स्पेसएक्स ने रॉकेट लॉन्च की कीमतों को कैसे कम किया

हाल ही में, एलोन मस्क ने स्पष्ट रूप से ट्वीट किया कि स्पेसएक्स लॉन्च बोइंग / लॉकहीड सेवाओं की तुलना में बहुत सस्ता है कि आप अंतर के लिए एक उपग्रह का निर्माण कर सकते हैं।

2014 में, ऑडिट कार्यालय ने गुप्त उपग्रहों को लॉन्च करने के लिए अमेरिकी वायु सेना के कार्यक्रमों की लागत के मूल्यांकन पर एक रिपोर्ट जारी की, जो विशेष रूप से यूएलए द्वारा लॉन्च किए गए थे। मूल्य निर्धारण में पारदर्शिता की कमी के कारण, स्पेसएक्स से ऑफ़र के साथ मूल्य टैग का मिलान करना मुश्किल था।

सरकार ULA को एक निश्चित राशि का भुगतान करती है, इसकी परवाह किए बिना कि रॉकेट का उपयोग लॉन्च के समय किया गया था - चाहे वह एटलस V, डेल्टा IV या डेल्टा एयर हैवी हो। इसके अलावा, एक ईईएलवी लॉन्च कैपेबिलिटी (ईएलसी) अनुबंध है, जिसके तहत यूएलए को अंतरिक्ष में पहुंच प्रदान करने के लिए सालाना 860 मिलियन डॉलर मिलते हैं, भले ही कोई लॉन्च न हो। ULA ने मिसाइलों के उत्पादन के लिए उपकरणों से संबंधित अन्य खर्चों में कुल $ 5 बिलियन भी प्राप्त किए।

ULA का एकाधिकार तब समाप्त हुआ जब SpaceX ने राष्ट्रीय सुरक्षा के लिए पेलोड लॉन्च की लड़ाई शुरू की। पहला प्रक्षेपण इस साल मई में, गुप्तचर NROL-76 के रूप में नेशनल इंटेलिजेंस एजेंसी के आदेश से किया गया था। सरकार के अनुसार, ULA के साथ सीधी तुलना में, SpaceX को लॉन्च करने की लागत काफी कम है।

उदाहरण के लिए, 14 महीने पहले, यू.एस. एयर फोर्स ने GPS 3 उपग्रह को लॉन्च करने के लिए $ 83 मिलियन की राशि में SpaceX के साथ एक अनुबंध पर हस्ताक्षर किए थे, और मार्च 2017 में $ 96.5 मिलियन के मूल्य के दूसरे GPS 3 उपग्रह को लॉन्च करने के लिए एक अन्य अनुबंध जीता गया था। यह लॉन्च की पूरी लागत है जिसे सरकार भुगतान करेगी, और इसकी तुलना एक लॉन्च के लिए $ 422 मिलियन के साथ नहीं की जा सकती है, जो कि 2020 के लिए वायु सेना के बजट में रखी गई है।

प्रतियोगियों क्या जवाब देंगे?

इसके बाद, हम देखेंगे कि लॉन्च की लागत कैसे बदल गई है और फाल्कन 9 के प्रतियोगियों के बीच बदल जाएगी, लॉन्च सेवाओं के बाजार में प्रतिभागियों को क्या कदम उठाना होगा ताकि वे धूप में अपनी जगह न खो सकें।

नीला मूल

PH न्यू ग्लेन। स्रोत: ब्लू ओरिजिन

कंपनी के संस्थापक, जेफ बेजोस का लक्ष्य, किसी भी तरह से वाणिज्यिक उपग्रहों के प्रक्षेपण से लाभ नहीं है, लेकिन लाखों लोगों को रहने और अंतरिक्ष में काम करने का अवसर प्रदान करने के लिए, उनके पास सरकार और सैन्य उपग्रहों को लॉन्च करने की कोई महत्वाकांक्षा नहीं है और केवल एक नए लॉन्च वाहन के लिए अपने BE-4 इंजन की आपूर्ति करने की योजना है PH) उल्ला वल्कन। तरल ऑक्सीजन और तरलीकृत प्राकृतिक गैस के मिश्रण से संचालित BE-4 रॉकेट इंजन को 2011 में विकसित किया जाना शुरू किया गया था और विकास पर पहले से ही $ 1 बिलियन से अधिक खर्च किया गया है। ULA के अनुरोध पर BE-4 जोर 550tf तक बढ़ा दिया गया है।

उसी इंजन का उपयोग नए ब्लू ओरिजिन न्यू ग्लेन रॉकेट के पहले चरण में करने की योजना है और पहला लॉन्च 2020 से पहले नहीं किया जाएगा। नई ग्लेन (एनजी) की लॉन्च कीमत अभी तक ज्ञात नहीं है, लेकिन यह उम्मीद की जा सकती है कि लागत फाल्कन 9 की तुलना में होगी, और वहन क्षमता 13 होगी। भू-संक्रमणकालीन कक्षा (GPO) में टन।

न्यू शेपर्ड वर्टिकल टेक-ऑफ और लैंडिंग सिस्टम के सबऑर्बिटल लॉन्च के अनुभव को ध्यान में रखते हुए, जब एक ही चरण को महत्वपूर्ण संशोधनों के बिना 5 बार लॉन्च किया गया था, तो यह अनुभव एनजी के पहले लॉन्च के बाद कई वर्षों के भीतर पहले चरणों के लैंडिंग को काम करने की अनुमति देगा।

ULA

वल्कन बूस्टर। स्रोत: ULA

सरकार और वाणिज्यिक भार के लिए लॉन्च मूल्य बहुत अलग है। सुनवाई में मास्क का दबाव, एटलस 5 एलवी के लिए रूसी आरडी -80 180 पर उड़ान भरने पर प्रतिबंध लगाने और पूरी तरह से लाभहीन डेल्टा IV को छोड़ने का प्रस्ताव के साथ। उन्होंने इंजन को छोड़ने का फैसला किया और एक प्रतिस्थापन बनाने के लिए महत्वपूर्ण धन आवंटित किया। ULA, जब AR1 और BE-4 के बीच अपने नए वल्कन LV के लिए एक इंजन चुनते हैं, तो दूसरे के पक्ष में झुक जाता है। AR1 विकास में कई साल पीछे है, इसका पुन: उपयोग करने योग्य नहीं है, और विकास कंपनी मुख्य रूप से सार्वजनिक धन पर निर्भर करती है, निजी BE-4 के विपरीत।

पहले चरण स्मार्ट के इंजन के उद्धार की योजना। स्रोत: ULA

ULA ने पहले चरण के इंजन और SMART एवियोनिक्स (सेंसिबल, मॉड्यूलर, ऑटोनॉमस रिटर्न टेक्नोलॉजी) को बचाने की अवधारणा पेश की। पहले और दूसरे चरण के अलग होने के बाद इंजन को त्वरक से अलग किया जाता है। एक inflatable सुरक्षा का पता चलता है, जो सुपरसोनिक गति से नीचे इंजन ब्लॉक के पतन को धीमा करने में मदद करता है और फिर, पैराशूट किए जाने वाले ब्लॉक को हवा में हेलीकाप्टर द्वारा बचाया जाता है।

लॉन्च की आवृत्ति में वृद्धि के बिना, कंपनी पुन: प्रयोज्य में तेजी नहीं देखती है। कुल बचत 30 प्रतिशत तक होगी, लेकिन प्रौद्योगिकी के विकास के लिए महत्वपूर्ण धन की आवश्यकता होगी। यूएलए इस दिशा में आगे बढ़ेगा, लेकिन पहली परीक्षण उड़ान 2024 से पहले नहीं होगी।

लॉन्च की कीमतों के आसपास प्रचार के कारण, ULA ने एटलस 5 रॉकेट डिजाइनर साइट, राकेटब्लॉडर डॉट कॉम बनाया है । यह कहा गया है कि एक प्रकाश रॉकेट की कीमत 109 मिलियन डॉलर है, और पांच त्वरक के साथ सबसे भारी, 8856 किलोग्राम, जीपीओ के लिए $ 157 मिलियन लाने में सक्षम है। परोक्ष रूप से, 2010 के बाद से, 52 प्रक्षेपणों में से, केवल 4 2010 में वाणिज्यिक रहे हैं। यूएलए के सीईओ तोरी ब्रूनो ने इस बात पर जोर दिया कि कुछ ही वर्षों में न्यूनतम मूल्य टैग $ 191 मिलियन से घटकर $ 109 मिलियन हो गया है।

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA)

एरियन 6 लॉन्च वाहन। स्रोत: एयरबस सफरान लॉन्चर्स (एएसएल)

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी वर्तमान में वेगा और एरियन 5 लॉन्च वाहनों को लॉन्च कर रही है, जिनमें से घटकों को यूरोपीय संघ के देशों की पूरी सूची में उत्पादित किया जाता है और उदारता से सब्सिडी दी जाती है। इसी समय, एरियन 5 के वाणिज्यिक लॉन्च की लागत $ 180-240 मिलियन है, लेकिन एक समय में 10 (कुल 10 टन) 2 भारी उपग्रहों को लॉन्च करता है, जिसके कारण बाजार में काफी मांग है।

एरियन 6 का डिज़ाइन, जो मौजूदा एरियन 5 का उत्तराधिकारी है, को 2012 में 2020 में पहले लॉन्च के साथ पेश किया गया था। शुरुआत में, डिज़ाइन में पहले चरण में 3 ठोस ईंधन बूस्टर और दूसरे चरण में 6,500 किलोग्राम के उत्पादन के लिए GPO शामिल थे। विकास को ईएसए द्वारा प्रायोजित किया गया था (परियोजना का मूल्य 4 बिलियन यूरो था - अब घटकर 2.4 बिलियन यूरो हो गया है), और एयरबस सफ्रान लॉन्चर्स (एएसएल) को मुख्य ठेकेदार के रूप में चुना गया। इसके बाद, स्पेसएक्स के विस्तार के कारण डिजाइन को अधिक लागत प्रभावशीलता के पक्ष में संशोधित किया गया था, जो सीधे वाणिज्यिक लॉन्च के लिए प्रतिस्पर्धा करता है। अंतिम डिजाइन में 2 संस्करण शामिल हैं: एरियन ए 62 और एरियन ए 64 सी जिसमें दो और चार ठोस ईंधन बूस्टर हैं। GPO के लिए मूल्य और पेलोड क्रमशः 75 मिलियन यूरो के लिए 5,000 किलोग्राम और 90 मिलियन यूरो के लिए 10,500 किलोग्राम हैं। उत्पादन के पुनर्गठन के लिए स्टार्ट-अप लागत को कम किया जाना चाहिए, 8,000 लोगों से 30% कर्मियों की संख्या में कमी, 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग और ऊर्ध्वाधर विधानसभा का परित्याग। रॉकेट को ली मिराब्यू में क्षैतिज रूप से इकट्ठा किया जाएगा, और फिर त्वरक और पेलोड के एकीकरण के लिए फ्रेंच गुयाना में ले जाया जाएगा। इसे 2023 तक प्रति वर्ष 11-12 लॉन्च की अनुसूची में प्रवेश करने की योजना है।

ईएसए ने मीथेन + तरल ऑक्सीजन ईंधन जोड़ी द्वारा संचालित नए प्रोमेथस पुन: प्रयोज्य रॉकेट इंजन बनाने के लिए € 80 मिलियन की पहली किश्त आवंटित की है। एक इंजन की लागत 1 मिलियन यूरो होगी - एरियन 5 के लिए पहले चरण वुलुअैन 2 के वर्तमान हाइड्रोजन इंजन की लागत का केवल दसवां हिस्सा। अग्नि परीक्षण 2020 में 2030 में पहली उड़ान के साथ शुरू होगा।

Roscosmos

प्रतिस्पर्धी वाहक बने रहने के लिए बाजार की स्थितियों के आधार पर "प्रोटॉन" की कीमत बदल गई है। इसलिए 2014 में, लागत $ 115 मिलियन थी, अब 62 मिलियन डॉलर की निश्चित कीमत के साथ फाल्कन 9 के विरोध के रूप में $ 70 मिलियन तक कम हो गई है।

इस तथ्य के बावजूद कि प्रोटॉन 2025 तक उड़ान भरेगा, यह 2020 तक प्रोटॉन मीडियम और प्रोटॉन लाइट के सस्ते संस्करण बनाने का निर्णय लिया गया था। पहले और तीसरे चरण के टैंक का विस्तार करने और दूसरे से पूरी तरह से छुटकारा पाने का निर्णय लिया गया। नतीजतन, GPO पर पेलोड की तुलना फाल्कन 9 से की जाएगी। केंद्र का नेतृत्व। ख्रुंखेवा का मानना ​​है कि रॉकेट की लागत प्रोटॉन-एम एलवी की तुलना में 25% कम हो सकती है, जो लॉन्च की लागत को $ 50-55 मिलियन के करीब लाएगा।

संशोधनों की तुलना "प्रोटॉन"। स्रोत: ILS

YuzhMash के साथ संबंधों में टूट के बाद, जेनिट मध्यम लॉन्च वाहन को फीनिक्स डेवलपमेंट प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में विकसित किया जा रहा है, जिसकी वजन श्रेणी में सबसे कम लॉन्च की कीमत थी और जो, शायद, इलॉन मास्क द्वारा प्रेरित था। नया सोयुज -5 लॉन्च वाहन, उर्फ ​​सुनकर, बैकोनूर और सी लॉन्च फ्लोटिंग प्लेटफॉर्म पर ज़ीनिट लॉन्चिंग टेबल का उपयोग करेगा। रोस्करोस के दस्तावेजों के अनुसार, सनकार की उड़ान परीक्षण 2024 में शुरू होनी चाहिए। और पहले से ही 2025 में इसे सुनकारा के वाणिज्यिक संचालन शुरू करने की योजना है। एक साक्षात्कार में, एलोन मस्क ने कहा कि फाल्कन 9 ("फाल्कन" के रूप में अनुवादित) के बाद उनका पसंदीदा रॉकेट "जेनिथ" है। सनकर का कज़ाख से "बाज़" के रूप में अनुवाद किया गया है। संयोग?

पुन: प्रयोज्य प्रणालियों के बारे में क्या? LV "रोसियंका" को 2007 में पेश किया गया था। परियोजना की एक विशेषता मानक इंजनों के दोहराए जाने के साथ पहले चरण की वापसी और लैंडिंग है। उन्हें जी.आर.सी. मेकेवा, मुख्य कलाकार के रूप में, एक पुन: प्रयोज्य पहले चरण के साथ एक अल्ट्रालाइट लॉन्च वाहन के प्रदर्शनकर्ता का निर्माण करना था। 2016 में TsNIIMASH के संदर्भ के अनुसार कार्य पूरा करने की योजना बनाई गई थी।

12 दिसंबर, 2011 उन्हें जी.आर.टी.एस. मेकेवा ने पहले चरण के पुन: प्रयोज्य रॉकेट और अंतरिक्ष प्रणाली (एमआरकेएस) के विकास के लिए रोस्कोसमॉस प्रतियोगिता में रोसियंका लॉन्च वाहन को पेश किया। हालांकि, प्रतियोगिता के परिणामों के अनुसार, GKNPC द्वारा MRSKs के विकास के लिए एक आदेश प्राप्त हुआ था। "बाइकाल-अंगारा" परियोजना के साथ ख्रुसीशेवा।
प्रदर्शनकारी निर्मित नहीं था। इसे पुन: प्रयोज्य पहले चरणों के साथ लॉन्च वाहन पर डिजाइन और खोजपूर्ण अनुसंधान करने की योजना बनाई गई है। इसका परिणाम तकनीकी प्रस्तावों के विकास और 2035 तक वापसी की रूसी प्रणाली के विकास के लिए एक मसौदा अवधारणा होगी।

ऑक्सीजन-हाइड्रोजन इंजन RD0162D2A। स्रोत: रोसकोसमोस

उसी MRKS कार्यक्रम के हिस्से के रूप में, 85 टन के जोर के साथ RD0162D2A ऑक्सीजन-हाइड्रोजन इंजन को वोरोनिश केमिकल इंजीनियरिंग डिज़ाइन ब्यूरो द्वारा विकसित किया जा रहा है। 2016 में, 800 मिलियन रूबल की घोषणा की गई थी। अनुबंध को निरंतरता के साथ 3 साल के लिए डिज़ाइन किया गया है। भविष्य में, एमआरकेएस के लिए 200 टन तक के जोर के साथ मध्य-उड़ान इंजन का निर्माण। उसी वर्ष दिसंबर में, एक सफल परीक्षण इंजन प्रदर्शनकारी। 10 इंजन स्टार्ट किए गए।

JAXA

जापानी लॉन्च वाहनों की वर्तमान और भविष्य की पीढ़ी। स्रोत: JAXA

2014 में, जापान अंतरिक्ष एजेंसी (JAXA) ने 2020 में अपने पहले लॉन्च के साथ H-3 लॉन्च वाहनों की नई पीढ़ी के निर्माण के लिए मित्सुबिशी हेवी इंडस्ट्रीज (MHI) के साथ एक अनुबंध पर हस्ताक्षर किए, जिसमें 2 ऑक्सीजन-हाइड्रोजन चरण और चार ठोस प्रणोदक बूस्टर तक शामिल हैं। पहले चरण में, 2 या 3 LE-9 इंजन स्थापित किए जाएंगे, जो कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, 1470 kN के प्रत्येक और 426 सेकंड के विशिष्ट आवेग के साथ होगा। GPO के लिए अधिकतम पेलोड 6.5 टन होगा, और सबसे हल्का विन्यास 2015 में 5 बिलियन येन ($ 44 मिलियन) की अनुमानित लागत के साथ 4 टन सूर्य-तुल्यकालिक कक्षा में वितरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

इसके अलावा, लॉन्च की लागत को कम करने के लिए तीन साल से काम चल रहा है, वर्तमान H-2A लॉन्च वाहन की तुलना में, और उसी समय लॉन्च की संख्या दोगुनी होकर 8 प्रति वर्ष हो गई है। नए लॉन्च स्लॉट वाणिज्यिक उपग्रहों के लॉन्च का उपयोग करने पर ध्यान केंद्रित करेंगे। पहला व्यावसायिक प्रक्षेपण नवंबर 2015 में किया गया था, जब एच 2-ए ने कनाडाई दूरसंचार उपग्रह टेलस्टार 12 वैंटेज को कक्षा में लॉन्च किया था। 2018 और 2020 के लिए अन्य 2 लॉन्च निर्धारित हैं।

उड़ान में आर.वी.टी. स्रोत: ISAS

गौरतलब है कि 1998 से 2003 तक, JAXA ने उत्तरी जापान के नोशीरो रॉकेट परीक्षण केंद्र में अंतरिक्ष और अंतरिक्ष यात्री विज्ञान संस्थान (ISAS) द्वारा पुन: प्रयोज्य वाहन परीक्षण (RVT) परियोजना के हिस्से के रूप में पुन: प्रयोज्य ऊर्ध्वाधर टेक-ऑफ और लैंडिंग सिस्टम पर शोध किया। जमीन और उड़ान परीक्षणों के लिए 4 परीक्षण नमूने बनाए गए थे। नमूनों में कई सुधार हुए: एरोडायनामिक खोल, नाइट्रोजन का उपयोग करके स्थिति की निगरानी प्रणाली, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के भंडारण के लिए मिश्रित टैंक, जीपीएस नेविगेशन प्रणाली और उड़ान में इंजन को फिर से शुरू करने की क्षमता। उड़ान में, 42 मीटर की ऊंचाई तक पहुंच गया था और लैंडिंग सटीकता 5 सेमी थी। अगली पीढ़ी के लिए सभी विकासों को लागू करने का प्रस्ताव था, जो 100 किमी की ऊंचाई तक 100 किलोग्राम का पेलोड ला सकता था। प्रौद्योगिकी के वादे के बावजूद, परियोजना को बंद कर दिया गया था। इस बारे में कोई जानकारी नहीं है कि JAXA स्पेसएक्स दृष्टिकोण की नकल करेगा या अपनी पुरानी उपलब्धियों को बढ़ाएगा, हालांकि अब यह पहले से कहीं अधिक प्रासंगिक हो रहा है।

परिणाम

स्पेसएक्स विरोधियों की प्रतिक्रिया कुछ हद तक दूषित है, जिसे अंतरिक्ष उद्योग के रूढ़िवाद द्वारा समझाया जा सकता है। 2020-2021 तक, कई निर्णय उड़ जाएंगे: यहां प्रोटॉन लाइट, वल्कन (यूएलए), न्यू ग्लेन (ब्लू ओरिजिन) और एरियन 6 (एरियनस्पेस) हैं। यह अधिक लागत प्रभावी मीडिया होगा, लेकिन स्पेसएक्स निष्क्रिय नहीं है। कंपनी ने इस साल 10 लॉन्च किए और 12 से अधिक लॉन्च करने का इरादा है, और 2019 में यह 52 लॉन्च करने की योजना है, यह एक अकल्पनीय आंकड़ा है। दिशानिर्देश नेतृत्व द्वारा उच्च सेट किया गया है और अक्सर प्राप्त नहीं किया जाता है, लेकिन उनके आत्मविश्वास को समझाया जा सकता है: वर्ष के अंत में, फाल्कन 9 ब्लॉक 5 उड़ जाएगा, जिसे इसलिए डिज़ाइन किया गया है ताकि पहले चरण को न्यूनतम रखरखाव के साथ 10 बार लॉन्च किया जा सके और आवश्यक घटकों को प्रतिस्थापित किए बिना। इसके अलावा 2018 में, वे हेड फ़ेयरिंग को बचाने का वादा करते हैं, जिसकी लागत $ 5-6 मिलियन अनुमानित है। पहले इस्तेमाल किए गए पहले चरण के पहले पुनरारंभ में एक नया निर्माण करने की लागत आधी हो गई है, हालांकि लॉन्च वाहन की लागत सामने नहीं आती है, लेकिन इसकी उपलब्धता लोड शुरू करने के लिए। यहां तक ​​कि पहले चरण के एक एकल पुनरारंभ के साथ, उपलब्ध वाहक का बेड़ा 2 गुना बढ़ जाता है। अब SpaceX के लॉन्च मेनिफेस्ट में 50 से अधिक ऑर्डर हैं, प्रतियोगियों ने अगले 2-3 वर्षों के लिए सब कुछ नियोजित किया है - अब जो हो रहा है उसके कुछ वर्षों के बाद ही परिणाम होंगे। लेकिन अब हम यह कह सकते हैं कि दुर्घटनाओं के अभाव में फाल्कन 9, स्पेसएक्स वाणिज्यिक लॉन्च के लिए अधिकांश बाजार पर कब्जा कर लेगा।

UPD: विभिन्न लॉन्च वाहनों के लिए प्रदर्शित द्रव्यमान और मूल्य पर सारांश सारणी जोड़े गए।
टेबल @ वायेजर -1 के लिए धन्यवाद।

मौजूदा रॉकेट:

की योजना बनाई: