✡️ 🙌🏼 🤴🏻 SLS vs STARSHIP: لماذا يوجد كلا البرنامجين؟ رائد فضاء يومي 🧔🏽 ✨ 💇🏿

1 مايو 2020 ، TIM DOD ، كل يوم
إصدار شبكة الإنترنت: FLORIAN KORDINA و JOEY SCHWARTZ

بضع كلمات مني لماذا ولماذا.
أحب الصحفي الفضائي الأمريكي - تيم دود. لحماسه ودقته عند النظر في الموضوع. يمكنك أن تنتقد تقييماته واستنتاجاته ، لكن مواده مثيرة للاهتمام وتتسبب دائمًا في الرنين. لكن حجمها كبير جدًا. ترجمة مقتبسة من جوجل لمقالته الجديدة (تم نشرها على الفيديو الذي يحمل نفس الاسم). بالنسبة إلى جميع عضلات مثل هذه الترجمة (أعتذر مسبقًا عن ذلك) ، من الأفضل قراءة المصادر الأولية بدلاً من الروايات المشوهة بالرقابة والتشويه ، وأحيانًا دون ذكر المؤلف.

فيديو نشره Everyday Astronaut هذا الأسبوع يتحدث عن SLS و Starship. يصف الفيديو وهذه المقالة كيفية ارتباطهما بخطط وكالة ناسا للعودة إلى القمر بحلول عام 2024.

الفيديو الذي كُتبت عليه المقالة

مقدمة

أعلنت وكالة ناسا للتو عن اختيارها للسفن القمرية لبرنامج Artemis. ولدهشة الجميع ، كانت المركبة الفضائية SpaceX الضخمة واحدة من المركبات الفضائية الثلاث التي اختارتها وكالة ناسا إلى جانب Blue Origin و Dynetics.

من الواضح أن هذا يثير العديد من الأسئلة. سنجيب على بعض منها في الفيديو / المقالة التالية: "هل يجب على وكالة ناسا إلغاء SLS واستخدام Starship و / أو مركبات الإطلاق التجارية الأخرى لـ Artemis؟"

لكن أعتقد أولاً أننا بحاجة إلى النظر في الكثير من القضايا المثيرة للجدل حول هذين الصاروخين. الآن ، أكثر من أي وقت مضى ، حان الوقت لمقارنتها حقًا مع بعضها البعض.

لماذا صاروخان ميجا؟

يمكن أن يدخل هذا في كتب التاريخ باعتباره فضولًا تاريخيًا لوجود هذين الصاروخين في وقت واحد. على الرغم من حقيقة أن لديهم قدرات متشابهة جدًا ، فلن تتمكن من التوصل إلى المزيد من الخيارات المعاكسة. تجسيد نهجين هندسيين فريدين بشكل أساسي.

وقد عملت بوينغ وناسا على بناء مشروعهما على مر السنين مع علماء الصواريخ ذوي الخبرة. في المقابل ، يتم بناء Starship في حقل في ولاية تكساس من قبل "فريق متنوع من رعاة البقر في الفضاء". بعضها بنى في السابق أبراج مياه.

كيف تقارن هذه الحيوانات؟

دعونا نلقي نظرة على تاريخ وتطوير Starship و SLS اليوم. بالإضافة إلى ذلك ، نعتبر المركبة الفضائية Orion وكل شيء آخر ضروريًا لمهام Artemis ، بما في ذلك ميزات وقدرات التصميم.

بمجرد أن نقوم بذلك ، أعتقد أنه يمكننا الإجابة على السؤال. كيف من الممكن وجود صاروخين ، مثل SLS و Starship ، في وقت واحد؟ هل يجب أن يتواجدوا في وقت واحد؟ علاوة على ذلك ، أحدهم هو الصاروخ الأكثر طموحًا على الإطلاق. ويعيش مشروع آخر في الماضي. هذا هو إعادة استخدام حرفية للأجزاء القديمة من عصر "مكوكات الفضاء".

كيف انتهى بنا المطاف في هذه الحالة؟ أقوى صاروخين تم صنعهما على الإطلاق ، ويخرجان إلى العالم في نفس الوقت. لدينا شيء نقوله عن هذا. لنبدأ.

ما هي شركة النقل الثقيل؟

يا رفاق تعرفني. بمجرد أن دخلت في موضوع "SLS vs Starship" ، لقد ابتعدت كثيرًا عن الإجابة على أسئلتي. لقد بحثت بعمق في الموضوع وغيرت العديد من افتراضاتي التي كنت مخطئًا فيها. وكل شيء "مطبوخ" سننظر فيه بالتفصيل وبعمق! هذا جنون!

ناسا وسبيسكس ليسا منافسين!

على الفور ، نحتاج إلى توضيح شيء واحد. ناسا و SpaceX ليسوا منافسين. إذا كنت تحب SpaceX ، فيمكنك شكر وكالة ناسا على ذلك. ناسا هي أكبر عملاء SpaceX وأكبر مؤيد لها. تذكر هذا.

أصبح هذا واضحًا الآن أكثر من أي وقت مضى ، بعد بدء استثمار وكالة الفضاء ناسا في برنامج Artemis. والدليل على ذلك قد يكون شعارات وكالة ناسا في جميع أنحاء صاروخ سبيس إكس فالكون 9 لمهمة الطاقم التجاري. تجدر الإشارة إلى أن العلاقة بين وكالة ناسا و SpaceX استمرت منذ تأسيس الشركة.

سبيس إكس فالكون 9 مع شعار ناسا الرجعي على جانبه. هذا الصاروخ هو خاص لل DM-2. (Courtesy: NASA)

إذا لم تكن لاستثمار ناسا الأولي حوالي 400 مليون دولار للمركبة الفضائية فالكون 9 ودراجون ، لما كانت سبيس إكس موجودة الآن. بالإضافة إلى ذلك ، ساعدت عقود CRS وعقود الطاقم التجاري التي تبلغ قيمتها مليارات الدولارات شركة SpaceX في الارتفاع إلى حيث هم اليوم.

تقوم وكالة ناسا بأشياء لا تصدق. إنهم منخرطون في أبحاث وعلوم حيوية لا تستطيع شركة خاصة القيام بها ولا يمكنها القيام بها. إنهم يفعلون الكثير "من وراء الكواليس" ، وهي أشياء غالبًا ما يتم تجاهلها. في الفيديو الخاص بي السابق الذي يقارن بين SLS و Starship ، شرحت لماذا من غير العدل مقارنة ناسا ، كمنظمة ، مباشرة مع شركة SpaceX خاصة.

دعونا نفعل ذلك معا!

كما تعلمون ، أنا في الغالب للعمل الجماعي. أحب أن أشجع جمهوري على محاربة القبلية ، ولا أعتقد فقط أن المرء أفضل ، وكل شيء آخر سيء. ولكن بالنظر إلى كيفية قيام وكالة ناسا ببناء وتشغيل الصواريخ ، يمكننا مقارنة إيجابيات وسلبيات هذين النظامين بشكل صحيح. أنا أعلم بالفعل أن "الصاروخ البرتقالي" بالنسبة لكثير منكم هو "سيئ" ، و "الصاروخ اللامع" "جيد" أو العكس. لذلك دعونا نجتمع معًا ، ونغني كومبايا ونقبل حقيقة أن لدينا بعض الصواريخ الضخمة!

تعريف الناقل الثقيل

الآن بعد أن اختفت العواطف ، دعنا نحدد مصطلح Super Heavy Class Booster (SHLLV). أردت فقط أن أشرح لماذا لم ندرج صواريخ مثل New Glenn القادمة من Blue Origin أو أنظمة إطلاق ثقيلة أخرى في هذه المقارنة. ترى صناعة الطيران أن SHLLV صاروخًا يمكنه إطلاق أكثر من 50 طنًا متريًا في مدار أرضي منخفض (LEO).

يمكن لمركبات الإطلاق الفائقة الثقل إطلاق أجسام أثقل في المدار. هذا يعني أن لديهم القدرة على إرسال أجهزة ضخمة محتملة إلى القمر. أو أنهم قادرون على إرسال المركبات بين الكواكب على طول المسارات المباشرة إلى كائنات النظام الشمسي دون مناورات الجاذبية التقليدية. وهذا يعني أن الطيران إلى أشياء بعيدة في النظام سيكون أسرع ثلاث مرات!

جميع الصواريخ SHLLV: الماضي والحاضر.

تاريخيا ، لم يكن هناك سوى خمسة صواريخ ثقيلة للغاية بنيت للطيران. وكانت أربعة أنظمة إطلاق فقط ناجحة في الطيران. هذا صاروخ معزز من طراز Saturn V الأمريكي من ستينيات القرن الماضي يمكن أن يرفع 140 طنًا على LEO. أيضًا في الستينيات وأوائل السبعينيات ، كان لدى الاتحاد السوفياتي صاروخ معزز غير ناجح N-1 مصمم لإطلاق 95 طنًا على المدار الأرضي المنخفض. في الثمانينيات ، تم إطلاق مركبة الإطلاق Energia ، والتي يمكن أن تطلق 100 طن على LEO ، مرتين في الاتحاد السوفيتي.

حتى الآن ، صاروخ SHLLV الوحيد هو Falcon Heavy من SpaceX. رسميًا ، يمكنها سحب حوالي 64 طنًا في LEO للاستخدام مرة واحدة. إذا تم تشغيله في وضع قابل لإعادة الاستخدام ، فلا يزال بإمكانه إخراج أكثر من 50 طنًا على LEO. حتى الآن ، لم تكن شركة Falcon Heavy بحاجة إلى السفر في خيار لمرة واحدة ، وقد لا يكون هذا مطلوبًا على الإطلاق.

نظام النقل الفضائي STS: برنامج المكوك الفضائي

وأخيرًا ، كان لدينا مكوك الفضاء "مكوك فضائي" أو ، كما أسماه ناسا رسميًا ، نظام النقل الفضائي (STS). إذا أضفنا مركبة فضاء كجزء من الحمولة ، يمكن لـ STS من الناحية الفنية وضع 122.5 طنًا في المدار. الآن يجب أن نشير إلى أنه بعد هذا المنطق ، إذا قمت بتشغيل ، على سبيل المثال ، مرحلة SLS الأساسية ، والتي يمكن أن تذهب إلى المدار إذا كنت ترغب في ذلك ، فستضيف 80 طنًا آخر إلى حمولتها.

لكن STS كان مجرد "وحش" آخر ، ويجب عليك اعتبار المركبة المدارية حمولة دخلت إلى المدار ، لكن الحمولة الفعلية كانت 27 طنًا فقط. بينما كان هناك اقتراح Shuttle-C لجعل STS نظام إطلاق ثقيل للغاية ، سوف نتجاهله ونستمر.

إذا كان الناس يريدون العودة إلى القمر في أقرب وقت ممكن ، أو ، على وجه الخصوص ، إذا أردنا الوصول إلى المريخ ، فنحن بحاجة إلى فرص جادة لوضعهم في المدار. أعتقد أن الوقت قد حان لمثل هذه المهام. أريد الناس إلى القمر مرة أخرى! في 4K! أو 8K ، أيهما أفضل! أرسل MKBHD إلى هناك!

برامج ARTEMIS و GATEWAY

قبل أن نبدأ في معرفة الحقائق حول SLS و Starship ، سننظر في العودة إلى القمر باستخدام برنامج Artemis التابع لناسا. أكملت وكالة ناسا بالفعل قدرًا كبيرًا من العمل ، وخصصت أموالًا وحددت أهدافًا لتحويل Artemis إلى برنامج حقيقي.

في هذه المقالة ، ستسمع أيضًا كيف أن Artemis غالبًا ما يكون "مبعثرًا" بدون قياس. يمكننا الجمع بين محطة Gateway القمرية المستقبلية مع Artemis. بدلاً من ذلك ، نقتصر على التفكير في أنظمة SLS و Orion و Human Lander Systems. لتوضيح الأمر ، فإن Artemis مخصص لـ SLS ، مثل Apollo كان لـ Saturn V. هذا هو اسم البرنامج ، وليس صاروخًا أو سفينة فضائية.

في الوقت الحالي ، فإن البوابة ليست مخصصة للمهمتين الأولى أو الأولى ، والتي يتم التخطيط لها لهبوط رواد الفضاء على سطح القمر. على الرغم من التخطيط لبناء البوابة للبعثات المستقبلية ، إلا أننا سنركز ببساطة على الطيران إلى القمر وعلى المعدات المرتبطة بهذا الأمر مباشرة.

تاريخ SLS و ORION

سنخبرك ببعض الحقائق قبل أن ندفع هذين الصاروخين وجها لوجه! أولاً ، أعتقد أن الكثير من الناس لديهم فكرة خاطئة عن كيفية ولماذا طورت ناسا SLS و Orion. أو كيف تتناسب هذه البرامج مع خطط Artemis. ثانيًا ، سننتقل إلى تاريخ Starship بتطورها السريع. المأساة ما بعد

الكولومبية ، برنامج كوكبة

بعد مأساة مركبة الفضاء كولومبيا (كولومبيا) ، قامت ناسا بمراجعة خططها المستقبلية. بدأ البحث عن بديل لوسائل الوصول إلى مدار منخفض في برنامج نظام النقل الفضائي. غيرت وكالة ناسا أولوياتها لاستكشاف الفضاء العميق ، ولهذا كانوا بحاجة إلى بناء صاروخ كبير.

كانت خطة وكالة ناسا الأصلية للمساحة العميقة و LEO برنامج Constellation. Ares I المأهولة المركبة الفضائية استبدال المكوك في البعثات مع المدار الأرضي المنخفض. خططت وكالة ناسا لصاروخ أكبر يسمى Ares V لمهام استكشاف القمر والمريخ. بعد التقدم البطيء وتجاوزات التكلفة الضخمة ، كما هو موضح في تقرير لجنة أوغسطين لعام 2009 ، تم إغلاق برنامج Constellation.

ينطلق صاروخ آريس -1 إكس في 28 أكتوبر 2009. (المصدر: وكالة ناسا)

SLS: SPACE إطلاق نظام ، AKA "نظام إطلاق مجلس الشيوخ"

أمر قانون ترخيص وكالة ناسا لعام 2010 وكالة ناسا بتطوير نظام الإطلاق الفضائي ("نظام الإطلاق الفضائي"). كان من المفترض أن تجمع من 70 إلى 100 طن متري على LEO ، وبعد ذلك - حتى 130 طنًا أو أكثر. يجب أن يكون الداعم قادرًا على رفع المركبة الفضائية المأهولة Orion Crew مع استمرار تطورها ، وطالب الكونجرس بأن تعمل وكالة ناسا مع الشركاء الحاليين الذين يعملون بالفعل على هذا الموضوع.

في البداية ، كانت ناسا تأمل في إطلاق صاروخ فائق السرعة بسرعة وكفاءة ، كما هو مطلوب بموجب توجيه من الكونغرس. كان من المفترض أن يطيروا قبل 31 ديسمبر 2016! أجرت وكالة ناسا تحليلاً لمؤشرات جودة المشروع وخفضته إلى خمسة خيارات مختلفة لمركبة الإطلاق. بدا بعضهم مذهلاً ، مع أقطار المرحلة الأساسية التي يبلغ طولها عشرة أمتار ومحرك ثنائي المراحل مع غاز المولدات المخصب بالأكسجين بعد الاحتراق. تم إجراء التحليل وفقاً للمعايير التالية: الجدوى 55٪. جدول العمل 25 في المائة ؛ حمولة 10 في المائة وبرمجيات 10 في المائة.

مقارنة ما يمكن أن يكون صاروخ Ares V و SLS. (المصدر: وكالة ناسا)

SLS مع STS التراثية

استقرت وكالة ناسا على الخيار المعروف الآن باسم SLS. على الرغم من أن SLS و Ares V يبدوان متشابهان جدًا ، إلا أن SLS كانت في الواقع تصميمًا جديدًا إلى حد ما. كان هذا مرتبطًا بالتأكيد بعرض صاروخي مبكر يسمى Direct. استفادت SLS من الأجزاء والمرافق المتبقية (حرفياً) من مكوك الفضاء. كان نهجهم المضارب هو أن مثل هذا النهج يجب أن يسهل النماذج الأولية السريعة واختبار أقوى صاروخ تم إنشاؤه على الإطلاق.

حاولت ناسا تقريب المشروع قدر الإمكان من نظام النقل الفضائي السابق. وبذلك يسعد بعض المقاولين وموظفيهم وأعضاء الكونغرس. يضمن قرار التصميم هذا (أو يفترض ذلك) أن الأموال ستستمر في التدفق إلى مقاولي المكوك.

العقد "COST-PLUS"

على عكس الطاقم التجاري ، ستواصل ناسا العمل مع مقاولي مكوك الفضاء باستخدام مخطط تمويل زائد التكلفة. من الناحية العملية ، هذا يعني ، "هذا هو مقدار المال الذي سنمنحه لك للقيام بذلك ، ولكننا سندفع أيضًا فواتير لأي شيء يتجاوز الميزانية".

بلغ تمويل تطوير SLS حوالي 1.5 مليار دولار سنويًا منذ عام 2011. تتلقى المركبة الفضائية Orion أكثر من مليار دولار سنويًا ، أيضًا منذ عام 2011. وأكدت وكالة ناسا للمقاولين أنه سيكون لديهم ما يكفي من الموارد لتنفيذ هذه المشاريع. ظل المقاولون في إطار الميزانية الواقعية لوكالة ناسا ، والتي تقابل مستويات تمويل ناسا في عصر مكوك الفضاء.

ومع ذلك ، فإن المشكلة المرتبطة بإبرام العقود مع دفع التكاليف هي أن لديهم حافزًا ضئيلًا للغاية للبقاء في الميزانية والالتزام بجدول العمل. في الواقع ، "انزلاق" جدول العمل يعني حرفيا المزيد من المال للمقاولين. يتلقى المقاول الرئيسي لشركة SLS ، Boeing ، أكبر قدر من المال من المشروع. تراجع وكالة ناسا بشكل دوري أداء مقاوليها. ومع ذلك ، لا يزال المسؤولون الحكوميون يوبخون وكالة ناسا لمعالجة بعض هؤلاء المقاولين بسهولة بالغة. المزيد عن هذا في وقت لاحق.

مثل SLS مع المكوك الخارجي فقط

على الرغم من أن SLS تبدو حرفياً مثل "مكوك فضائي" بلا أجنحة عملاق ، إلا أن وكالة ناسا أجرت العديد من التغييرات على تصميم الصاروخ. على سبيل المثال ، قاموا بزيادة قدرته الاستيعابية وخفض التكاليف. هنا ملخص التغييرات.

ستحتوي SLS على SRBs (معززات الوقود الصلبة الجانبية) مع خمسة أجزاء ، على عكس SRBs المكونة من أربعة أجزاء التي تمتلكها STS. على عكس مكوك الفضاء ، تفتقر هذه التعزيزات إلى إمكانية إعادة الاستخدام. لديهم تصميم مختلف للمفاصل ، والتي لا تسمح للغازات بالهروب أثناء الطيران. تضمن إعادة التصميم ألا تتسبب الحطام في إتلاف فوهات محركات RS-25 القريبة.

معزز الصواريخ الصلبة (SRB) لـ SLS أثناء الاختبار. الشظايا التي تحلق حولها عبارة عن فلين مطور حديثًا. (المصدر: وكالة ناسا)

تبدو المرحلة الأساسية مثل خزان وقود مكوك الفضاء الخارجي. بالإضافة إلى المظهر ، ليس له علاقة عمليًا بخزان المكوك الخارجي ، باستثناء لونه وقطره 8.4 متر. يتم استخدام مادة جديدة - AL 2219 aluminium. التصميم نفسه يختلف عن الخزان الخارجي للمكوك. يتم استخدام طرق لحام مختلفة ، وحتى عزل حراري جديد رش. سيتم تصميم SLS مع توزيع الحمل المطبق على الجزء العلوي من الخزان وعلى جانبي الخزان.

أنهت شركة Aerospace-Rocketdyne محركات RS-25 المستخدمة في برنامج STS. لقد زادوا إنتاج الطاقة من 104.5 في المائة إلى 109 في المائة ، أو 111 في المائة في حالات الطوارئ. في نفس الوقت ، كما هو الحال مع SRB ، RS-25D ، ثم خيارات RS-25E المتاحة ، يمكن استخدامها في SLS.

مجرد ملاحظة ممتعة ، أنا أسند هذه النسب المئوية على التوجه الاسمي الأولي 1.6 MN (375000 رطل من القوة) عند مستوى سطح البحر. بعد بعض التغييرات في المحركات الرئيسية ، تمكنوا من تجاوز معلمات التصميم الأصلية لبرنامج المكوك. بالنسبة لـ SLS ، تم ترقيتها إلى قوة عظمى.

المرحلة العلوية الوسيطية المتوسطة

الحل الآخر ، الذي ساعد على توفير المال وتقليل الوقت ، كان أول استخدام SLS مع المرحلة العليا من Delta IV و Delta IV Heavy ULA. قامت وكالة ناسا بتعديل المرحلة الثانية من المبردة دلتا (DCSS) بحيث تتطابق ميكانيكيًا مع الجزء العلوي من المرحلة الأساسية بقطر 8.4 متر. تحتوي هذه المرحلة المؤقتة للدفع المبرد (ICPS) على خزانات هيدروجين ذات تصميم مختلف ووقود أكثر من إصدار دلتا الرابع.

المرحلة المؤقتة للدفع المبرد (ICPS) ULA لـ SLS.

تخطط وكالة ناسا أن يكون لـ SLS مرحلة عليا أكثر قوة في المستقبل ، تُعرف باسم المرحلة العليا للاستكشاف. ستؤدي المرحلة التي تمت ترقيتها ، والتي تعد جزءًا من تحديث Block 1B ، إلى جعل SLS أكثر حملًا. على الرغم من أن هذا التصميم لن يرى الضوء حتى عام 2025.

مقارنة بين ICPS و EUS. (المصدر: وكالة ناسا)

سفينة ORION SPACE. أبولو على الستيرويد؟

بعد ذلك ، نحتاج إلى التحدث عن سفينة الفضاء Orion (Orion) ، والتي تقع على رأس الصاروخ لمهام Artemis (Artemis). اوريون هي سفينة مأهولة تقليدية الشكل. بمعنى ما ، هذه نسخة أحدث وأكثر تقدمًا من وحدة أوامر Apollo.

مقارنة موازية لوحدات القيادة والخدمة Orion و Apollo.

على الرغم من أن Orion تبدو متشابهة ، إلا أنها أكبر مما قد تبدو. في الواقع ، إنها مركبة واسعة يبلغ قطرها خمسة أمتار مقارنة بقطر وحدة قيادة أبولو 3.9 متر. يحتوي Orion أيضًا على 9 أمتار مكعبة من الحجم المضغوط مقارنة بـ 6.2 متر مكعب من أبولو. وهذا يسمح لمركبة Orion الفضائية باستيعاب ما يصل إلى ستة رواد فضاء مقارنة بالطاقم العادي المكون من ثلاثة رواد أبولو. تجدر الإشارة إلى Skylab التي تم تغيير وحدة أوامر Apollo لها بحيث يمكنها استيعاب خمسة رواد فضاء في حالات الطوارئ.

كان الاسم الأصلي لمركبة Orion الفضائية هو مركبة استكشاف الطاقم (مركبة بحث مأهولة). هذا ما تم تسميته في تطوير برنامج Constellation. ولكن منذ ذلك الحين تغير. وقد نفذت الآن إجراء آخر لتوفير التكاليف: فهي تستخدم وحدة خدمة قائمة على مركبة النقل الآلي الأوروبية ESA.

المركبة الأرضية القمرية؟ اى شى؟

هناك شيء آخر يجب أن نذكره. شيء جديد لنظام لا يزال قيد التطوير. إذا كان برنامج Artemis هو القمر على القمر ، فسوف يحتاج إلى هبوط.

هذا يقودنا إلى الوضع الحالي. حتى الآن ، كل ما تحدثنا عنه وناقشناه هو وضع الناس في مدار القمر فقط بمساعدة SLS و Orion. بدون القدرة على تثبيت مركبة هبوط قمري إضافية على SLS Block 1 كجزء من الحزمة الإجمالية عند الطيران إلى القمر. هذا غير ممكن حتى مع البلوك 1B الذي تمت ترقيته.

اختارت وكالة ناسا رسمياً ثلاث سفن قمرية مختلفة تمامًا لبرنامج Artemis. لدى كل متقدم وقت حتى عام 2021 ليوضح بدقة كيف سيصلون إلى القمر. علاوة على ذلك ، يمكن لبعض العروض إرسال وحدات قمرية مع Orion على SLS Block 1B المحدثة.

من أجل وصول مهمة Artemis III إلى القمر في عام 2024 ، سيتعين عليها استخدام SLS Block 1. وسيتعين على المركبة القمرية أن تطلق صاروخًا تجاريًا أو اثنين. ربما حتى ثلاثة؟ سيعتمد على مدى اتضاحه. تعد أجهزة Atremis ضخمة وفقًا لمعايير الطيران المأهولة الحديثة.

دعوة لأجهزة الهبوط التجاري

هذا الجزء من برنامج Artemis أقرب إلى برنامج الطاقم التجاري من بقية برامج SLS و Orion.

وضعت وكالة ناسا عددًا من المتطلبات للمقاولين لتقديم عطاءات على عقود الهبوط على القمر. في الوقت نفسه ، يأملون أن تكون هذه عملية سريعة للوفاء بالمواعيد النهائية الطموحة - بحلول عام 2024 لتسليم رواد الفضاء إلى القمر. لن تمتلك وكالة ناسا مركبة فضائية وتتحكم فيها ، كما تفعل مع SLS و Orion.

سيحتاج Artemis إلى صاروخين على الأقل لكل مهمة مع هبوط الطاقم على سطح القمر. سننظر في الخيارات المقترحة في برنامج Human Lander Systems في الجزء الثاني من هذه المقالة. فكر في الخيارات الأخرى التي تمتلكها ناسا إذا قررت إلغاء SLS لصالح Starship والعروض التجارية الأخرى. لهذا السبب ، دعونا نتحدث عن Starship.

تاريخ النجمية

إذا كنت جديدًا في Star Wars ، فقد لا تفهم إلى أي مدى ذهبت هذه النكتة. في الواقع ، منذ إنشاء SpaceX ، كان هناك حديث عن إنشاء "BFR" أو "Big F * + # ing Rocket". على عكس SLS ، كان التصميم والتطوير الفعليان من الأيام الأولى في الغالب خلف أبواب مغلقة. طوم مولر ،

رجل المهمة رجوعًا

إلى سبيس إكس ، مهندس المحرك والعامل الأول ، توم مولر ، بنى محرك الصواريخ BFR في ناديه الصاروخي القوي ، جمعية أبحاث الأبحاث. ونعم ، هذا الاسم مأخوذ من BFG في الموت.

لاحظ أن محرك Tom BFR كان عبارة عن محرك حاقن ذو حقن دبوس يمكن أن يخلق قوة دفع 45 KN / s. قاتل ديفيد كريسالي ، الذي بنى محركًا تقليديًا محقونًا بالحقن المسطح. فاز تصميم توم وأصبح أساسًا محرك Merlin الحديث!

لكن صاروخ BFR لم يتلق تغطية عامة حتى حوالي عام 2012 ، عندما ذكر Ilon صاروخًا ضخمًا يسمى Mars Marsial Transporter ، والذي أضافته SpaceX إلى خط خططها المستقبلية.

كانت شركة SpaceX لا تزال شركة صغيرة نسبيًا ، حيث أطلقت ثلاث طائرات Falcon 9s فقط بحلول نهاية عام 2012. بعد ذلك ، كانت هناك شائعات حول صواريخ Falcon X و Falcon X Heavy و Falcon XX ، والتي ستكون صواريخها الضخمة التالية.

MAK-2016 و ILON و ITS

فقط في عام 2016 - في مؤتمر الطيران الدولي (IAC) في غوادالاخارا ، المكسيك - قام إيلون بتفجير "قنبلة". لقد فهم العالم أخيرًا ما تعمل عليه SpaceX. ونعم ، لقد كان مؤتمرًا صحفيًا غريبًا للغاية حيث طرح الجميع أسئلة سخيفة. لكن لم يفهم الجميع ...

الخطط التي قدمها ايلون كانت سخيفة ، وربما حتى جنونية. شيء لم يره العالم على الإطلاق في شكل مشروع عملي. الصاروخ قابل لإعادة الاستخدام بالكامل ، بقطر 12 مترًا ، وارتفاع 122 مترًا مع 42 محرك دورة مغلقة مع تغويز كامل للمكونات التي تعمل بالميثان في المرحلة الأولى. ستة محركات فراغ وثلاثة محركات أخرى على مستوى سطح البحر في المرحلة العليا. استخدمت تصميمًا متقدمًا لهيكل الكربون المركب وكانت لديها سعة حمولة 300 طن لكل LEO. لقد أدركنا أنه "نظام النقل بين الكواكب" أو ITS.

خطاب إيلونا ماسك في MAK-16

بعد عام 2016 ، لاحظنا تغييرات في التصميم من عام لآخر. أكبر تغيير هو تقليص. فجأة انكمش الصاروخ بقطر تسعة أمتار ، وانخفضت حمولته مع الحجم.

حوالي عام 2018 ، بدأت SpaceX مرة أخرى في تسميتها BFR وأعلنت خططًا لإرسال الملياردير الياباني Yusaku Maezawa في رحلة إلى القمر. وفي الوقت نفسه ، ربما كان هناك تغيير كبير آخر هو قرار التخلي عن تصميم جسم مركب الكربون واستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ بدلاً من ذلك.

نشا ، ثلاثة في واحد!

ثم ظهر اسم Starship (Star Ship). لكي لا يتم الخلط بينك ، تستدعي SpaceX نظام Starship بأكمله. ولكن هذا هو أيضًا الاسم المستخدم في الدرجة العليا! يسمونه مرحلة التسريع الثقيل. لذلك ، يمكننا القول بحرية Starship ، مما يعني Starship و Super Heavy. ومع ذلك ، يمكننا أيضًا أن نعني المرحلة العليا فقط.

يبدو أنه يمكنك إظهار الذرة والقول ، "مرحبًا ، هذه ذرة! إذا كان على قطعة خبز أو في طبق ، فستظل تسميه الذرة. ولكن عندما تكون على الكوز ، يمكنك القول أنها ذرة على الكوز ". الله ، تريد أن تقول أنني من ولاية آيوا ، أليس كذلك؟

في عام 2019 ، عقدت SpaceX مؤتمرًا صحفيًا أمام النموذج الأولي بالحجم الكامل Starship in Boca Chica. علمنا لاحقًا أن اسمه Mk 1 ، اختصارًا لـ "Mark One". عند هذه النقطة ، توصل التصميم إلى استنتاج مفاده أن المرحلة العليا يجب أن تحتوي على "ضلعين" فقط يعملان مثل فرامل الهواء العملاقة. لقد قمت بتصوير مقطع فيديو يشرح أسباب اختيارهم "زعانف" على الأرجح بدلاً من ثلاثة ، ومن المثير للاهتمام مشاهدته!

وقد ساعد هذا بشكل كبير على فهم تصميم Starship ، حيث تم إجراء معظم التطوير الفعلي خلف الأبواب المغلقة لـ SpaceX. أعتقد أن الوقت الحالي سيكون وقتًا رائعًا لمتابعة تقدم هذين البرنامجين. دعونا نجمع بالضبط ما بنوه ونرى ما إذا كان بإمكاننا فهم فلسفاتهم الفريدة في التصميم بشكل أفضل.

فيديو حول تغييرات التصميم الأساسية BFR / Straship

PROGRESS SLS VS PROGRESS STARSHIP

هذه قطعة كنت أفكر بها منذ بعض الوقت. سوف يشير المشككون في Starship إلى جميع النماذج الأولية للانفجار ، ويقولون ، "لا يمكنهم حتى بناء دبابة". بينما يقول المشككون في SLS: "لقد مرت عشر سنوات ولم يحدث شيء".

دعونا نلقي نظرة على جميع المعدات التي تم بناؤها. ستكون هذه قائمة شاملة ولكنها ليست كاملة لكل شيء على الإطلاق. على الأقل سنحدد المعالم. بدءًا من SLS و Orion ، تعد المعدات التي قام المقاولون ببنائها و / أو اختبارها أكثر بكثير مما تعتقد.

جرد SLS و Orion ، ويتألف من عينات اختبار ومعدات الطيران.

أرتميس الأول ، أوريون واختبار SLS

حتى الآن ، رأينا أكثر من اثني عشر Orion مستخدمة في Ares 1-X ، في اختبارات CAC المختلفة ، مع نماذج بالحجم الطبيعي واختبارات الهبوط. في عام 2014 ، تم تنفيذ النموذج الأولي لأوريون الذي يعمل بكامل طاقته ، بشكل أساسي ، على Delta IV Heavy في مهمة EFT-1. في عام 2019 ، في مركز الفضاء. اختبر مارشال حتى خزان الهيدروجين SLS كامل الحجم للتدمير. استمر الاختبار أكثر من خمس ساعات بأحمال تصل إلى 260 في المائة من الوضع الاسمي الذي تم تجاوزه.

جميع معدات الاختبار الشامل الأول لـ SLS و Orion لمهمة Artemis 1 جاهزة بشكل أساسي للتجميع النهائي. تقع المرحلة الأساسية على منصة الاختبار ، للاستعداد للحرق الثابت المستمر للمحركات. سيتم تجميع خمسة أجزاء من كل مسرع SRB قريبا. نظام الإنقاذ في حالات الطوارئ جاهز. أكملت المركبة الفضائية أوريون جميع تجاربها. عاد إلى مركز كنيدي للفضاء تحسبًا لإطلاقه القادم حول القمر!

كانت المرحلة المبردة العليا جاهزة للتشغيل لعدة سنوات. إن وحدة خدمة سفينة Orion المقدمة من EAS جاهزة. حرفيا - معدات Artemis I ممتلئة! يبقى فقط لإكمال الاختبار ، ومن ثم إجراء التجميع النهائي.

هناك 16 محرك RS-25D. وكان 14 محركًا من بين 16 محركًا قد طاروا مسبقًا مكوك الفضاء. لقد قاموا بالفعل بتركيب أربعة محركات في حجرة المحرك في مرحلة قاعدة Artemis I.تم إنتاج أجزاء كافية من معززات الصواريخ الصلبة لتجميع 16 معززًا لثماني رحلات SLS. حتى 4 محركات RL-10 جاهزة للاستخدام في المراحل التالية من البرنامج.

مهام المادتين الثانية والثالثة

الآن بعد أن تم تحرير خطوط الإنتاج ومواقع التجميع ، فإن أجزاء من Artemis II تأتي معًا. وهذا يشمل خزان الأكسجين ، وخزان الهيدروجين ، وخزان وسيط ، وقسم علوي انتقالي ، وقسم محرك في مرحلة الأساس. خزان Orion ووحدة الخدمة الخاصة به والدرع الحراري وبرج CAC وعناصر المعدات الأخرى في مكانها. وكما سبق ذكره ، فإن قطاعات RS-25 والداعم جاهزة أيضًا.

هذا ليس كل شيء ، يتم أيضًا تجميع أجهزة Artemis III معًا! وهذا يشمل أجزاء سفينة أوريون وأجزاء وحدة الخدمة وخزان هيدروجين SLS ومحركات ومعززات صاروخية صلبة.

لذا يمكنك أن ترى أن SLS و Orion قد حققوا الكثير في العقد الماضي. حتى بالنظر إلى فترة التطوير الطويلة لأوريون. لكن كيف تبدو مقارنة بتقدم Starship؟

تقدم StarSHIP PROGRESS يختلف

تقدم Starship بشكل ملحوظ عن SLS و Orion. معظم مراحل التطوير المبكر لشركة Starship كانت مغلقة للغاية. حتى أنهم أخفوا بشكل غامض برنامج تطوير محرك Raptor حتى عرض Ilon فيديو عنه في MAK-2016.

بدأ تطوير محرك Raptor حوالي عام 2012. منذ ذلك الحين ، اجتاز العديد من الاختبارات. حتى الآن ، تم بناء 26 محرك Raptor ، يتم اختبار العديد منها حاليًا. ولكن ، على الأرجح ، لا يوجد سوى عدد قليل قادر على الطيران في الوقت الحالي. هذا الرقم يتغير منذ أن قامت شركة سبيس إكس ببناء معظمها فقط في عام 2019.

مخزون SpaceX لعناصر الاختبار والنماذج الأولية و Starhopper.

فولاذ حقيقي

إذا تجاهلنا كل شيء تم بناؤه من مركب كربوني و / أو من أجل Starship بقطر 12 مترًا ، فقد قامت SpaceX ببناء كل شيء سنذكره في العام الماضي فقط. بدءًا من Starhopper ، هذا النموذج الأولي من Starship الذي تقدم في الاختبارات. وتعد رحلتها التي يبلغ طولها 20 متراً ثم 150 متراً هي الرحلات النموذجية الوحيدة حتى الآن. رأينا أن النموذج الأولي من Mk 1 تم تجميعه بالكامل ، ولكن بعد ذلك أزال الجزء العلوي.

قامت SpaceX في وقت واحد ببناء نموذج أولي مماثل في Cocoa ، فلوريدا. كانت فرصة للفريقين للعمل في وقت واحد على طرق البناء المختلفة في منافسة ودية. تخلت SpaceX عن بناء النموذج الأولي Mk 2 ، ولا تزال قائمة هناك في فلوريدا.

2020: أفضل من اثنين

ثم رأينا الفريقين مجتمعين في نهاية عام 2019 وبدأوا بغضب في إكمال النموذج الأولي التالي ، Mk1. كما توقعنا ، فشل أثناء الاختبار. غرد إيلون قبل الاختبار بأن النموذج الأولي لن يؤدي إلى "القفز". وتعمل SpaceX بالفعل على النموذج الأولي التالي.

لم يكن هذا التغيير الوحيد. في نفس الوقت تقريبًا ، تحولت SpaceX أيضًا من استخدام تسمية Mk إلى SN. كانت هناك ثلاث عينات اختبار الضغط التي اختبرت اللحامات وقدرة الدبابات على تحمل الضغط في درجات الحرارة المبردة. ثم كان هناك اختبار آخر واسع النطاق لخزان SN-1 ، الذي انفجر وانفجر ، ثم انفجر مرة أخرى عندما سقط غطاءه. أخيرًا ، لدينا SN-3 ، والتي فشلت أيضًا بسبب إجراءات الاختبار غير الصحيحة. على الرغم من هذه الإخفاقات ، فإن النموذج الأولي التالي ، SN-4 ، جاهز بالفعل وقد اجتاز اختبارات الضغط في درجات الحرارة المبردة.

قامت SpaceX ببناء وانفجار ثلاثة أضعاف عدد الدبابات في الأشهر الستة الماضية مثل SLS في السنوات الست الماضية! وهنا نرى اختلافات كبيرة في فلسفة البناء والاختبار والتطوير العام! يتم ضغط الوقت بالثواني.

PHILOSOPHY STARSHIP VS PHILOSOPHY SLS

حتى الآن ، ربما لديك بالفعل فهم للاختلافات في تصميم المشاريع وفلسفة التطوير. بمجرد النظر إلى كيفية تطور هذين البرنامجين ، تصبح الاختلافات واضحة. ولكن هناك بعض الأشياء التي تؤكد بثقة مدى اختلافها حقًا.

SLS ، دعونا نخطط كل شيء مقدما

لنبدأ بوضع أنفسنا في مكان ناسا. يجب أن تعمل وكالة ناسا الممولة من الحكومة بشكل مختلف عن شركة خاصة بتمويل خاص. ولعل أهم شيء لا يمكنهم فعله هو المخاطرة.

عند إنشاء شيء على نطاق واسع ومعقد وطموح مثل مشروع SLS ، تحتاج حقًا إلى التفكير في كل شيء قبل إرسال المهام إلى المقاولين. إذا أخبرت المقاولين شيئًا يجب أن يبنوه ، ثم تغير شيء ما في الخطة ، فسيكون كل عملهم هباء. يحدث هذا حتمًا عندما يكون لديك عشرات المقاولين والموظفين الحكوميين الذين يعتمدون جميعًا على بعضهم البعض لإكمال مهامهم في الوقت المحدد.

تخيل لو تأخر الجزء الرئيسي من المشروع لمدة عام ، فماذا يفعل المسؤولون الحكوميون الذين يطورون هذا النظام؟ لا يمكنك طردهم لمدة عام ثم إعادتهم إلى المشروع. سيغادرون بحثًا عن وظيفة جديدة. ولا يمكنك نقلها إلى شيء آخر. من غير المحتمل أن ينتقل مهندس المحرك ببساطة إلى صاروخ آخر تعمل ناسا عليه. كل عام هناك تكاليف كثيرة مرهقة لتنفيذ برنامج بهذا الحجم.

وكالة ناسا ، أموال التوزيع

على الرغم من أن هذا الأمر أقل خطورة وغير فعال بطبيعته ، فإن توزيع الأموال والعقود على مواقع مختلفة يعمل من أجل الدعم السياسي. هناك أيضًا نظام أمان للمشروع من خلال التمويل من العديد من المقاولين ومراكز الفضاء في جميع أنحاء البلاد. يساعد مثل هذا النهج اللامركزي في جعله أكثر جاذبية للكونغرس لاعتماد الميزانية. حتى لو كانت غير فعالة ، فهي تساعد على تأمين تمويل البرنامج على المستوى السياسي.

هذا صحيح بشكل خاص عندما تدرك أن مشروع Europa Clipper ، المصمم لاستكشاف أوروبا ، القمر الصناعي لكوكب المشتري ، يجب أن يطير بشكل قانوني إلى SLS. ولعل الحقيقة الأكثر جنونًا هي أنهم أضافوا أيضًا 250 مليون دولار للتخزين للبرنامج! لن يكون صاروخ SLS بالنسبة له جاهزًا ، على الأقل حتى عام 2025. على الرغم من حقيقة أن المسبار سيكون جاهزًا بحلول عام 2023. وسيساعد هذا القانون على المدى الطويل من خلال دعم البرنامج. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تمويله لفترة غير محددة من الوقت خلال تغيير الإدارة.

من الواضح أن هذا الوضع بعيد عن المثالية. ولكن إذا كنت قلقًا بشأن بقاء البرنامج ، وليس لأن أهدافك تتغير 180 درجة كل أربع إلى ثماني سنوات ، فإن هذه الأشياء هي جزء من اللعبة.

تذكر أن ميزانية وكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) لا تمثل سوى نصف بالمائة من ميزانيتنا الوطنية ، ولا تصل برامج رحلات الفضاء إلى نصف ذلك.

إخلاء المسؤولية ، وليس خيارًا لـ SLS

وبالتالي ، فإن الفلسفة الأساسية لبناء SLS هي التخطيط والحد من مخاطر تنفيذ البرنامج. لا توجد بالفعل العديد من الأماكن التي يمكنك أن تفشل فيها ، عندما يتعين عليك الإجابة على دافعي الضرائب عن سبب "تبخر" أموالهم حرفيا. لا تنس مرة أخرى أن ميزانية وكالة ناسا ليست سوى نصف بالمائة من ميزانيتنا الوطنية ، وأن برامج رحلات الفضاء البشرية ليست سوى جزء من ذلك.

النشا. الإجابة - 42!

الآن قارن هذا بـ Starship. إن تطوير المركبة الفضائية بالمعنى الحرفي للكلمة في أسرع وقت ممكن. لم يبدأ SpaceX برسومات تفصيلية. حرفيا ، بدأ بمجرد معرفة الأسئلة التي يجب طرحها. ثم كيف تصيغ حدود ما يجب أن تفعله أجهزتهم.

ولدت هدفين رئيسيين في هذه العملية. أولاً ، يمكن إعادة استخدامها بالكامل. ثانيًا ، امتلاك القوة الكافية لتكون مفيدة في توصيل الأشخاص إلى الكواكب الأخرى. هذه حقا النقطة. ثم يمكنك العودة للعثور على إجابات لهذه المهام.

تساعد النقطة التالية الأكثر أهمية في الإجابة على سؤال تطوير محرك يكون فعالاً ويمكن استخدامه بشكل متكرر. كما قلت في الفيديو الخاص بي عن محرك SpaceX Raptor ، فإن المحرك ذي الدورة المغلقة الذي يعمل بوقود الميثان مع تغويز كامل للمكونات مناسب بشكل مثالي لهذه الأهداف.

يوفر وقود Raptor احتراقًا خاليًا من السخام ويحافظ على نظافة المحرك لسهولة إعادة استخدامه. وتعمل كفاءته العالية على تحسين استخدام الوقود على متن الطائرة. يسمح لك الدفع العالي للمحرك وبصمة الإصبع الصغيرة بتوسيع نطاق الصواريخ بسرعة باستخدام محركات متعددة.

منذ تلك اللحظة ، كانت جميع حركات المشروع في وضع الحماية. لا تندهش عندما رأيت تحولًا مفاجئًا من ألياف الكربون إلى الفولاذ المقاوم للصدأ. أنت تفهم مدى أهمية أن تبدأ SpaceX الطيران ببساطة بحيث يكون لديهم نقطة انطلاق للتكرار عندما تسمع كيف يشرح Elon لماذا كان من المهم جدًا تغيير تصميم Starship.

عرض Starship في خريف 2019

STARSHIP ITERATION SPEED

لذلك ، تحدد سرعة التكرار لماذا نرى العديد من الأشياء العشوائية التي تحدث في بوكا تشيكا. لهذا السبب ، من الغباء أن تقلق حتى بشأن الخطط المستقبلية. لقد أخطأت في هذا ، مثل أي شخص آخر ، لأن كل شيء لاحق يعتمد على ما سيحدث الآن مع نسختهم الحالية. ثم سيطورون الخطوة التالية بعد ذلك ، استنادًا إلى نتائج الخطوة السابقة ، وما إلى

ذلك . هذه فلسفة شبيهة بـ "النموذج المتتالي" أو ، ربما ، معيار نموذج مرن في تطوير البرمجيات. هذا هو نهج إيلونا الأصلي. في الواقع ، أنت لا تعمل على الخطوة الثانية حتى تتخذ الخطوة الأولى. خطط لفترة طويلة ، ومن المحتمل أن تلغي جميع الأعمال.

هذا هو عكس SLS ، حيث يجب أن يكون لكل شيء خطة دقيقة. إذا قمت في النهاية ببناء صاروخ أقصر بثلاثة أمتار من المخططات ، فجأة عليك أيضًا تغيير نظام الدعم الأرضي بالكامل! حدث هذا الحادث مع SLS وبرج خدمة الهاتف المحمول.

المرونة

والسرعة لا يزال كل شيء بالنسبة لـ Starship في طي النسيان في الوقت الحالي. أعني أننا نلاحظ بشكل طبيعي كيف يبنون مصنعًا حول صاروخ ، وليس العكس. وبصراحة ، هذا أمر محفوف بالمخاطر ، ولكن من الأسهل القيام به أيضًا. نظرًا لأن الشركة مدمجة عموديًا للغاية ، يمكن أن تتحرك بشكل أسرع وأكثر مرونة. وهذا يعني أن التغييرات في الحلول ليس لها تأثير مضاعف قوي للمشروع كطريقة أكثر تقليدية.

سنرى المزيد من فشل المعدات والنماذج. ستكون هناك انتكاسات. من المحتمل أن نرى انفجارات! ولكن ، على عكس SLS ، فإن الحوادث هي خطوة نحو الهدف. يعزز هذا النهج التعلم من خلال النماذج الأولية بتكلفة أقل وسرعة أكبر. يكرر إيلون مرارًا وتكرارًا: "الفشل هو علامة على التطور ، إذا فشل شيء ما ، فأنت لست مبتكرًا بما فيه الكفاية".

هذا يشبه إلى حد كبير فلسفة تطوير الاتحاد السوفياتي خلال ذروة سيرجي كوروليف. أنشئ شيئًا رخيصًا قدر الإمكان ، واختبره إذا انفجر ، وانظر إلى الخطأ الذي حدث ، وأدخل التحسينات ، وكرر ذلك! ومن المؤكد أنها منحتهم السبق في المراحل الأولى من التطور. لنفترض أنك فجرت صاروخًا صنعته في شهرين. سنتعلم من هذا. سنقوم ببناء صاروخ آخر في وقت أقل مما تحتاجه وكالة ناسا للتزود بالوقود وتجربة SLS مرة واحدة. هذا ببساطة اختلاف هائل في الفلسفة.

STARSHIP VS SLS

أعتقد أن الوقت قد حان لنا لدفع هذه الصواريخ بشكل مباشر. سيساعد ذلك على فهم مدى توفرها حقًا للمقارنة عندما ننظر إلى "البراغي والصواميل". بعد اللقاء الأولي ، ننظر إلى بعض "فتحات الأرانب" للمؤشرات والفرص. إستعد!

مقارنة موازية للصواريخ فائقة الثقل بالمعلمات: الدفع [MN] ، الحمولة الحمولة LEO [t] ، الحمولة TLI [t] ، السعر [$] والسعر لكل كيلوغرام لكل TLI.

لقد تطرقنا بالفعل إلى حجم كل صاروخ ، لذا فهي مدرجة هنا. في هذه الأثناء ، نقارن فقط التجميع الأولي لكل صاروخ. Block 1 و Block 1B SLS ، بالإضافة إلى نسخة تقريبية من Starship في شكلها الحالي.

تأكد من مراعاة أن Starship ستتغير كثيرًا في المستقبل. في كل مرة يتم فيها إنشاء واحدة جديدة تقريبًا ، ستكون مختلفة عن سابقتها. توقع أن تنتهي وتيرة التغيير هذه في وقت ما في عشرينيات القرن العشرين أو حتى بعد SN30. يمكن أيضًا تغيير SLS قليلاً عندما تذهب Block 1B في رحلات حقيقية.

دعنا نقارن المحركات

بينما نحن هنا ، دعنا نقارن Saturn V و Falcon Heavy! لدينا فقط بعض الآراء الإضافية حول كيفية مقارنة هذه الصواريخ حقًا. SLS كبيرة ، لكن Starship ستكون ضخمة. سيكون أكبر من Saturn V في الارتفاع الكلي ، وأضيق قليلاً من أول خطوتين من Saturn V ، لكنه بالكاد يضيق مثل Saturn V.

الآن دعونا نتحدث عن المحركات ووقودها. تمتلك Falcon Heavy 27 محركًا من Merlin لتشغيل مستوى سطح البحر وواحدًا من Merlin محسَّنًا للعمل في الفراغ في المرحلة العليا. كلهم يعملون على الكيروسين RP-1 والأكسجين السائل. هناك Saturn V ، الذي كان لديه خمسة محركات F1 في المرحلة الأولى ، والذي استخدم الكيروسين RP-1. تعمل خمسة محركات J2 في المرحلة الثانية وواحدة J-2 في المرحلة الثالثة على الهيدروجين.

كما نعلم ، فإن SLS لديها نفس تصميم مكوك الفضاء. هناك نوعان من معززات الوقود الصلب SRB وأربعة محركات RS-25 تعمل بالهيدروجين. في تكوين Block 1 ، سيكون هناك محرك RL-10B2 واحد فقط في المرحلة العليا ، يعمل أيضًا بالهيدروجين. في المقابل ، سيحتوي الإصدار التالي ، Block 1B ، على أربعة محركات RL-10 ، تعمل أيضًا بالهيدروجين.

أخيرًا ، تمتلك Starship 37 محرك Raptor على Super Heavy Booster ، وعلى الأرجح ، ستة محركات Raptors على Starship. يمكن تغيير هذا الرقم ، وسيقوم SpaceX بعمل ذلك بسهولة نسبيًا نظرًا لصغر حجم محرك Raptor.

LIFTING DRAW

بعد ذلك ، دعنا نلقي نظرة على مسودتهم عند الإطلاق. كالعادة ، هذا ممتع فالكون هي طفل يبلغ 22.8 مليون طفل. ثم ننتقل إلى صواريخ قوية مع Saturn V ب 35.1 MN. يتفوق SLS قليلاً عليه في البداية بـ 39.1 MN ، لكن Starship هو الذي سيكون الملك هنا مع 72 MN في تكوينه الحالي.

تحميل مفيد في المدار القمري

لقد قمنا بالفعل بتغطية بعض إمكانات الحمولة لهذه الصواريخ عند نشرها في المدار الأرضي المنخفض ، لذلك دعونا نعود إلى SLS و Starship. لكن هذه المرة سوف نظهر مقدار الكتلة التي يمكنهم إرسالها إلى القمر. نسمي هذا "الحقن عبر القمر" (TLI) ، لأنه على أي حال نحن نتحدث عن المهمات القمرية. يرجى ملاحظة أننا سنعرض سعة التحميل لـ SLS Block 1 و Block 1B. ومع ذلك ، فإن قدراتها على المدار الأرضي المنخفض هي نفسها تقريبًا ، لأنها المرحلة الأساسية التي تضعها في المدار.

لاحظ أن هذه ليست الكتلة التي يمكن أن يجلبها نظام الصواريخ إلى مسار الطيران إلى القمر. هذه هي الكتلة التي يمكن للنظام توصيلها إلى القمر. يجب عليك الذهاب إلى مدار القمر مع سفينة الفضاء الخاصة بك. بالنسبة إلى Orion أو Apollo ، ستهتم وحدة الخدمة بذلك. مطلوب طاقة إضافية لتحقيق السرعة المميزة (delta-v) من أجل الوصول إلى نقطة معينة في الفضاء.

يمكن لـ Falcon Heavy في الوضع القابل لإعادة الاستخدام توصيل حوالي تسعة أطنان إلى مدار القمر. وهذا يعني أيضًا أن جميع المعززات الثلاثة الأولى تهبط على الطائرات بدون طيار ، على عكس المعززين اللذين يهبطان مرة أخرى على منصة LZ-1. قارن هذه الكتلة بـ 15 طنًا لكل TLI في وضع لمرة واحدة.

SATURN VS SLS

بعد ذلك لدينا Saturn V ، الذي يمكنه إيصال 48.6 طن إلى مدار القمر. ثم SLS Block 1 ، والتي يمكنها توصيل 27 طنًا. سترفع نسخة محدثة من Block 1B ما يصل إلى 43 طنًا في TLI. قد تسأل كيف يمكن لصاروخ أقوى أن يحصل على نصف الحمولة على القمر من الصاروخ الذي يمكن أن يكون زحل الخامس؟ حسنًا ، هذه النتيجة ترجع إلى المرحلة المبردة الانتقالية مع الدفع المنخفض لصاروخ بهذا الحجم. من الغريب ، حتى مع SLS Block 1B بمحركاتها الأربعة RL-10 في المرحلة العليا ، يمكنها توصيل 43 طنًا فقط إلى مدار القمر. أقل مما استطاع Saturn V أن يكون صادقًا ، لقد حيرني.

المركبة الفضائية مربكة قليلاً بالنسبة للمدار القمري. المركبة الفضائية وحدها لا تستطيع الطيران إلى مدار TLI. كتلة جافة ضخمة تبلغ 120 طنًا تمنعها من مغادرة LEO. إن هروب كل هذه البضائع الميتة إلى القمر لن يعمل بدون إعادة التزود بالوقود. يعد التزود بالوقود جزءًا لا يتجزأ من خطة رحلة المركبة الفضائية. لكننا سنتحدث عن هذا في الفيديو التالي. سيناقش هذا الفيديو ما إذا كان ينبغي على Starship استخدام مراحل تعزيز إضافية أو إعادة التزود بالوقود.

إعادة الاستخدام أو التخلص منها. بأي ثمن؟

الآن سأوضح أيًا من أنظمة الصواريخ هذه يمكن التخلص منها جزئيًا وقابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا وقابلة لإعادة الاستخدام تمامًا. هذا هو المكان الذي سنغوص فيه في "حفرة الأرنب" العميقة ، لذا اعتنِ بحمارك. سنتحدث عن السعر ، والحديث عنه ليس بالأمر السهل. سوف تفهم في لحظة لماذا. للمقارنة ، قمت بتعديل جميع الأرقام التي تراها بالدولار الأمريكي إلى أسعار 2020.

بادئ ذي بدء ، ما سأطلق عليه "بطاقة سعر الصاروخ". هذا هو السعر الذي ربما يمكنك شراء إطلاق له. في الوقت الحالي ، نتجاهل تكاليف التطوير. لكننا سنغطي تكاليف التطوير في المقالة التالية. في الوقت الحالي ، فقط ضعهم في الاعتبار. سننظر أيضًا في الصواريخ حاليًا ، بدون سفن فضائية مثل أبولو أو أوريون.

سعر الصاروخ

لنبدأ مع Falcon Heavy بحوالي 90 مليون دولار. كان Saturn V حوالي 1.2 مليار دولار لكل عملية إطلاق. بعد إطلاق إنتاج SLS Block 1 وإصداره الأحدث من Block 1B ، سيكلفان 875 مليون دولار. يبقى المركبة الفضائية. حسنًا ، يدعي Ilon أنه يمكنهم إطلاقه مقابل 2 مليون دولار. لنفترض أنه يمكنهم في يوم من الأيام تحقيق 2 مليون دولار ، ولكن لبعض الوقت سيكون من الحكمة أن تأخذ 100 مليون دولار حتى يلحق السوق بهم. لذا دعنا نضيف 100 مليون دولار هناك فقط كقيمة سعرية لأسوأ سيناريو.

الآن باستخدام هذه الأرقام ، يمكننا حساب النسبة الأساسية للدولار / كيلوغرام. بما أننا نتحدث عن القمر ، دعنا نرى كم يكلف إرسال كيلوغرام واحد إلى مدار القمر لكل من أنظمة الصواريخ هذه.

KILOGRAM / MOON RATIO

يمكن لشركة Falcon Heavy أن تنقل كيلوغرامًا إلى القمر بحوالي 10000 دولار في وضع قابل لإعادة الاستخدام أو للاستخدام مرة واحدة. سيقدم Saturn V حوالي 25600 دولار للكيلوغرام. سيستغرق SLS للبلوك 1 بعد بدء الإنتاج حوالي 31500 دولار للكيلوغرام. بالنسبة للبلوك 1 ب ، تبدو البطاقة أفضل بكثير ، حوالي 20000 دولار للكيلوغرام. لا يمكن أن تصل المركبة الفضائية بإطلاق واحد مقابل 100 مليون دولار إلى مدار القمر. سيحتاج إلى عمليتي إطلاق إضافيتين للتزود بالوقود في مدار حول الأرض من أجل إكمال هذه الرحلة. سيكلف 300 مليون دولار. بعد إعادة التزود بالوقود ، يمكنها إرسال حمولة 156 طنًا إلى مدار القمر. وبالتالي ، فإن تكلفة Starship لكل كيلوغرام ستكلف حوالي 2000 دولار.

هذه بعض التقديرات الأولية للغاية وتستند إلى الافتراضات. هذا هو الحال إذا كنت تريد أن نقول أننا نتدخل عمداً في Starship. فقط في حالة ، سعر الإطلاق متفائل للغاية. ولكن لا يزال Starship هو الخيار الأكثر اقتصادية.

تستند الحسابات الأولية إلى الافتراضات التعسفية. على سبيل المثال ، لا تأخذ في الاعتبار تكاليف التطوير. لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه عن الميزانيات والتكاليف. في غضون ذلك ، ما عليك سوى قبول هذا الموضوع. سوف نستكشف جميع "فتحات الأرانب" في المقالة التالية حول الإنفاق.

الخلاصة

كيف وصلنا إلى هنا؟ كيف نقوم في الوقت نفسه بتطوير صاروخين ضخمين للغاية؟

أعتقد أن القصة تتحدث عن نفسها. عندما بدأت ناسا العمل على SLS ، كانت فكرة صاروخ مثل Starship سخيفة تمامًا. حتى اليوم ، يعتقد كثير من الناس أن هذا جنون وأن مهمة ستفشل. المركبة الفضائية "مستحيلة" - في حين أنها ليست هناك. ثم فجأة ، كل شيء يتغير حرفيا في ثانية.

هل يعتقد الرئيس؟

تعمل وكالة ناسا على SLS و Orion منذ ما يقرب من عقد من الزمان. إذا تحولت SpaceX إلى وكالة ناسا مع Starship في عام 2011 ، فسيكون الأمر مثل محاولة بيع جرار 8RX 410 John Deere بأربع أسطوانات بمحرك ديزل توربو يعمل بنظام تحديد المواقع 9 لتر إلى مزارع في عام 1870. ومع ذلك ، كان كل ما كان المزارع يبحث عنه هو شراء محراث لحصانه. ببساطة لن يصدقك إذا ذكرت الجرار. يا رجال ، خرجت أيوا مني مرة أخرى ، آسف.

تعثرت وكالة ناسا عدة مرات على طول الطريق. كان هناك الكثير من البرامج التي أدت إلى طريق مسدود. في تطوير البرنامج ، عانوا من التغييرات في أولويات المهمة والموظفين والقيادة. كرروا ذلك عدة مرات قبل أن يبدأ البرنامج بالفعل في التجسيد في الحديد.

لقد فعلوا ما كان عليهم فعله من أجل SLS. اختارت ناسا مسارًا معقولًا ، بالاعتماد على التقنيات الحالية والشركاء وبرامج تمويل البرنامج. كل هذا لخلق صاروخ قادر على العمل في الفضاء البعيد ، وهو مدعوم من السياسيين. كل هذا لاستعادة القدرة على الطيران ، التي فقدوها منذ ما يقرب من 50 عامًا.

استمع لما جئت إليه وهذه أكبر صدمة. هذه ليست مركبة فضائية! لكن لدى البشرية سفينة ستار. Starship هو استمرار منطقي إذا كان من الضروري تقليل تكلفة الرحلات الفضائية. بصراحة ، من المنطقي إنتاج صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام. الكل يريد أن يفعل ذلك! لا أحد يعتقد أن هذه فكرة رهيبة. يعتقد عدد قليل من المهندسين أو المديرين أن هذا سيحدث.

50 طريقة لفقدان الحب

أعتقد أن المفاجأة الأكبر هي أن الأمر استغرق 50 عامًا لبناء صاروخ آخر بقدرات زحل الخامس. بعد مهمة أبولو 17 في عام 1972 ، لم يترك أي من الأشخاص المدار الأرضي المنخفض. إذا أخبرت جين سيرنان ، آخر رائد فضاء يسير القمر ، فلن يصدق ذلك. سماع هذا الخبر ، ربما وضع لك "إصبع" تحت عينه.

منذ ذلك الحين ، نضجت تكنولوجيا الصواريخ. الآن هذا لا يمكن تحقيقه من قبل دول بأكملها ، ولكن من قبل حفنة من الشركات الرائعة والشجاعة. يمكن لهذه الشركات إعادة التفكير في كل ما يتعلق بالصواريخ ورحلات الفضاء. يمكنهم فتح الفرص التجارية والفرص التي لم تكن موجودة من قبل.

مارس أو نفايات

أعلم أن الغرض من حياة إيلون هو الطيران إلى المريخ. ولكن في الطريق إلى ذلك ، سيغير تمامًا وصول البشرية إلى الفضاء للأفضل. للوصول إلى المريخ ، تحتاج إلى صاروخ قابل لإعادة الاستخدام بقدرات هائلة. سيؤدي هذا الاقتراح المجنون إلى ثورة في اقتصاديات رحلات الفضاء بعدة أوامر من الحجم.

السبب في توقفنا عن الطيران إلى القمر كان باهظ الثمن. قامت الولايات المتحدة بقياس "عضوها" خلال الحرب الباردة ضد الاتحاد السوفيتي باستخدام مشروع أبولو. لكن هذه لم تكن طريقة مستدامة لاستكشاف القمر.

دعونا نفكر في طرق مستدامة لاستكشاف القمر. هذا بالضبط ما سنخبره في المقالة التالية. بالصدفة ، لقد بحثنا بالفعل وسجلنا. استعد ، وسوف نجيب على سؤالك: "هل يجب على وكالة ناسا فقط إلغاء SLS واستخدام Starship وأنظمة الإطلاق التجارية الأخرى؟"

دعونا نرى ما إذا كان Artemis سيكون خطوة في الاتجاه الصحيح أم لا.

في رأيي ، صاروخ أورانج جيد بما يكفي في الوقت الحالي. لكن صاروخ Shiny سيكون قريباً لا يصدق. يمكننا ، بصفتنا "مساحة جماعية" ، أن نلاحظ حقيقة أننا نعيش في وقت سيكون لدينا صاروخان فائقان يطلقان في الفضاء في نفس الوقت تقريبًا! نعم!!!

المصادر:

Harry Liles يتحدث عن SLS في 2011
خيارات SLS C0 - NASA
NASA SLS دليل المستخدم لحمولة
FH TLI
3 حسابات الهبوط للهجوم على الهبوط
OIG SLS /
تقرير Orion SLS ICPS و EUS النشرة الإخبارية

المصدر: مقال رائد الفضاء اليومي
هذا النص بتنسيق pdf

SLS vs STARSHIP: لماذا يوجد كلا البرنامجين؟ رائد فضاء يومي

More articles: