Okruchy Vulcana

ULA pokazała swoją nową rakietę, ale warto także wspomnieć dodatkowe okruchy informacji jakie przy tej okazji się pojawiły.

Pierwszym z nich jest twierdzenie Aerojet-Rockedyne że będzie miała gotowy do użycia silnik AR-1 już w 2018 roku. Szef ULA powiedział że nie wierzy wcale w tą datę, że Aerojet jest dwa lata do tyłu w stosunku do Blue Origin i że stworzenie i przetestowanie nowego silnika w tak krótkim okresie to mrzonki. Aerojet jest w bardzo trudnej sytuacji – w ciągu następnych kilkunastu miesięcy ULA podejmie ostateczną decyzję czy bierze BE-4 czy AR-1. I po podjęciu tej decyzji nie będzie raczej można jej zmienić, jako że silniki te używają zupełnie innego paliwa. Do tego ULA jest prawie pewna że wybierze BE-4 – zarówno z uwagi na paliwo jak i na to że będzie dostępny o kilka lat wcześniej niż AR-1. Aerojet ma nadzieję że zastosowanie nowych technik projektowania i produkcji (w tym drukowania 3D) pozwoli im znacząco skrócić czas od projektu do przetestowanego silnika i że termin 2018 roku jest realny. 

Aerojet jest także zaniepokojone zmianą sposobu finansowania budowy nowych rakiet. Do tej pory rząd USA dawał hojnie pieniądze a firmy budowały rakiety nie martwiąc się o rynek zbytu. Jednak przykład SpaceX pokazał że można inaczej, i wojsko nie ma za bardzo ochoty płacić za nowy silnik skoro firmy prywatne są w stanie zbudować go za własne pieniądze. Ale Aerojet nie ma ochoty inwestować własnych pieniędzy i naciska kongresmenów (dość skutecznie) by zapłacili za ten silnik. I wygląda na to że może dojść do typowego w USA paradoksu – podatnicy wydadzą kilka miliardów dolarów na zbudowanie czegoś, co nigdy nie będzie użyte. O silniku J2-X nie będę wspominał, bo mi się krew gotuje…

Silnik AR-1 byłby dobrym rozwiązaniem krótkoterminowym dla ULA – Aerojet twierdzi że będzie można wsadzić dwa takie silniki w miejsce jednego RD-180 bez poważniejszych zmian w konstrukcji rakiety. Problem w tym że Atlas V długoterminowo nie jest konkurencyjny cenowo ani w stosunku do Falcon 9/Falcon Heavy ani Ariane 5/6. Szczególnie z amerykańskim (droższym) silnikiem. Więc ULA nie ma innej opcji niż tylko zaprojektować tańszą rakietę i jak najprędzej ciąć koszty.

I tu właśnie dochodzimy do drugiej ciekawostki. Obecny kontrakt ULA z RD Amross obejmuje jeszcze tylko dwa silniki RD-180. ULA ma opcję dokupienia następnych trzech, ale prawnicy spierają się czy jest to zgodne z dyrektywą kongresu czy nie. Jednak nawet kupując wszystkie pięć, ULA zabraknie silników do Atlas V zanim Vulcan będzie mógł wysyłać w kosmos ładunki wojskowe. Więc ULA prosi kongres o dyspensę. Ale lobbiści SpaceX proszą kongres o nie dawanie tej dyspensy zauważając że ULA ma przecież 100% amerykańską rakietę – Delta IV i może jej użyć w zamian. Jednak ULA policzyło że gdyby musiało użyć Delta IV do obsługi obecnego kontraktu + do przetargów na następne loty do czasu kiedy będzie Vulcan, to zabraknie im pieniędzy i zbankrutują – na każdym locie musieli by tracić więcej niż $100M. Do tego nadal musieli by utrzymywać przy życiu Atlas V – mają kontrakt z Boeingiem na loty tej rakiety z kapsułą CST-100. Więc ULA szantażuje kongres – albo nam pozwolicie kupić więcej RD-180, albo zbankrutujemy i nie będzie konkurencji na rynku.

Wracając do Vulcan’a – ULA policzyło że silniki będą musiały być użyte 7-8 razy zanim zwróci się koszt a 15 razy żeby na tym rzeczywiście zarobić. Wynika to z wielu czynników, przede wszystkim z założenia od początku że zamiast walki o rynek ze SpaceX, będzie się zbierało z niego ochłapy. Ale także z bardzo skomplikowanego i kosztownego sposobu ratowania silników – nadmuchiwane osłony termiczne, spadochrony, helikoptery itp. Do tego spora cześć ceny Vulcana będzie w jednorazowych rakietach pomocniczych na paliwo stałe – są one bardzo drogie. W związku z tym zamiast jak SpaceX ratować jakieś 70% wartości rakiety, ULA będzie ratowało 20%. Ponosząc jednocześnie większe koszty tego ratowania niż SpaceX. Dlatego rachunek ekonomiczny ledwo im się domyka.

Wielokrotna używalność jest jeszcze jednym powodem dla którego silnik BE-4 ma zaletę – jako że spalanie metanu w tlenie nie produkuje smoły, to silnik nie wymaga czyszczenia po każdym locie co obniża koszty przygotowania go do następnego lotu. Ciekawe jak planuje to rozwiązać SpaceX – jak dotąd nie słyszałem o tym problemie, ale pewnie musi istnieć. 

ULA planuje demontaż silników za pomocą ładunków wybuchowych „odcinających” zarówno rury doprowadzające paliwo i utleniacz jak i elementy strukturalne. Ciekawe jak poradzą sobie z zassaniem odłamków z takiej eksplozji do środka silnika?

Po oddzieleniu się silników, nadmuchiwana będzie olbrzymia osłona termiczna – o średnicy 12 metrów. NASA ma w tym roku przetestować dla ULA mniejszą wersję takiej osłony – o średnicy 3.5 metra. Poleci ona jako ładunek Cygnusa w tym roku, po oddzieleniu się go od drugiego stopnia osłona wyskoczy z „bagażnika”, oddali się na bezpieczną odległość, uruchomi mały silnik hamujący a następnie nadmucha się i wejdzie znowu w atmosferę. Warto zapamiętać dwa skróty – HIAD (to nazwa tej osłony od Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator) oraz THOR (od Terrestial HIAD Orbital Reentry).

Silniki po wyhamowaniu do prędkości poddźwiękowych wypuszczą najpierw tradycyjny, okrągły spadochron, a po opadnięciu na odpowiednią wysokość pozbędą się go i wypuszczą spadochron-skrzydło ciągnący za sobą linę służącą do łapania. ULA planuje użyć do łapania silników helikopterów CH-46.

ULA twierdzi że dzięki temu że silniki będą sobie leżały bezpiecznie w nadmuchiwanej osłonie termicznej, doświadczą one znacznie mniej stresu niż rozwiązanie SpaceX, gdzie silniki poddawane są działaniu plazmy, gorących gazów itp. SpaceX twierdzi że to właśnie zaleta – ich silniki są tak zbudowane by to wytrzymały, co oznacza że mają większy zapas bezpieczeństwa i mniejszą szanse na rozpadnięcie się przy starcie. Podobnie z resztą rakiety – ULA twierdzi że dzięki temu że nie będą ratowali puszki po Coca Coli, będzie można ją zrobić lżejszą. SpaceX pokazuje że ich rakieta jest zbudowana jak czołg tak by wytrzymać powrót na ziemię co gwarantuje mniejsze szanse na jakieś problemy przy starcie.

Czyli podsumowując: