25 maart 2019

Raketrecycling

 

Over enkele uren zal SpaceX opnieuw een Falcon-9 lanceren, om het ISS te bevoorraden. Er is voor deze lancering ook weer een test gepland om de eerste trap van de raket weer veilig en wel te laten landen. Waarom toch al die moeite doen, terwijl bij de meeste lanceringen tot nu toe, alles wat niet meer nodig is voor de verdere vlucht in de dampkring verbrand of in zee stort?

Uiteindelijk draait het allemaal om de centen, want al dat materieel kost klauwen met geld. Elon Musk verwoorde het pas heel treffend door te zeggen dat een Jumbo jet ongeveer hetzelfde kost als een Falcon-9. Stel je voor dat een luchtvaartmaatschappij na elke vlucht het vliegtuig op de schroothoop gooit…

Dat herbruikbaar zijn van raketten is zeker geen nieuw idee. De Space Shuttle was bijvoorbeeld een deels herbruikbaar systeem. Het was echter niet zo efficiënt, want de Solid Rocket Boosters (die als eerste afkoppelden bij een lancering) landden steeds in een goedje waar raketmotoren bepaald niet tegen kunnen – zeewater. En het grootste onderdeel, de externe tank brandde alsnog bij elke lancering op in de atmosfeer.

Srb_splashdown

De rechter Solid Rocket Booster plonst in zee na STS-124 de eerste kilometers omhoog geduwd te hebben.
Bron: NASA photo Gallery

Voordat de uiteindelijke Space Shuttle zijn vorm kreeg waren er plannen om het hele te lanceren voertuig in zijn geheel te laten terugkeren. Dit principe wat de afkorting SSTO draagt, ofwel Single Stage To Orbit was een methode die destijds niet goed van de grond kwam – pun intended. De motoren waren niet krachtig genoeg en de te gebruiken materialen niet licht genoeg om dit tot werkelijkheid te maken.

De SERV - Single-stage Earth Orbital Reusable Vehicle, zoals ontworpen door Chrysler in 1969. Chrysler was destijds een grote speler in de ruimtevaart.

De SERV – Single-stage Earth Orbital Reusable Vehicle, zoals ontworpen door Chrysler in 1969. Chrysler was destijds een grote speler in de ruimtevaart.

Het alternatief voor SSTO is het gebruik van meerdere trappen. Een eerste ontwerp van de Space Shuttle omvatte het idee om ook de booster terug te laten keren om zo een volledig herbruikbaar voertuig te hebben.

image-of-North-American-General-Dynamics-shuttle

Vroeg ontwerp van de Space Shuttle met een booster die, voorzien van vleugels, terug kon vliegen naar de basis.
Foto: NASA

Dat niet alleen SpaceX bezig is om deze oude droom tot herbruikbare ruimtevoertuigen te bewerkstelligen komt vast niet als een verrassing. Sterker nog, een heel lijstje van voertuigen is in ontwikkeling.

Adeline

Zo is Airbus bezig met de “ADvanced Expendable Launcher with INnovative engine Economy”, ofwel Adeline. Hierbij gaat men niet voor volledige herbruikbaarheid, maar wel de delen die het kostbaarst zijn. De motor vliegt als drone terug. Zo’n motor zou dan een 10 a 20 keer opnieuw gebruikt kunnen worden. Het terug laten vliegen van de motor heeft ook nog eens veel minder ‘extra’ brandstof nodig dan dat een concept zoals de Falcon-9 nodig heeft.

Avatar

Nog zo’n ‘creatief’ acroniem is de Avatar wat staat voor Aerobic Vehicle for Transatmospheric Hypersonic AerospaceTrAnspoRtation. Ontwikkeld door defensie in India zal er eind juli of begin augustus een eerste suborbitale testvlucht plaatsvinden van een ‘scaled-down’ voertuig (RLV-TD). Uiteindelijk zal Avatar als vliegtuig opstijgen van een luchthaven om er ook weer te kunnen landen.

AVATAR-1

Het achterste deel van Avatar (met de groene en blauwe tank) zal getest worden met de RLV-TD.

Orbital Transportation System

Het Amerikaanse Blue Origin is net als SpaceX een bedrijf met een rijke technologiefreak aan de top. Bij Blue Origin luistert deze naar de naam Jeff Bezos. Tot nu toe hebben ze de testfase nog niet verlaten. Naast het Orbital Transportation System hebben ze ook het New Shepard System wat ‘slechts’ suborbitale vluchten zal kunnen maken bedoeld voor het ruimte-toerisme.

blueorigin_launch

New Shepard tijdens de testvlucht op 29 april 2015, waarbij een hoogte van ruim 700 meter bereikt werd. De capsule keerde veilig en wel terug. De booster had een ‘probleempje’ en crashte.

[update 24 november 2015]: Vandaag is het wel gelukt om een succesvolle vlucht EN landing uit te voeren! Texas, New Shepard has landed!

Skylon

In Engeland wordt een echt SSTO ruimtevliegtuig ontwikkeld dat de filmische naam Skylon zal dragen. Er zijn financiële problemen dus of de beoogde tests in 2019 gehaald gaan worden valt nog te bezien.

skylon_2_800

De Skylon zal zogenaamde SABRE motoren gaan gebruiken. Deze werken tot een snelheid van ± Mach 5.5 en een hoogte van 26 kilometer als normale straalmotoren. Daarboven zal de motor overschakelen op een raketstuwing, waardoor de benodigde snelheid bereikt kan worden om in een baan om de aarde te komen.

SOAR

Dat Zwitserland ook een ruimtevaartprogramma heeft wist ik tot voor mijn research voor dit artikel niet. Swiss Space Systems (S3) heeft een project in ontwikkeling wat een ruimtevliegtuig inhoudt dat gelanceerd gaat worden vanaf een Airbus A300. Misschien bent u er wel eens mee naar een vakantiebestemming gevlogen, want ja dit is inderdaad ‘gewoon’ het welbekende passagiersvliegtuig. SOAR zal tot de eerste 10 kilometer hoogte dus meeliften om vervolgens op eigen kracht naar de rand van de atmosfeer te komen. Van daar zal een lading losgelaten kunnen worden welke verder vliegt.

Maar goed, dat is allemaal toekomst muziek. Eerst maar eens zien of SpaceX morgen het voor elkaar krijgt om die eerste trap op een drijvend platform te laten landen. O ja, het Autonomous spaceport drone ship waarop de eerste trap morgen gaat landen heeft de naam “Of Course I Still Love You” gekregen. Zal het helpen?

[Update] Nou… het heeft niet mogen helpen… Vlak voor het separatiemoment ontplofte de raket… Lees er hier en hier meer over.

Reacties

  1. http://zetje01 zegt

    Mooie samenvatting van geschiedenis en huidige situatie van SSTO!
    Ben wel nieuwsgierig of SSTO ooit rendabel gaat lukken. Ik zie trouwens helemaal niks in dat Zwitserse systeem om een conventioneel vliegtuig als eerste trap te gebruiken. De max. hoogte en max. snelheid van een vliegtuig (welke een ruimteschip moet vervoeren/dragen) zijn veel te laag.
    Hooguit 5% tot 10% van de hoogte en snelheid die je uiteindelijk wilt bereiken.
    En dat lijkt me te weinig om als eerste trap te gebruiken. Zet geen zoden aan de dijk.

  2. Monique http://Monique zegt

    Waarom wordt er geen andere manier verzonnen? Bijvoorbeeld tussen stage separation en flip maneuver. Als het dit keer wel lukt reken ik het onder toevalstreffer, maar ik betwijfel het.
    Waarom geen extra unit die de first stage op het juiste moment onderschept en gecontroleerd terug brengt? Steeds opnieuw inzetbaar dus die extra kosten verdien je wel terug.
    Misschien moet Richard Branson (die techniek gebruikt) toch eens met Elon Musk (die techniek ontwikkelt) gaan overleggen.

    • Martin Schoenmaker http://Martin%20Schoenmaker zegt

      Het onderscheppen van de first stage zal een nog moeilijkere taak zijn denk ik. Het is niet niks om een zware raket uit de lucht te plukken. SpaceX is dit wel van plan te doen met de fairings zie mijn blog https://www.astroblogs.nl/2015/06/08/falling-earth/

      En buiten de vraag wat het makkelijkste is, is het toch ook wel heel cool dat het science fiction beeld wat we hebben van verticaal landende raketten steeds meer werkelijkheid wordt.

      Hoe SpaceX het landen uiteindelijk bedoeld te gaan gebruiken is te zien in deze YouTube film:
      https://www.youtube.com/watch?v=4Ca6x4QbpoM

  3. gert1904 http://gert1904 zegt

    Een mooi overzichtsartikel! Worden er door ruimtevarende naties als Rusland, China, Japan en India ook activiteiten op het gebied van raketrecycling ontwikkeld?

  4. Martin Schoenmaker http://Martin%20Schoenmaker zegt

    Ik lees net dat het vandaag ook nog eens de verjaardag is van Elon Musk! Ik denk dat ik wel weet op welk ‘cadeau’ hij hoopt! En ik hoop met hem mee, want het zou toch wel gaaf zijn wanneer het eens lukt!

  5. Mooi artikel, Martin! Die lancering van de Falcon 9 voor CRS-7 met de Dragon capsule staat gepland voor 16.21 uur Nederlandse tijd. Vanaf 15.00 uur is dat live te volgen op onze multimediapagina. Laten we hopen dat de zachte landing van het onderste deel van de Falcon 9 op Just read the Instructions dit keer lukt en Musk een prachtig cadeau krijgt. Over verjaardagen gesproken: Elon Musk mag dan wel jarig zijn vandaag, da’s mijn dochter Eline ook. 😀

    • Martin Schoenmaker http://Martin%20Schoenmaker zegt

      De “Just Read The Instructions” ligt nog aan de kade. Vandaag gebruikt men de “Of Course I Still Love You” 😉

      Deze namen zijn overigens hommages aan de SciFi schrijver Iain M. Banks: http://www.space.com/28445-spacex-elon-musk-drone-ships-names.html

    • http://Martin%20Schoenmaker zegt

      Oh, en gefeliciteerd met je dochter Arie!

    • Monique http://Monique zegt

      Gefeliciteerd met je dochter Arie. Wist ik niet dat Elon Musk vandaag jarig is. Vanmiddag krijg ik ook de hele zwik op visite want mijn man John (aka Opie) wordt morgen weer een jaar ouder. Dit is de citroen/mangotaart die ik gemaakt heb http://i.imgur.com/kuc9ega.jpg (ook nog een kleine chocoladetaart gemaakt) Vanochtend uren in de keuken staan kokkerellen om rundvleessalades, huzarensalades, gebakken kip, kip gehaktballetjes, grote pan satésaus, brood bakken, lekkere snackhapjes voorbereiden… Het feest kan beginnen 😀
      Smiley

      • Monique, alvast gefeliciteerd! Wat een verjaardagen allemaal. :mrgreen:

      • Enceladus http://Enceladus zegt

        Gefeliciteerd Monique (en ‘Opie’). Die ene ‘vuurpijl’ in Amerika was niet helemaal de bedoeling, maar ja…

        groet,
        Gert (Enceladus)

        • Monique http://Monique zegt

          Dankjewel Gertmans. Tja, het blijven vuurpijlen… en ik zal de volgende keer mijn twijfels maar niet uitspreken. Ik vind het wel jammer voor die jongen 🙁

          En eh…Opie heeft van onze jongste zoon een gaaf massagemat als cadeau gekregen (past op de bank) Dat is lekkeur joh! Ik heb er ook op gelegen, oeioeioei ik tintel nu nog.
          http://i.imgur.com/phMegKS.jpg
          Smiley

  6. Martin Schoenmaker http://Martin%20Schoenmaker zegt
    • Ja, dat ging niet goed vanmiddag. De Russen hadden de laatste tijd problemen, maar nou ook de Amerikanen. Hopelijk vinden ze snel de oorzaak van de explosie en kunnen ze er iets aan doen.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: