#spacex #kosmos…

#spacex #kosmos #technologia
Callisto (wysokosc 15 m) i Themis (wysokosc 50 m) to proponowane europejskie demonstratory technologii, sluzace do testowania startu i ladowania rakiety wielokrotnego uzytku. Stanowia one dwa kolejne etapy prac nad europejska odzyskiwalna rakieta kosmiczna w stylu Falcona 9.

Artykul tlumaczony google translatorem.

Callisto, jak znaleźć ducha pionierów …

W 2015 roku, kiedy projekt Ariane 6 został zaakceptowany i znajdował się w fazie rozwoju, zespoły z CNES, DLR (Niemcy) i japońskiej agencji JAXA rozpoczęły badania prototypu wyrzutni wielokrotnego użytku. Z prostą koncepcją: projektuj szybko, wydajnie i bez błędu, demonstrator zdolny do latania na małej i średniej wysokości, aby opanować wszystkie aspekty ponownego wykorzystania, w tym prace naziemne. Pięć lat później duch nadal istnieje, ale projekt stał się tak złożony i rozgałęziony, że stracił rację bytu. I nie poleci do 2023 roku.
Czy w ogóle jesteśmy podekscytowani? Tak. Tak, całkowicie.

„Europejski GrassHopper”

W 2015 roku nie ma już miejsca na wątpliwości. SpaceX ostatecznie zdoła wylądować na swoich wyrzutniach (do końca grudnia). Chociaż projekt Ariane 6 został przyjęty na początku grudnia 2014 r., Wciąż jest potworem papieru: badania są w toku i projekt, który musi zostać ukończony szybko i szczegółowo, aby można było przejść do różnych lokalizacji. Tyle że Ariane 6, o którym dyskutowano od końca 2010 roku (i dla którego zaproponowano dwie przeciwstawne koncepcje) nie będzie nadawał się do ponownego wykorzystania. Ani trochę. Politycznie jest to uciążliwe, ponieważ SpaceX pokazuje, że odzyskiwanie pokazów zadziała, a inni konkurenci z USA to robią. Ponieważ w 2015 roku jest to również rok, w którym ULA proponuje koncepcję zwrotu bloku silnika pod spadochronem dla Vulcana, rok, w którym Blue Origin pokazuje New Shepard i zapowiada pracę nad wyrzutnią orbitalną wielokrotnego użytku … Krótko mówiąc, ciśnienia są najwyżej wysoki. Kierownictwo wyrzutni CNES przewidziało, że to nadchodzi, a francuska agencja zezwoliła na pierwsze kroki w rozwoju silnika o nazwie Prometheus. Co najmniej 5-krotny wielokrotnego użytku, prosty, zasilany ciekłym metanem i tlenem, dziesięciokrotnie tańszy niż silnik Vulcain Ariane 5. Projekt natychmiast spotyka się z poparciem wzorcowego przemysłowca (ArianeGroup), ale także Organy europejskie, które 18 miesięcy później podejmą zobowiązanie finansowe. Tak, poza tym, że w 2015 roku w Europie, jak zrobić rakietę wielokrotnego użytku?

Tak, trochę w ten sposób.

Istnieją oczywiście koncepcje. W czerwcu 2015 r. W Le Bourget ośrodek badawczy ONERA zaoferował również trzy różne profile lotu: powrót dopalacza „SpaceX”, powrót w zawisie ze skrzydłami lub powrót zasilany ze skrzydłami i silnikami odrzutowymi. Nie tylko nie ma zgody co do metody, ale również oszczędności wynikające z ponownego wykorzystania nie wydają się gwarantowane. A co z czasem potrzebnym na sprawdzenie części po powrocie na Ziemię? Demontaż? Zmiany części, czy nawet mniejsza pojemność wyrzutni wielokrotnego użytku? Francusko-niemieckie badanie oparte na obserwacjach Falcona 9 szacuje, że rakieta SpaceX została amputowana przez ponad 30% jej zdolności orbitalnej, aby powrócić na ląd na przylądku Canaveral… Co więcej, inni walczą na oślep sama koncepcja: wydajna wyrzutnia wielokrotnego użytku oznacza mniejszą produkcję, a tym samym mniej miejsc pracy. Musimy odnieść sukces w zjednoczeniu wszystkich tych ludzi, aby udowodnić, że wielokrotne użycie to przygoda, która może ujrzeć światło dzienne w Europie. I szybko.

Istnieje jednak atrakcyjna koncepcja, którą zawdzięczamy SpaceX, jest nią GrassHopper, prototyp miniaturowej sceny rakietowej wyposażonej w pojedynczy silnik, który był używany w kilku kampaniach testowych na terenie Teksasu. McGregor i który położył podwaliny pod techniki ponownego wykorzystania w SpaceX. Oprogramowanie do sterowania lotem, konieczność stosowania siatek stabilizacyjnych, zarządzanie mocą silnika, lokalizacja miejsca lądowania – wszystko to dopracowano w latach 2011-2013 w GrassHopper (obsługiwanym przez niewielki zespół), przez większy prototyp oparty na pierwszym stopniu Falcona 9 i nazwany F9R. Ten ostatni przeleciał na ponad kilometr wysokości, symulował masę sceny, umożliwiał walidację koncepcji chowanych stóp i pokazywał, że sterowanie lotem jest dobre, ale ma swoje limity, gdy przekroczyliśmy te granice, co wydarzyło się w sierpniu 2014 roku i doprowadziło do jego eksplozji. Nieważne, Spacex musiał po prostu przejść do testów na pełną skalę … To było z myślą o GrassHopper i F9R, że koncept Callisto powstał jesienią 2015 roku.

Callisto to demonstrator ponownego użycia. Jest bardziej ambitny niż GrassHopper i musi stopniowo wspinać się na wysokość 30 kilometrów. Ale pozostaje mały (14 metrów dla średnicy 1,1) i działa na silniku, który Japonia obiecuje dostarczyć, co oszczędza czas i pieniądze. Wyrzutnią opiekują się francuskie i niemieckie zespoły, z których każdy ma swoje mocne strony już wykorzystane w europejskim przemyśle. Chodzi o to, aby zmienić paradygmat: przeprowadzić szybkie testy, z miejscem na błędy i pokazać, do czego jesteśmy zdolni dla następnego pokolenia.

Logika stracona z oczu

Cóż, nie uszło Twojej uwadze, że SpaceX nie potrzebował pięciu lat na wyprodukowanie GrassHoppera. I chociaż cały projekt ponownego użycia Falcon 9 kosztował SpaceX około miliarda w latach 2010-2017, sam GrassHopper nie był przedmiotem wartych dziesiątki milionów dolarów. Z drugiej strony dla Callisto to nie ta sama muzyka. Na początek zauważ, że zawsze mówimy o przyszłości. Pięć lat po rozpoczęciu projektu lotu Callisto nie oczekuje się już przed … 2023 r. I znowu mówimy więcej o horyzoncie pod koniec roku. 8 lat, to zaczyna wiele robić dla demonstratora. Wszystko w ramach jednej kampanii, która powinna trwać około sześciu miesięcy i obejmować dziesięć lotów i nie więcej. Logiczne, bo przecież to nie jest wyrzutnia. Jednak po 8 latach rozwoju wątpię, czy duch „próby przez błąd” jest bardzo obecny. Z drugiej strony architektura wyrzutni jest bardzo szczególna: mały japoński silnik wodorowo-tlenowy, o którym … dużo rozmawiamy, jeśli chodzi o Callisto, ale którego na razie stosunkowo nie ma w japońskich debatach i artykułach. Czy to LE-5 (zasilający górny stopień H-2 i H-3) zmodyfikowany do działania na poziomie morza? Przypominamy, że Blue Origin jest dziś jedyną firmą z takim silnikiem (BE-3). Ale jeśli musisz ponownie ustawić LE-5 na ziemi, dlaczego nie wziąć silnika Vinci… A jeśli jest to zupełnie nowy model silnika, gdzie jest rozwój?

Już sam wybór napędu wodorowego LOX nie ma sensu, jeśli chodzi o przyszłość programu. W 2015 roku przedstawił pewną logikę: Francuzi, Niemcy i Japończycy regularnie używają tego napędu w swoich wyrzutniach, więc mają odpowiednie umiejętności. Tak, ale Japonia używa stałych silników odrzutowych do swoich lekkich wyrzutni, podobnie jak Europejczycy, którzy planują przyszłą generację… napędzaną przez Methane-LOX. W 2015 roku było to zrozumiałe: opracuj Callisto, zanim Prometheus był gotowy, aby zaoszczędzić czas. Tylko że teraz Prometeusz powinien zobaczyć swoje pierwsze testy laboratoryjne pod koniec 2021 roku, prawie dwa lata PRZED Kallisto.

Jest też wyrzutnia. Oryginalny francuski pomysł jest godny pochwały: ponowne wykorzystanie obiektów Diamant już obecnych w Guyanese Space Center w celu zaoszczędzenia pieniędzy. Tyle że projekt przerodził się w poważną rehabilitację. Samą platformę startową należy wysadzić w powietrze, a następnie wznowić, podczas gdy budynek integracyjny prawie w całości trzeba odzyskać i ponownie wyposażyć w ogromny namiot do przygotowania wyrzutni. Instalacje, zbiorniki, pomieszczenie czyste, sprzęt sterujący… Prawdziwa bunt zasobów, które pozwolą na całkowite przejęcie terenu. Czy wiesz, czego potrzebował GrassHopper? Płyta betonowa, hangar (norma ISO-riendutout) i kable podłączone do ruchomych urządzeń sterujących (samochodów ciężarowych lub prefabrykowanych) wystarczająco daleko w przypadku wybuchu. Czy cała sześciomiesięczna kampania testowa jest warta takiej transformacji? Wiedząc, że jeśli wszystko będzie musiało zostać przezbrojone dla Themis (demonstrator podłogowy, który będzie wyposażony w silniki Prometheusa), zmiany będą znaczące, ponieważ nie będą to te same paliwa ani ta sama wielkość infrastruktury (Themis będzie około 10 razy większa niż objętość Callisto). Po co udawać, że masz zwinną, innowacyjną i podatną na błędy architekturę, skoro liczysz na prawie dekadę przygotowań?

Za późno, żeby się odwrócić?

Po różnych komunikatach na temat projektu tego lata wiemy, że Callisto nie jest dziś oficjalnie impasem, ale zainteresowane agencje rzadko wspominają o swoich postępach (za 5 lat …). Wiemy, że Eiffage, co nie jest zaskoczeniem, zajmie się wyburzeniem terenu Diamant. I … Właściwie to wszystko. Oczywiście jest jeszcze czas na testy silnika, montaż, transformację strony. Ale gdzie jest duch reagowania? Gdzie to jest wola pójścia naprzód? Mam wrażenie, że mimo niesamowitego talentu zespołów biorących udział w tym projekcie (i nigdy nie wątpię w to, co o nim sądzę), w końcu ugrzązł w zbyt ciężkiej biurokratycznej architekturze, z trzema krajami na czele, nie licząc przemysłowy. Być może był niedofinansowany, a może obciążenie pracą było niedoszacowane na początku, co teraz ciągnęło to, co wydawało się (i nadal pozostaje) tak obiecujące? Projekt, który te trzy kraje również mogą mieć po pięciu latach wymiany, może być nieco trudny do przyjęcia, biorąc pod uwagę przyszłość ich programów. Czy jednak jest już za późno, aby powrócić do pierwotnego ducha? Ja nie wierzę, że.

W przypadku modelu, który jest używany od 2019 roku i nadal korzysta z małego działu ArianeWorks z demonstratorem FROG, moim zdaniem musimy ponownie przejąć inicjatywę. Zacznij od nowa, dlaczego nie, od „betonowej płyty”, gdzie wokół nie ma niczego. Nie zapominając, że jesteśmy w stanie stworzyć infrastrukturę na miarę XXI wieku, ale przez sześć miesięcy eksperymentów potrzeba więcej pracy z pojazdem i jego charakterystyką niż z „robotem, który automatycznie opróżni Callisto”. Ponieważ aktualnie trwa zaproszenie do składania ofert. A jeśli nie jest to możliwe ze względów bezpieczeństwa, być może konieczne jest zapytanie na wyższym szczeblu o wykonalność prostego i skutecznego projektu. Czy można pozostawić tylko wyrzutniom oczekiwania wyrzutni, a demonstrantom uproszczoną potrzebę pokazania koncepcji?

Ponownie, nie piszę tego artykułu po to, by marszczyć brwi lub szeptać, że to wciąga mi wąsy. Po prostu myślę, że straciliśmy z oczu cel testowania technologii, która ma być tania, prosta i wydajna. Duch, który przynajmniej na papierze zrobił miejsce dla silnika Prometeusza. Callisto spóźni się? Może lepiej ograniczyć stracony czas i przejść bezpośrednio do kroku Themis, nawet jeśli oznacza to zbudowanie 4 do 5 demonstratorów i rozbicie? Miej tylko jedną infrastrukturę testową i reaguj „sprzętem w ręku” zamiast spędzać kolejne 3 do 5 lat na studiowaniu projektu, nawet jeśli jesteś w tym dobry. Nie piszę tego artykułu też po to, żeby zawęzić zakres już wykonanej pracy, ale żeby przynajmniej zadać pytanie: jak przyspieszyć? Jak tego uniknąć, skoro SpaceX ponownie wykorzystywał 44 etapy Falcona 9 przez ostatnie 3 lata, wciąż mamy 3 lata od naszego pierwszego demonstratora?

Wynalezienie, przetestowanie i wyprodukowanie pierwszego Ariane 1. zajęło zaledwie 6,5 roku. Czy 40 lat później zajmie to prawie dekadę dla demonstratora suborbitalnego?

Zrodlo: https://spatio-notes.eu/2020/10/esa-callisto-comment-retrouver-lesprit-pionnier.html