteneffektiv. Zugegeben, das war ein bemanntes Raumschiff und daher teurer und für die Sicherheit der Menschen musste die Sanierung umfangreicher sein.

Aber zumindest hatte das Space Shuttle eine große Nutzlastkapazität. Landen wie ein Flugzeug, durch GLEITEN! Das ist sehr kraftstoffeffizient. Trotzdem wurde es nie rentabel.

Wenn der Falcon 9 kosteneffektiv sein soll, müsste er meiner Meinung nach auf andere Weise wiederhergestellt werden. All der Treibstoff, der verwendet wird, um allein durch Schub auf seinem Heck zu landen, scheint schrecklich verschwenderisch zu sein. Der dafür notwendige Reservetreibstoff und seine Gewichtskosten könnten stattdessen eine nützliche und gewinnbringende Nutzlast sein!

Fallschirme tun dasselbe und wiegen verdammt viel weniger als der ganze Treibstoff, selbst wenn Sie das Fallschirm-Einsatzsystem hinzufügen. Moderne Fallschirme können auch wie ein Segelflugzeug "geflogen" werden.

Es macht für mich keinen Sinn, einen Booster auf diese Weise zurückzugewinnen. Auch wenn es näher an der Startrampe landet. Es sieht cool aus. Aber ich denke, das ist es.

Aber ich würde nicht sagen, dass der Falcon 9 keine Zukunft hat. Ich denke schon. Ich denke nur, um Geld zu verdienen, kann es nicht so landen. Zu viel verschwendetes Gewicht und Nutzlastkapazität für etwas, das unnötig ist ... auf der Erde sowieso.

Wenn Sie es an einem Ort mit wenig oder keiner Atmosphäre landen, wie dem Mars oder dem Mond, dann macht es Sinn, weil Sie im Grunde nicht anders landen können. Dennoch hat die Nasa Sonden mit Fallschirmen (große) und sogar durch Abprallen (Mars-Rover) auf dem Mars gelandet. Mit Letzterem kommen Sie durch, weil die Schwerkraft des Mars nur 38 % der Erdanziehungskraft ausmacht. Fallschirme funktionieren auf dem Mond nicht wirklich.

Auf dem Mars oder dem Mond wäre eine Landung so, wie Falcon 9 landet, absolut sinnvoll. Tatsächlich wäre die sehr genaue Art und Weise, wie es landet, sehr nützlich und angesichts der geringeren Schwerkraft würde es nicht annähernd die gleiche Menge an schwerem Treibstoff verbrauchen. Aber bei einer solchen Mission geht es nicht darum, Ihr Fahrzeug zu bergen, zumindest nicht diesen Teil davon.