science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De eerste SpaceX BFR moet in 2020 orbitaal worden gelanceerd

Artistieke impressie van het interplanetaire ruimtevaartuig dat Mars nadert. Krediet:SpaceX

Elon Musk staat erom bekend dat hij de grenzen verlegt en gedurfde verklaringen aflegt. In 2002, hij richtte SpaceX op met de bedoeling ruimtevluchten betaalbaar te maken door middel van volledig herbruikbare raketten. In april 2014, zijn bedrijf behaalde succes met de eerste succesvolle berging van een Falcon 9 eerste trap. En in februari van dit jaar, zijn bedrijf lanceerde met succes de Falcon Heavy en slaagde erin twee van de drie boosters te herstellen.

Maar boven en buiten Musk's toewijding aan herbruikbaarheid, er zijn ook zijn plannen voor de langere termijn om zijn voorgestelde Big Falcon Rocket (BFR) te gebruiken om Mars te verkennen en te koloniseren. Het onderwerp wanneer deze raket klaar zal zijn om lanceringen uit te voeren, was het onderwerp van een recent interview tussen Musk en de beroemde regisseur Jonathon Nolan, die plaatsvond op de South by Southwest Conference (SXSW) in 2018 in Austin, Texas.

Tijdens het interview, Musk herhaalde zijn eerdere verklaringen dat testvluchten zouden beginnen in 2019 en een orbitale lancering van de volledige BFR en Big Falcon Spaceship (BFS) zou plaatsvinden in 2020. En hoewel dit een zeer optimistische voorspelling lijkt (iets waar Musk beroemd om is) , deze tijdlijn lijkt niet helemaal onwaarschijnlijk gezien het werk van zijn bedrijf aan de benodigde componenten en hun succes met herbruikbaarheid.

Zoals Musk tijdens het interview benadrukte:

"Mensen hebben me verteld dat mijn tijdlijnen in het verleden optimistisch zijn geweest. Dus ik probeer hier tot op zekere hoogte opnieuw te kalibreren. Maar ik kan je vertellen wat ik weet dat momenteel het geval is dat we het eerste schip bouwen, het eerste Mars of interplanetaire schip, direct, en ik denk dat we waarschijnlijk korte vluchten kunnen maken, korte soort op-en-neervluchten waarschijnlijk in de eerste helft van volgend jaar."

Om het af te breken, de BFR – voorheen bekend als het Interplanetary Transport System – bestaat uit een enorme booster van de eerste trap en een even enorme tweede trap/ruimteschip (de BFS). Zodra het ruimtevaartuig is gelanceerd, de tweede trap zou losmaken en zijn stuwraketten gebruiken om een ​​parkeerbaan rond de aarde aan te nemen. De eerste trap zou zichzelf dan terugleiden naar zijn lanceerplatform, neem het op een drijfgastanker, en keer terug naar de baan.

De drijfgastanker zou zich dan aan de BFS hechten en deze bijtanken en met de eerste trap naar de aarde terugkeren. De BFS zou dan zijn stuwraketten opnieuw afvuren en de reis naar Mars maken met zijn lading en bemanning. Hoewel veel van de technologie en concepten zijn getest en ontwikkeld via de Falcon 9 en Falcon Heavy, de BFR onderscheidt zich van al het andere dat SpaceX op een aantal manieren heeft gebouwd.

Voor een, het zal veel groter zijn (vandaar de bijnaam, Grote F—— Raket), aanzienlijk meer stuwkracht hebben, en een veel grotere lading kunnen vervoeren. De specificaties van de BFR waren het onderwerp van een presentatie die Musk maakte op het 68e International Astronautical Congress op 28 september, 2017, in Adelaide, Australië. Getiteld 'Leven interplanetair maken' zijn presentatie schetste zijn visie voor het koloniseren van Mars en gaf een overzicht van het schip dat het zou laten gebeuren.

Volgens Musk, de BFR meet 106 meter (348 voet) hoog en 9 meter (30 voet) in diameter. Het zal 110 ton vervoeren (~99, 700 kg) drijfgas en zal een opstijgmassa hebben van 150 ton (~136, 000 kg) en een retourmassa van 50 ton (~45, 300kg). Alles verteld, het zal een laadvermogen van 150 kunnen leveren, 000 kg (330, 000 lb) naar Low-Earth Orbit (LEO) - bijna twee en een half keer het laadvermogen van de Falcon Heavy (63, 800 kg; 140, 660 pond)

"Dit is een zeer grote booster en schip, "zei Musk. "De lanceringsstuwkracht hiervan zou ongeveer twee keer zo groot zijn als die van een Saturn V (de raketten die de Apollo-astronauten naar de maan stuurden). Het is dus in staat om 150 ton in een baan om de aarde te brengen en is volledig herbruikbaar. Dus het verbruiksvermogen is ongeveer het dubbele van dat aantal."

In aanvulling, de BFR gebruikt een nieuw type drijfgas en tankersysteem om het ruimtevaartuig bij te tanken als het eenmaal in een baan om de aarde is. Dit gaat verder dan wat SpaceX gewend is, maar de geschiedenis van het bedrijf in het ophalen en hergebruiken van raketten betekent dat de technische uitdagingen die dit met zich meebrengt niet geheel nieuw zijn. Verreweg, de grootste uitdagingen zijn die van kosten en veiligheid, aangezien dit pas het tweede herbruikbare ruimtevaartuig van de tweede trap in de geschiedenis zal zijn - de eerste is de NASA Space Shuttle.

Als het om kosten gaat, het Space Shuttle-programma geeft een redelijk goed beeld van waar Musk en zijn bedrijf de komende jaren mee te maken zullen krijgen. Volgens schattingen opgesteld in 2010 (kort voordat de Space Shuttle met pensioen ging), het programma kostte in totaal ongeveer $ 210 miljard USD. Veel van deze kosten waren te wijten aan onderhoud tussen lanceringen en de kosten van drijfgas, die laag moet worden gehouden wil de BFR economisch levensvatbaar zijn.

De kwestie van de kosten aanpakken, Musk benadrukte nogmaals hoe herbruikbaarheid de sleutel zal zijn:

"Wat is er geweldig aan dit schip, ervan uitgaande dat we volledige en snelle herbruikbaarheid kunnen realiseren, is dat we de marginale kosten per vlucht drastisch kunnen verlagen, in orde van grootte vergeleken met waar het nu is. Deze kwestie van herbruikbaarheid is zo fundamenteel voor raketten, het is de fundamentele doorbraak die nodig is."

Als voorbeeld, Musk vergeleek de kosten van het huren van een 747 met volle lading (ongeveer $ 500,- 000) en vliegen van Californië naar Australië om een ​​eenmotorig turbopropvliegtuig te kopen, - die ongeveer $ 1,5 miljoen zou kosten en Australië niet eens zou kunnen bereiken. Kortom, de BFR gaat uit van het principe dat het voor een volledig herbruikbaar groot ruimteschip minder kost om een ​​lange reis te maken dan om een ​​enkele raket te lanceren op een korte reis die nooit meer terug zou komen.

"Een BFR-vlucht kost eigenlijk minder dan onze Falcon 1-vlucht, " zei hij. "Dat waren ongeveer 5 of 6 miljoen dollar marginale kosten per vlucht. We zijn ervan overtuigd dat de BFR minder zal zijn dan dat. Dat is diepgaand, en dat is wat de integratie van een permanente basis op de maan en een stad op Mars mogelijk zal maken. En dat is het equivalent van de Union Pacific Railroad, of schepen hebben die snel de oceanen kunnen oversteken."

Naast de productie- en opknapkosten, de BFR zal ook een onberispelijk veiligheidsrecord moeten hebben als SpaceX er geld mee wil verdienen. In dit opzicht, SpaceX hoopt een ontwikkelingsproces te volgen dat vergelijkbaar is met wat ze deden met de Falcon 9. Voordat ze volledige lanceringstests uitvoeren om te zien of de eerste trap van de raket veilig in een baan om de aarde kan komen en vervolgens kan worden opgehaald, het bedrijf voerde korte hoptests uit met behulp van hun "Grasshopper" -raket.

Volgens de tijdlijn die Musk op de SXSW van 2018 aanbood, het bedrijf zal het ruimteschip dat momenteel wordt gebouwd gebruiken om suborbitale tests uit te voeren zodra 2019. Orbital wordt gelanceerd, die zowel de booster als het ruimteschip kan bevatten, zullen naar verwachting in 2020 plaatsvinden. Eerdere verklaringen van Musk dat de eerste vlucht van de BFR in 2022 zou plaatsvinden en de eerste bemande vlucht in 2024 lijken nog steeds door te gaan.

Ter vergelijking, het Space Launch System (SLS) - dat NASA's voorgestelde manier is om naar Mars te komen - zal ook in 2019 voor het eerst worden gelanceerd. Bekend als verkenningsmissie 1 (EM-1), deze lancering omvat het sturen van een onbemande Orion-capsule op een reis rond de maan. EM-2, waarin een bemande Orion-capsule de eerste module van de Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G, voorheen de Deep Space Gateway) naar een baan om de maan, zal plaatsvinden in 2022.

Artist concept van NASA's Space Launch System (SLS) aan de linkerkant, en het Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (rechts). Krediet:NASA

De volgende missies zullen bestaan ​​uit meer modules die in een baan om de maan worden afgeleverd om de bouw van de LOP-G te voltooien, evenals het Deep Space Transport (DST). De eerste interplanetaire reis naar Mars, Verkenningsmissie 11 (EM-11), zal pas in 2033 plaatsvinden. Dus als we de tijdlijnen van Musk mogen geloven, SpaceX zal NASA naar Mars verslaan, zowel in termen van onbemande als bemande missies.

Wat betreft wie een permanent verblijf op zowel de maan als Mars mogelijk zal maken, dat valt nog maar te bezien. En zoals Musk benadrukte, hij hoopt dat door te laten zien dat het maken van een interplanetair ruimteschip mogelijk is, instanties en organisaties over de hele wereld zullen zich mobiliseren om hetzelfde te doen. Voor zover we weten, de oprichting van de BFR zou de oprichting van een volledige vloot van interplanetaire transportsystemen mogelijk maken.