Get best of the week

Secara detail tentang SpinLaunch - rahasia yang paling dijaga ketat dalam industri luar angkasa

Perusahaan sedang membangun centrifuge besar untuk melemparkan roket ke luar angkasa




SpinLaunch vacuum centrifuge akan mempercepat roket hingga 8000 km / jam. Gambar yang dihasilkan komputer ini menunjukkan bagian dalam centrifuge.

Musim panas lalu, perusahaan antariksa misterius itu menetap di sebuah gudang besar di kawasan industri matahari yang mengelilingi Bandara Long Beach. Kelinci surya dari turboprop melompat di panel kaca gedung. Di seberang jalan, tanda McDonnell Douglas bergaya retro naik di atas bekas pabrik raksasa luar angkasa, dan di tikungan, Virgin Orbit sedang mengembangkan roket untuk diluncurkan di udara.

Lokasi yang cocok untuk markas SpinLaunch , sebuah perusahaan yang menghembuskan kehidupan baru ke dalam gagasan lama menggunakan sling mekanis raksasa untuk melempar roket ke orbit. Penulis rencana berani ini adalah pengusaha serial.Jonathan Yenie . Selama bertahun-tahun, ia mengelola SpinLaunch, bekerja di sebuah pabrik mikroprosesor Silicon Valley dekat Google. Hari ini, perusahaan siap untuk membuka pabrik roket nyata, yang akan menghasilkan peluncur, dan, jika semuanya berjalan dengan baik, akan mengambil langkah pertama ke luar angkasa.

Selama kunjungan musim gugur saya ke pabrik, pekerja SpinLaunch masih membongkar setelah pindah. Kami berjalan di antara raksasa yang membentangkan lembaran baja, dan Yeni memberitahuku bagaimana cara peluncurnya bekerja. Centrifuge itu sangat besar sehingga akan muat di lapangan sepak bola, akan memutar roket selama sekitar satu jam, secara bertahap meningkatkan kecepatannya menjadi 8000 km / jam. Sebuah unit dengan beban - satelit hingga 100 kg - akan mengalami kelebihan beban yang mencapai puluhan ribu kali lebih tinggi daripada gravitasi. Setelah mencapai kecepatan awal, centrifuge akan melepaskan roket dan mengirimkannya ke stratosfer. Di ambang ruang, dia akan menyalakan mesin untuk dorongan terakhir ke orbit.



Sulit untuk menerima gagasan bahwa sebuah benda yang beratnya ribuan pound [ rupanya, ini mengacu pada roket itu sendiri / kira-kira. perev.] dapat mencapai ruang setelah terlepas di permukaan Bumi. Kedengarannya gila, dan perusahaan harus membuktikan banyak untuk mencegah kritik. Sejauh ini, dia telah berhasil melepaskan beban 5 pon ke kecepatan 1800 km / jam dan melemparkannya ke dinding baja. Namun, pengujian dan ruang ini dipisahkan oleh sekitar 50 km dan hambatan udara yang sangat besar. Belum lagi masalah membangun centrifuge sepanjang 100 m dengan tuas yang cukup kuat untuk menahan roket seukuran SUV.

Yeni berharap mendapatkan semua bukti tahun ini. Perusahaan berencana untuk melakukan peluncuran suborbital pertamanya di musim dingin, di lokasi pengujian baru di New Mexico. Jika sistem bekerja, maka SpinLaunch berjanji untuk mengurangi biaya peluncuran satelit kecil ke luar angkasa hampir 20 kali lipat. Yang lebih penting lagi adalah perubahan dalam frekuensi permulaan. Yeni menyarankan bahwa akselerator akan dapat melakukan lima start sehari; sebagian besar perusahaan yang membuat rudal tidak akan dapat membuat begitu banyak peluncuran dalam sebulan. Dalam era konsentrasi satelit yang sangat besar, ketika ribuan satelit direncanakan akan diluncurkan ke orbit rendah pada dekade berikutnya, Yeni percaya bahwa saatnya telah tiba untuk SpinLaunch.

Empat juta dolar dan ide gila


Seperti banyak pengusaha ruang angkasa, Yeni telah terobsesi dengan ruang untuk seluruh hidupnya. Namun, baru pada tahun 2014 ia mencoba mengubah gairahnya menjadi karier. Dia mengatakan sedang mencoba untuk meluncurkan startup terkait media pada saat itu. Tidak menemukan dana, ia memutuskan untuk pindah. Berpikir tentang apa yang harus dilakukan sekarang, dia kembali dan lagi ke proyek militer Perang Dingin bernama HARPdi mana Amerika Serikat menggunakan meriam raksasa untuk menembak objek ke luar angkasa. HARP membuktikan bahwa Anda dapat pergi ke luar angkasa tanpa roket, dan Yeni memutuskan untuk secara mandiri membuat sistem peluncuran kinetik. Dia merakit sebuah rig yang membuktikan konsep itu berfungsi, selempang mekanis yang mampu mempercepat objek seukuran peluru hingga kecepatan supersonik. Dia menunjukkannya kepada beberapa malaikat bisnis dan mengumpulkan uang.

Tapi dia butuh bantuan. Pada 2014, ia memanggil tetangganya, Ryan Hampton, seorang mandor di bidang konstruksi dan industri. Hampton memimpin pengelasan bawah air di rig minyak di Teluk Meksiko ketika Yeni datang kepadanya dengan proyeknya. Hampton mengenang: "Dia berkata: Saya punya empat juta dolar dan ide gila, apakah Anda ingin bergabung?"

Hampton tidak bisa menahan diri. Pada Januari 2015, ia terbang untuk melihat pemasangan yang dilakukan oleh Yeni. Dia tidak terlalu mengesankan. Yeni menunjukkan centrifuge desktop dan perhitungan spreadsheet-nya. Namun, Hampton menjadi tertarik pada ini: dia menyadari bahwa SpinLaunch akan menjadi "proyek keren", dan mendaftar untuk posisi karyawan pertama.

Yeni punya ide, dan Hampton punya pengalaman membangun pabrik yang berbeda, tetapi mereka masih membutuhkan insinyur luar angkasa. Beberapa bulan kemudian, pada hari musim semi yang hangat, pasangan itu naik ke Cessna Yeni dan pergi ke tepi Gurun Mojave, di mana puluhan mahasiswa berkumpul untuk menguji roket mereka. Keduanya berharap dapat mempekerjakan karyawan di sana.

Salah satu tujuan mereka adalah David Rennes dari Universitas San Diego. Dia menghabiskan beberapa minggu untuk mewawancarai SpinLaunch melalui telepon, dan untuk wawancara dengan kehadiran pribadi, keadaan menjadi tidak menguntungkan. "Pada waktu itu, saya tidak tidur 36 jam, jadi saya sedikit gila ketika bertemu Jonathan," kenang Rennes. Namun demikian, pertemuan itu berjalan dengan baik. Dia mengambil cuti kuliah dan pergi ke San Francisco untuk bekerja di SpinLaunch, di mana dia bekerja sebagai chief engineer mekanik.

Hampton mengatakan hari-hari awal diabetes mengingatkannya pada kehidupan di anjungan minyak. Karyawan tinggal dan bekerja di pabrik mikroprosesor lama yang terletak tak jauh dari Googleplex. Pada kedatangan Rennes, kondisi kehidupan sangat langka. "Kemudian dapur kami adalah meja plastik dengan microwave," katanya. "Kami membutuhkan orang-orang dengan ide-ide besar atau mereka yang tidak akan rugi." Di waktu senggang mereka, tim SpinLaunch bekerja bersama di kursi goyang dadakan, menonton film di "teater rumah", atau bersantai sambil duduk di sekitar lubang api, yang dilayani oleh centrifuge benchtop pertama Yeni.

Tim dengan cepat menghadapi tantangan desain. Centrifuge yang mereka buat harus berada di ruang vakum besar untuk menghilangkannya dari turbulensi udara dan meningkatkan stabilisasi. Dan ketika mereka memesan untuk membangun kamera seperti itu, hanya satu kontraktor yang merespons - dengan banderol harga $ 20 juta.

Kemudian tim SpinLaunch memutuskan untuk membangun kamera sendiri. Hampton, seorang spesialis dalam pengelasan bawah air, menjadi ahli dalam menciptakan lapisan kedap udara, yang sesuai dengan tugas baru. Yeni memesan pompa vakum di eBay dan membeli baja senilai $ 500.000, setelah itu tim mulai membangun ruang vakum terbesar keenam di dunia. Mereka butuh delapan bulan untuk melakukan ini. "Saya pikir kita semua mulai memahami betapa lebih banyak yang harus dipelajari di dunia sains dan teknik, hanya karena orang belum pernah mencoba ini sebelumnya," kata Yeni.

Pada 2016, mereka menyelesaikan pembangunan centrifuge pertama. Itu berdiameter 12 meter, dan terlalu kecil untuk melempar roket ke ruang angkasa - tetapi pada dasarnya desainnya sama. Tuas panjang, atau tali, memanjang dari bantalan yang dilumasi dengan baik yang memutar motor. Payload terpasang ke ujung tali. Untuk menahan beban ekstrem, harness harus terbuat dari bahan yang sangat tahan lama seperti Kevlar dan serat karbon.

Setelah hampir dua tahun bekerja 12 jam sehari dan enam hari seminggu, tim SpinLaunch siap meluncurkan centrifuge sejati pertama. “Kami semua berdesakan di ruangan yang penuh dengan monitor dan kamera, yang berjarak 15 meter,” kata Yeni. Mereka memeriksa bahwa sistem dalam kondisi baik dan mulai memulai. "Mereka mengklik gas dan memecahkan rekor dunia untuk kecepatan sistem rotasi."

Selama beberapa tahun berikutnya, tim melakukan ratusan tes kecepatan tinggi. Sebagian besar diperlukan untuk mempelajari dan memperbaiki sistem, dan beberapa dilakukan untuk meyakinkan investor yang skeptis dan pelanggan potensial yang tidak percaya bahwa muatannya akan tahan terhadap dampak ekstrem. Tim berakselerasi ke panel surya kecepatan tinggi, radio, lensa teleskop, baterai, modul GPS dan komputer kontrol; semua peralatan lulus tes dengan sedikit atau tanpa kerusakan. Dalam satu pengujian, Yeni memasang iPhone ke tali, dan memutarnya dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga ia mengalami gaya 10.000 kali lebih besar dari gravitasi. Setelah itu, ia memanggil seorang kolega di FaceTime. Dan setiap tes adalah langkah kecil menuju ruang angkasa.


Prototipe 12 meter pertama dari centrifuge SpinLaunch dibangun di bekas markas di Sunnyvale.

Roket terburuk yang pernah ada


Di tengah-tengah gudang SpinLaunch seperti gua, Yeni berjalan ke objek dan melepas terpal darinya. Ini, katanya dengan bangga, adalah "roket terburuk dari semua."

Roket berbentuk drop adalah 8 meter, semua hitam dengan ujung perak mengkilap, terlihat sedikit kelebihan berat badan dibandingkan dengan bentuk roket konvensional berbentuk panah tipis. Biasanya, hanya sebagian kecil dari massa roket yang dapat menjadi muatannya - sebagian besar membutuhkan bahan bakar. Oleh karena itu, perusahaan seperti SpaceX memerlukan roket ukuran bangunan untuk meletakkan objek ukuran mobil penumpang ke orbit. Dalam lingkaran kedirgantaraan, ini disebut "tirani persamaan jet ."

Tapi Yeni menyadari bahwa jika Anda meluncurkan roket ke perbatasan ruang yang tidak perlu membawa semua bahan bakar yang diperlukan untuk lepas landas ke ketinggian seperti itu, Anda dapat membuatnya jongkok, dan memberikan sebagian besar massa ke muatan. Yang lebih baik lagi, mesinnya tidak harus sangat bagus. Roket orbital konvensional dirancang untuk memeras semua efisiensi dari engine hingga setetes untuk memaksimalkan muatan sekaligus mengatasi gravitasi, centrifuge akan melakukan semua pekerjaan terberat untuk meluncurkan roket SpinLaunch.

Dalam proyek SpinLaunch, roket akan terlepas untuk meluncurkan kecepatan, dan kemudian untuk sepersekian detik outlet akan terbuka dan roket akan terbang. Menurut paten perusahaan, pada saat yang sama, penyeimbang yang berputar berlawanan dengan roket akan terlepas sehingga centrifuge tidak longgar dan pecah. Roket akan terus terbang selama sekitar satu menit, dan pada ketinggian sekitar 61 km akan menyalakan mesin. Pada ketinggian ini, atmosfer praktis tidak akan menahan roket, jadi untuk membawanya ke kecepatan ruang pertama 28.476 km / jam, tidak akan membutuhkan lebih dari satu menit operasi mesin. Start engine 10 detik lainnya akan meluncurkan roket ke orbit di sekitar Bumi.


Insinyur di sekitar roket orbital SpinLaunch pertama; centrifuge terlihat di latar belakang.

Setidaknya, menurut pernyataan Yeni. Selama kunjungan saya, prototipe centrifuge belum dirakit, dan Yeni tidak bisa menunjukkan video di mana pun dia bekerja. Dia bersikeras bahwa perhitungan insinyur SpinLaunch sudah benar. Investor besar - Airbus Ventures, Kleiner Perkins dan GV (bagian dari Alphabet) - juga memberikan restu dengan menginvestasikan $ 80 juta di perusahaan. Tahun lalu, Departemen Pertahanan AS mengeluarkan kontrak untuk SpinLaunch untuk membantu membangun centrifuge mereka. Namun, karena kurangnya bukti operabilitas proyek, sebagian besar hanya perlu dipikirkan.

Juan Alonso, seorang insinyur kedirgantaraan di Stanford yang telah melakukan pemeriksaan keamanan untuk salah satu investor SpinLaunch, memahami kehati-hatian saya. "Ini adalah teknologi yang eksotis, dan untuk pertama kalinya mendengarnya, Anda berpikir bahwa pada prinsipnya itu tidak bisa berfungsi," katanya. Tetapi setelah memeriksa semua perhitungan, Alonso memberi lampu hijau investasi.

Meskipun SpinLaunch mengalami kesulitan berbagi perhitungan yang akurat, dua paten yang dikeluarkan oleh perusahaan pada tahun 2018 dan 2019 menjelaskan tentang fisika yang luar biasa ini. Tetapi, ketika saya menunjukkan paten kepada beberapa insinyur luar angkasa dari universitas riset terkemuka, kebanyakan dari mereka skeptis dengan apa yang mereka lihat.

Kritik paling serius dari para insinyur terkait dengan kelebihan beban yang harus ditanggung roket di centrifuge. Selama rotasi, roket akan mengalami beban 10.000 kali lebih tinggi daripada gravitasi. Roket biasa, ketika memasuki ruang angkasa, harus menghadapi dampak yang 5-7 kali lebih tinggi daripada gravitasi. "Tidak ada roket yang dapat bertahan seperti ini, seperti elektronik dalam roket," kata Dan Erwin, seorang insinyur aerospace di University of Southern California.

Seorang mantan karyawan, dengan syarat anonimitas disebabkan oleh penandatanganan perjanjian non-pengungkapan, mengakui kesenjangan antara teori dan kenyataan. Dia menggambarkan prototipe centrifuge SpinLaunch sebagai mesin yang cukup sederhana bahwa "tim insinyur menengah dapat merakit". Karyawan itu mengatakan bahwa meningkatkannya menjadi peluncur orbital fungsional akan "sangat sulit," mengingat sumber daya SpinLaunch. Dia juga mencatat kurangnya pengalaman di antara beberapa pemimpin. "Kemampuan untuk memprediksi munculnya banyak masalah yang pasti akan muncul jelas kurang," katanya.

Yeni pernah mendengar kritik semacam itu sebelumnya. Dia percaya bahwa kurangnya pengalaman seperti itu di industri adalah yang terbaik. "Kami membentuk tim insinyur, sebagian besar terlalu muda untuk mengklaim bahwa SpinLaunch tidak akan berfungsi," katanya. "Mereka memiliki banyak energi dan antusiasme yang terkait dengan keinginan untuk mengetahui apa yang terjadi."

Mengenai dampaknya, ia menunjukkan sejarah panjang wahana antariksa yang telah selamat dari perjalanan ke luar angkasa dalam kondisi yang mirip dengan yang diperlukan wahana antariksa di SpinLaunch, termasuk senjata Angkatan Darat A.S. raksasa dan misil pengarah modern yang dapat menahan kekuatan ribuan kali lebih besar daripada gravitasi. Selain itu, katanya, roketnya akan lebih kuat dari perangkat rata-rata - itu akan lebih seperti rudal tempur daripada Falcon 9 dari SpaceX.

Seperti yang diperlihatkan demo iPhone, komponen elektronik juga dapat mentolerir dampak ekstrem selama akselerasi, meskipun beberapa modifikasi mungkin diperlukan untuk elektronik yang sangat sensitif. Misalnya, perusahaan telah mendaftarkan paten untuk panel surya yang lebih tahan lama dan modul kontrol yang digunakan satelit untuk orientasi dalam ruang.

"SpinLaunch tidak melakukan sesuatu yang secara fundamental baru - kami hanya mengikuti jejak perkembangan sebelumnya," kata Yeni. Akhir tahun ini, ia berencana untuk membuktikannya selama peluncuran suborbital pertama, yang harus dilakukan sistemnya.


Karyawan SpinLaunch mempelajari interior prototipe centrifuge 12 meter

Jalan panjang menuju ruang angkasa


Fisika bukan satu-satunya hambatan bagi perusahaan. SpinLaunch akhirnya akan membutuhkan landasan peluncuran di pantai agar misil mereka tidak menimbulkan bahaya bagi publik. Menemukan tempat yang tepat lebih sulit daripada yang diperkirakan Yeni. Pada April 2018, Hampton dan Rafael Feldman, manajer proyek, terbang ke Hawaii untuk mendapatkan izin untuk membangun fasilitas mereka di Big Island. Awalnya, otoritas negara mendukung mereka, dan bahkan mengembangkan rencana investasi $ 25 juta yang akan memungkinkan Hawaii untuk berinvestasi di perusahaan melalui kewajiban utang yang dijamin oleh pemerintah. Namun, selama pertemuan yang menegangkan di balai kota di pusat komunitas Naalehu di Big Island, dekat tempat SpinLaunch berencana membangun situsnya, penduduk setempat menjatuhkan banyak kritik dari pejabat setempat,menuduh mereka melakukan korupsi, dan khawatir bahwa situs SpinLaunch akan menghancurkan sifat lokal dan menjadi ancaman bagi penduduk lokal.

"Jika suatu tempat suatu tempat untuk proyek yang dibuat-buat dan kasar ini dialokasikan, maka saya akan memberi tahu Anda di mana Anda dapat menemukan saya," kata seorang penduduk setempat. "Anda dapat menemukan saya di gerbang perusahaan ini, yang telah membuka tempat-tempat suci dan pipa lava, dan saya akan dirantai ke gerbang ini dengan kastil dan rantai kryptonit sampai Anda keluar dari sini."

Suasana suram di balai kota menyebabkan fakta bahwa pendanaan tidak terjadi, dan SpinLaunch harus meninggalkan Hawaii. Sementara itu, pencarian sedang dilakukan untuk situs peluncuran lepas pantai lainnya, perusahaan sedang membangun situs pengujian baru di daratan.

Pada bulan Mei SpinLaunch mulai bekerja di pelabuhan Amerika "Amerika"di New Mexico, di mana ia sekarang membangun centrifuge tiga kali lebih besar dari yang ada di Los Angeles. Yeni berharap bahwa mereka akan dapat melakukan tes suborbital pertama tahun ini, dan akan meluncurkan objek dengan berat hingga 50 kg di kisaran pemotretan White Sands. Tes akan menjadi langkah signifikan dibandingkan dengan peluncuran kargo lima kilogram yang telah mereka kerjakan sejauh ini. Selama beberapa bulan terakhir, Hampton dengan beberapa lusin karyawan telah tinggal di dekat pelabuhan antariksa di kota sementara dari peti kemas. Mereka memiliki jacuzzi, lapangan panahan, dan ruang realitas virtual - kegiatan kecil yang dirancang untuk membuat hidup lebih mudah di tengah padang pasir.

Yeni mengatakan bahwa ia yakin bahwa sistem mereka akan bekerja sesuai harapan, dan bahwa mereka akan segera siap untuk antrian pelanggan. Perjalanan ke luar angkasa di SpinLaunch akan menelan biaya $ 500.000 per peluncuran, dan Yeni mengatakan bahwa dia siap untuk bekerja hanya dengan perusahaan yang ingin meluncurkan puluhan atau bahkan ratusan satelit.

Peluncuran satu satelit saja ke orbit akan menjadi pencapaian besar. Sejarah perusahaan ruang angkasa swasta sebagian besar merupakan kisah kegagalan, namun, seakan-akan era ruang Sisyphus, Yeni tampaknya menyukai kesulitan. Eksplorasi ruang angkasa membutuhkan keberanian untuk menyerbu yang tidak dikenal, dan dalam kasus SpinLaunch bidang yang tidak diketahui cukup luas. Namun, sebagai hadiah mungkin untuk menerima, tidak lebih, tidak kurang - pintu baru ke ruang angkasa.

More articles:


All Articles