Dans l'un des
tweets récents
, Ilona Mask était littéralement le suivant:
Soit dit en passant, SpaceX ne prévoit plus de mettre à niveau la deuxième étape Falcon-9 pour assurer la réutilisabilité. Au lieu de cela, accéléré le développement du BFR. Le nouveau design est impressionnant! Il est vraiment contre-intuitif.
Malheureusement, il n'y a pas encore de détails techniques d'un «design radicalement nouveau».
Depuis 2016, il s'agit de la quatrième révision de conception BFR (anciennement ITS). Avant cela, le diamètre de la fusée et les paramètres du Raptor ont diminué en 2017 et des gouvernails aérodynamiques développés au deuxième étage (aka BFS) sont apparus en 2018. Qu'est-ce qui peut changer maintenant? Et ces changements sont-ils si contre-intuitifs? Une tentative de répondre à la première question sous la coupe, et la réponse à la seconde, nous ne le découvrirons qu'après un certain temps.
Moor a fait son travail
Musk a démontré à plusieurs reprises que toute technologie, même la plus belle, n'est pour lui qu'un moyen de parvenir à une fin (humanité multi-planétaire ou capture du marché du lancement américain - décidez par vous-même). Faolcon-1 est passé sous le couteau (pas si peu prometteur, étant donné le boom des nanosatellites), atterrissage de la fusée Dragon-2, transfert de carburant vers Falcon-Heavy, sauvetage du deuxième étage Falcon. Il semble maintenant qu'il soit temps de se résigner à la méthode de sauvetage de première étape élaborée sur Falcon-9.
Plus précisément, le véritable missile atterrissant sur ses moteurs pourrait bien rester. Mais le freinage avant d'entrer dans l'atmosphère, semble-t-il, restera dans le passé avec le Falcon. Permettez-moi de vous rappeler que Entry Burn était une réponse à la destruction de la première étape lors de l'entrée dans l'atmosphère. C'est juste pour la mission martienne qu'il a fallu commencer à développer un deuxième étage capable de glisser aérodynamique à partir d'une vitesse hypersonique. Apparemment, les travaux s'y développent avec succès - l'année prochaine, il est prévu de commencer les tests de sauts de la toute deuxième étape, la production de structures en fibre de carbone a déjà été lancée. Mais seulement pour la deuxième étape, la première est également nécessaire, et elle est environ quatre fois plus, et les Japonais qui ont ordonné le vol de la lune veulent probablement le faire rapidement. Oui, et SLS, à tout le moins, est en voie d'achèvement, et il faudrait le dépasser pour augmenter les chances de fermer ce SLS en faveur du BFR.
Et puis la question se pose pourquoi faire la première étape? Le prototype BFR, qui était censé mener une mission lunaire privée, et jusqu'à présent, il est construit sur des Raptors atmosphériques (ils n'ont pas le temps de terminer ceux sous vide) et a un très bon delta Ve d'environ 5-7 km / s. Alors laissez-le travailler la première étape au moins temporairement! La diminution du poids de départ est compensée par le manque de freinage avant d'entrer dans l'atmosphère. Maintenant, la scène peut ralentir l'atmosphère avec une réserve de carburant uniquement pour l'atterrissage sur une barge. Ou même passer à un atterrissage d'avion. Mais la deuxième étape au début peut même être la deuxième étape de Falcon-9 avec Dragon-2.
Selon la présentation de l’année dernière, le masque BFR de deuxième étape (alias BFS) devrait avoir un poids sec de 85 tonnes et une masse de carburant de 1100 tonnes. Le rapport de la masse totale à la masse sèche est de 13,9, ce qui est assez bon, bien que le premier étage du Falcon-9 ait ce paramètre pour 20. Mais le Falcon-9 doit dépenser du carburant pour le freinage avant d'entrer dans l'atmosphère, et le BFS a une protection thermique. Selon la même présentation, un BFS entièrement alimenté avec 150 tonnes de charges utiles en orbite proche de la Terre aura un delta de 6 km / s. Notre navire devra accélérer à partir de la surface avec des moteurs atmosphériques, mais le recalcul selon la formule de Tsiolkovsky donne un delta de 6,45 km / s à 120 tonnes de charge utile hors pertes aérodynamiques et gravitationnelles. Pour les prendre en compte, on soustrait 1,5 km / s.
Et donc, nous avons 120 tonnes, dispersées à 5,95 km / s. Avec une impulsion spécifique du vide «Merlin» et 100 tonnes de carburant, nous avons un incrément de 6,09 km / s. Avec la masse sèche du deuxième étage du Falcon à moins de 5 tonnes, nous avons plus de 15 tonnes à Dragon-2 et près de 1 km / s en réserve. En fait, nous obtenons une capacité de charge légèrement supérieure à la version unique du Falcon-Heavy mais avec le salut du premier degré. À mon avis, une étape logique.
Et ensuite?
Bien sûr, la solution décrite ci-dessus est globalement palliative et conçue pour atteindre un objectif spécifique (voler par la lune) avec des coûts minimes tout en conservant la possibilité de modernisation pour atteindre le même Mars. Vous pouvez toujours construire la première étape avec l'atterrissage SpaceX déjà traditionnel avec une impulsion de freinage. Vous pouvez utiliser l'ancien projet Triamic Twins
proposé par General Dynamics comme concept pour la future navette. Mais l'option la plus intéressante est d'utiliser les réalisations des «amis assermentés» de l'ULA sur l'économie cislane.
Dans le projet d'origine, Mask était censé faire le plein avec des pétroliers lancés depuis la Terre. Mais la Lune dans le sens d'un puits gravitationnel est beaucoup plus accessible et il y a de l'eau à partir de laquelle l'hydrogène et l'oxygène peuvent être produits. Mettre à niveau le Raptor en hydrogène, ou créer un atome d'hydrogène à partir de zéro au lieu de méthane, ne semble pas fantastique. En fin de compte, BlueO a réussi à faire face à la deuxième tâche. De plus, de l'eau sur Mars est également disponible.
Un résultat intéressant de la transition d'un atterrissage à fusée complète du premier étage à l'aérodynamique est une diminution de l'incrément de vitesse du deuxième étage nécessaire pour entrer dans une orbite terrestre basse. Ainsi, dans l'exemple considéré ci-dessus, cette augmentation était d'un peu plus de 2 kilomètres par seconde. Dans le même temps, le concept du système de transport interplanétaire était à l'origine basé sur le fait que lors de l'enregistrement de la première étape, les moteurs devaient avoir un delta de 6 à 7 km / s, ce qui permettait de recharger l'étage en orbite et de voler vers Mars le long d'une trajectoire rapide. Mais avec une vitesse de séparation plus élevée des premier et deuxième étages, vous devrez soit réduire l'incrément maximum possible de la vitesse du navire, soit passer à l'IEO avec des réservoirs qui ne sont pas entièrement développés, ce qui rapproche davantage le BFR du projet ULA.
Un navire interplanétaire à hydrogène d'une masse totale de 120 tonnes, dispersé par la première étape aux mêmes 5,95 km / s, ne dépensera que 45 tonnes de carburant pour atteindre l'UNO. Après avoir refait le plein, il pourra ajouter 3,85 km / s avec une masse finale de 50 tonnes. Ce n'est pas 85 + 150 tonnes à la vitesse de +6 km / s que promettait Ilon, mais la masse initiale du système au départ de la Terre n'est que de 1305 tonnes, contre ~ 5000 tonnes de "l'ancien" BFR. Malheureusement, partir de Mars vers la Terre ne réussira qu'avec une masse finale d'environ 35 tonnes. Au total, nous avons 20 tonnes de PN, que nous laissons sur Mars avant de quitter la maison. Et donc, le PN est presque 8 fois moins, la fusée est moins de 5 fois. Le gain n'est pas perceptible. Inaperçu jusqu'à ce que nous prenions en compte les pétroliers. Le BFR avait besoin de 6 pièces, mais notre fusée "pas trop grosse" n'en avait besoin que de 1. Parce que nous sommes passés à l'hydrogène et avons sacrifié la vitesse du vol vers Mars.
Je le répète, ce qui précède n'était qu'un scénario hypothétique pour le développement du projet de système de transport interplanétaire. Ce qui résultera exactement en temps SpaceX nous le dira.