यूरोप स्पेसएक्स के पुन: प्रयोज्य दृष्टिकोण की नकल करता है

हाल ही में, फ्रांसीसी एयरोस्पेस अकादमी द्वारा पेरिस में एक सम्मेलन आयोजित किया गया था। वक्ताओं में से एक जीन-मार्क एस्टो, सीएनईएस (राष्ट्रीय अंतरिक्ष अनुसंधान केंद्र) के प्रमुख थे। उन्होंने अपना पूरा कैरियर निदेशालय में बिताया, फ्रेंच गुएना में वेगा, एरियन 5 ईसीए, सोयूज़ पर काम कर रहे थे और 2015 में उन्हें बूस्टर के साथ कार्य निदेशक नियुक्त किया गया था। उन्होंने भविष्य के लिए कई तकनीकी विवरण, साझा योजनाएं और अमेरिकी पुन: प्रयोज्य लॉन्च वाहनों के बारे में यूरोप की प्रतिक्रिया के बारे में बात की। यह लेख एक अनुवादित साक्षात्कार है, जो स्लाइड्स द्वारा पूरक है जो उन्होंने अपनी प्रस्तुति के दौरान दिखाया था।

“जब मैंने इंजीनियरिंग स्कूल से स्नातक करने के तुरंत बाद 1985 में CNES में काम करना शुरू किया, तो पुन: प्रयोज्य की एक अत्यंत नकारात्मक छवि थी। मुख्य रूप से अमेरिकी अंतरिक्ष यान के कारण, जो अपने मूल लक्ष्यों को प्राप्त करने में पूरी तरह असमर्थ था। प्रारंभ में, अनुमानित लागत $ 30 मिलियन प्रति लॉन्च थी और प्रति सप्ताह एक लॉन्च की आवृत्ति के साथ, अंत में 6 प्रति वर्ष प्रति लॉन्च के साथ $ 1 बिलियन प्रति लॉन्च की लागत थी। इस तरह से , हमने शटल के बुरे अनुभव के आधार पर एक एरियन रॉकेट का निर्माण किया। आज, एरियन 6 अमेरिकी पुन: प्रयोज्य मिसाइलों को पुनर्जीवित करने वाली पहली यूरोपीय प्रतिक्रिया है।

इससे पहले कि हम विवरण में तल्लीन हों, मैं आपको जल्दी ही आर्थिक वास्तविकताओं की याद दिलाऊंगा। 2017 और 2018 के बीच, नासा के बजट में वृद्धि हुई, और यह वृद्धि पूरे CNES वार्षिक बजट की राशि हुई। वैश्विक प्रक्षेपण बाजार के लिए, यह प्रति वर्ष कई उपग्रह लॉन्च का प्रतिनिधित्व करता है, लेकिन उनमें से केवल 25 वैश्विक वाणिज्यिक प्रतिस्पर्धा के लिए खुले हैं। अधिकांश वाणिज्यिक प्रक्षेपण भूस्थैतिक संचार उपग्रहों के लिए हैं, लेकिन हम यह नहीं जानते हैं कि बाजार समान रहेगा या नहीं।



यूरोपीय लॉन्च वाहनों के विकास के बारे में थोड़ा इतिहास: एरियन 1 शटल की विफलता के लिए एक अप्रत्याशित व्यावसायिक सफलता थी। इसे सही समय पर ऑपरेशन में डाल दिया गया। एरियन 4 के विकास के लिए धन्यवाद, हम एरियन 1 अवधारणा के लिए संभावनाओं की छत तक पहुंच गए हैं, इसलिए हमने एरियन 5 विकसित किया है। 20 वर्षों से, यह दुनिया में अग्रणी वाणिज्यिक लॉन्च वाहन है। हमारा एक लाभ फ्रेंच गुएना में हमारे कौरू लॉन्च पैड का स्थान था।

यूरोप में अपेक्षाकृत कम धन देने के कारण, हमें एक अच्छा बाजार हिस्सा मिला। वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में वाणिज्यिक बाजार में लौटने और खोई हुई जमीन को बहाल करने के लिए राजनीतिक इच्छाशक्ति है। बाजार में अपेक्षित वृद्धि के कारण राज्य और वाणिज्यिक प्रतिभागियों से दुनिया भर में पीएच का विकास होता है। पीएच के लिए जितना संभव हो उतना सस्ता होना महत्वपूर्ण है। वर्तमान में, भू-स्थिर कक्षा (जीटीओ) में लॉन्च होने पर कीमतें लगभग 10,000 यूरो प्रति किलोग्राम हैं। कृपया ध्यान दें कि विकास में अधिकांश पीएच डिस्पोजेबल हैं, इसलिए एरियन 6 इस संबंध में कोई अपवाद नहीं है।

नई लॉन्च क्षमताओं के विकास में दुनिया के प्रयासों का एक संक्षिप्त अवलोकन देने के लिए, यह याद करने के लिए पर्याप्त है कि चीनी का सभी मोर्चों पर अविश्वसनीय प्रगति के साथ एक अंतरिक्ष कार्यक्रम है - ये नए लॉन्च वाहन और अंतरिक्ष यान हैं। यह हमें ईर्ष्या से पीला कर देता है। उन्होंने घोषणा की कि वे 2028 तक एक पुन: प्रयोज्य लॉन्च वाहन विकसित कर रहे हैं: 8 मार्च को लॉन्च किया जाएगा।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, हमें सार्वजनिक और निजी अंतरिक्ष प्रयासों का विरोध नहीं करना चाहिए: स्पेसएक्स बड़े पैमाने पर नासा का निर्माण है, तकनीकी और वित्तीय सहायता के लिए धन्यवाद।

यूरोप में, अंतरिक्ष कार्यक्रम के अस्तित्व का मुख्य कारण और प्रक्षेपण की संभावना अंतरिक्ष के लिए स्वतंत्र पहुंच है। हमें उसी दिन इसका एहसास हुआ जब हम अमेरिकी प्रक्षेपण यान पर अपना पहला संचार उपग्रह, सिम्फनी लॉन्च करना चाहते थे। वे लॉन्च करने के लिए सहमत हुए, लेकिन केवल इस शर्त पर कि उपग्रह का उपयोग व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए नहीं किया जाएगा। इससे पता चलता है कि हमें खुद पर और अपनी क्षमताओं में विश्वास होना चाहिए। हालांकि, यूरोप के भीतर प्रति वर्ष 4-5 से अधिक लॉन्च की आवश्यकता नहीं है। इसलिए, हमारे एयरोस्पेस उद्योग को व्यवहार्य बनाए रखने के लिए हमारे लिए वाणिज्यिक बाजार में हिस्सेदारी होना जरूरी है।



हमें संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रतियोगिता के फिर से शुरू होने की उम्मीद थी। एरियन 6 को मूल रूप से 2009 में प्रस्तावित किया गया था जब हमने महसूस किया कि फाल्कन 9 स्पेसएक्स कम लागत पर उच्च प्रदर्शन के साथ एक अच्छा पीएच साबित हुआ। इसलिए, एरियन 6 का मुख्य उद्देश्य लागत कम करना था। हालांकि, कार्यक्रम को वित्त करने का निर्णय केवल 2014 में किया गया था, जो बहुत देर हो चुकी है। यूरोप में धीमा निर्णय लेना एक गंभीर समस्या है।

एरियन 6 एक बार का रॉकेट है जो एरिएन 5 से काफी मिलता-जुलता है, लेकिन हम इसकी लागत को तीन चीजों के कारण 50% कम कर देते हैं: एक बढ़ी हुई लॉन्च फ्रिक्वेंसी, क्योंकि यह फ्रेंच गयाना से लॉन्च किए गए "यूनियन" की जगह लेगी, नवाचार (उदाहरण के लिए, दो के बजाय 3- x ब्लॉक मेटल सॉलिड फ्यूल एक्सेलेरेटर, हम 4 मोनोब्लॉक सॉलिड फ्यूल एक्सेलेरेटर का उपयोग करेंगे) और लीन मैनेजमेंट (लीन मैनेजमेंट) की शुरुआत के साथ बेहतर उत्पादन प्रक्रिया। लक्ष्य 2020 में TRP पर प्रति किलोग्राम 10,000 यूरो की लागत है। कुछ तकनीकी चुनौतियां हैं, लेकिन कई संगठनात्मक हैं।

पुन: उपयोग एक पुराना और स्पष्ट विचार है: एक लॉन्च वाहन बनाने में 3 साल लगते हैं (इंजनों के लंबे उत्पादन के कारण), इसकी लागत 100 मिलियन यूरो से अधिक है, हम इसे लॉन्च करते हैं, और 30 मिनट से कम समय में यह पहले से ही समुद्र में डूब जाता है। हालांकि, पुन: प्रयोज्य उपयोग को लागू करने के विभिन्न तरीके हैं: फाल्कन 9 इस पहलू में बुनियादी रूप से स्पेस शटल से अलग है। केवल पहला चरण बचा है, पुन: उपयोग करने के लिए सबसे आसान है। इसे केवल 2 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से अलग किया जाता है, और इसकी लागत पूरे रॉकेट की लागत का 50% है। शटल की तुलना में यह एक बड़ा अंतर है। फाल्कन 9 के पास उचित तकनीकी लक्ष्य हैं जो यह कदम से कदम प्राप्त कर सकता है। 1970 के दशक में शटल की बहुत अधिक महत्वाकांक्षाएं थीं।

कई पुन: उपयोग की रणनीतियां हैं। चूंकि लक्ष्य कदम पर नकारात्मक प्रभाव को कम करना है, इसलिए समुद्र में पैराशूटिंग करना एक विकल्प नहीं है: नमक का पानी मरम्मत को मुश्किल बनाता है। उदाहरण के लिए, फाल्कन 9 स्पेसएक्स के लिए वे कई ब्रेकिंग दालों के साथ लूप पथ के साथ आगे लौटने के लिए एक मोटर का उपयोग करते हैं। हमने फ्रांस में राष्ट्रीय एयरोस्पेस प्रयोगशाला के साथ इस पर काम किया, और महसूस किया कि यह जटिल था।

मुख्य पहलू यह है कि यह दृष्टिकोण आपको लैंडिंग के साथ प्रयोग करने की अनुमति देता है: दूसरे चरण के अलग हो जाने के बाद, पहला चरण मुख्य मिशन के पाठ्यक्रम को प्रभावित किए बिना और पहले चरण के डिजाइन में बड़े बदलाव के बिना आंदोलन की गति और गति को बदलने की कोशिश कर सकता है। पंखों वाले रिटर्न का उपयोग करने वाले समाधानों में, इसके विपरीत, पहले चरण की पूरी उड़ान के दौरान गैर-पुन: प्रयोज्य पंखों को मंच पर सेट किया जाना चाहिए, जो मिशन में हस्तक्षेप कर सकते हैं। इस प्रकार, SpaceX विधि काम करती है, जो आपको कम से कम रॉकेट घटकों को जोड़ते हुए, एक बार के प्रक्षेपण के साथ प्रयोग करने की अनुमति देती है। तो यह कम खर्चीला और सबसे दिलचस्प विकल्प है।



पुन: प्रयोज्य के पास पेशेवरों और विपक्ष हैं। नुकसान पेलोड में कमी है, -50% तक, जब लॉन्च पैड पर लौटने के लिए ईंधन के हिस्से का उपयोग करते हैं, तो खतरा बढ़ जाता है जब चरण गुयाना में लॉन्च पैड पर लौटता है - जो कौरू शहर के पास स्थित है और समुद्र में लैंडिंग पैड की पहुंच की समस्या है। एक बजरे पर उतरने के लिए, मौसम की स्थिति 400 किमी के दायरे में उपयुक्त होनी चाहिए और खराब मौसम में प्रक्षेपण नहीं हो सकता है।

प्लसस लॉन्च की उच्च आवृत्ति रखने की क्षमता है और भुगतान किए गए लॉन्च की योजना बनाते समय अधिक लचीलापन होता है, क्योंकि हमें लॉन्च करने के लिए लंबा इंतजार करने की आवश्यकता नहीं है। इसके अलावा, यदि मरम्मत की लागत कम है, तो पुन: उपयोग पैसे बचाता है। यह संपूर्ण पुन: प्रयोज्य सूत्र के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। उदाहरण के लिए, मर्लिन इंजन में फाल्कन 9 ब्लॉक वी की शुरुआत से पहले, टर्बोपम्प में दरार के मामले थे, जिसका मतलब था कि इसे प्रतिस्थापित किया जाना था और लॉन्च को प्रमुख मरम्मत के बिना दो उपयोगों तक सीमित किया जाना चाहिए।

पुन: प्रयोज्य उपयोग की समस्या यह है कि यदि आपको पहले चरण बनाने की आवश्यकता नहीं है, तो आप अपनी उत्पादन लाइनें बंद कर देते हैं। हालांकि, अगर कुछ बिंदु पर आपको एक मंच बनाने की आवश्यकता होती है, तो आपको उन्हें फिर से खोलने और उत्पादन स्थापित करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए बड़ी राशि की आवश्यकता होगी। इसलिए, पहले और दूसरे चरणों के लिए एक ही इंजन का उपयोग करना महत्वपूर्ण है ताकि उत्पादन बंद न हो।



यूरोप की पुन: प्रयोज्य रणनीति क्या हो सकती है? सबसे पहले, हम केवल पुन: प्रयोज्य लॉन्च नहीं करेंगे। जियोस्टेशनरी ऑर्बिट्स और मिशन्स को दूसरे स्पेस बॉडीज के लिए डिस्पोजेबल किया जाएगा। पृथ्वी की कक्षा में एक मिशन के लिए, हम लॉन्च स्थल पर वापसी पथ का उपयोग करेंगे। यह हमें पहले चरणों को फिर से शुरू करने और उत्पादन की मात्रा को बनाए रखने की अनुमति देगा, जबकि लागत को 30% तक कम करेगा। इस तरह के आंशिक, उचित पुन: उपयोग संभव है। हालांकि, इसके लिए बहुत अधिक विकास की आवश्यकता होती है, क्योंकि हमें कई जटिल भौतिक घटनाओं में महारत हासिल करने की आवश्यकता होती है। फिर भी, यह दिलचस्प है, आज की वास्तविकताओं में भी। यदि बाजार का विस्तार होता है, तो यह आवश्यक हो जाता है।

विकसित की जाने वाली तकनीकों में से एक इंजन ट्रैक्शन मॉड्यूलेशन है। यह दहन अस्थिरता के साथ समस्याएं पैदा कर सकता है, और हमने इसका विस्तार से अध्ययन नहीं किया, क्योंकि यह आवश्यक नहीं था। इसलिए, अल्पावधि में, एरियन 6 लागत और स्टार्टअप लागत को कम करने का एकमात्र समाधान है। लंबे समय में, पुन: प्रयोज्य और अन्य प्रौद्योगिकियां, जैसे कि 3 डी प्रिंटिंग, उन्हें और कम करेंगी। 3 डी प्रिंटिंग दहन कक्षों के उत्पादन में क्रांति ला सकती है, जो वर्तमान में बहुत लंबा समय लेती है।



हमारा उद्देश्य चरणबद्ध प्रायोगिक दृष्टिकोण शुरू करना है। हमें यह जांचने की आवश्यकता है कि यह कैसे काम करता है। इंजन के रूप में, हम वर्तमान में वल्केन का उपयोग कर रहे हैं, जो एक पुराने डिजाइन पर आधारित हाइड्रोजन इंजन है। हम प्रोमेथियस मिथेन-ऑक्सीजन इंजन विकसित कर रहे हैं, जिसका उद्देश्य लागत कम करना है। इसका मतलब यह नहीं है कि हम हाइड्रोजन औद्योगिक आधार को छोड़ देंगे, हम देखेंगे। मीथेन का लाभ यह है कि यह हाइड्रोजन और मिट्टी के तेल के बीच में स्थित है। हाइड्रोजन की तुलना में इसे संभालना बहुत आसान है, केरोसिन की तुलना में बेहतर विशिष्ट आवेग है, इसलिए इंजन सस्ता हो सकता है, परिमाण सस्ता होने का क्रम। मिथेन भी हाइड्रोजन की तुलना में सघन है, जो टैंकों को छोटा और सस्ता बनाता है। हम 2021 तक अग्नि परीक्षण के लिए दो प्रोमेथियस प्रोटोटाइप का निर्माण कर रहे हैं।



प्रोमेथियस का उपयोग नई वास्तुकला में किया जा सकता है, जिसे हम एरियन नेक्स्ट कहते हैं। इस बूस्टर में पहले चरण में 7 इंजन और दूसरे चरण में 1 इंजन होगा और इसका इस्तेमाल किया जा सकता है
डिस्पोजेबल या पुन: प्रयोज्य विकल्प, जो पुन: प्रयोज्य के साथ प्रयोग करना आसान बनाता है। लक्ष्य उन परीक्षणों से सीखना है जो यूरोपीय एयरोस्पेस उद्योग का एक मजबूत बिंदु नहीं हैं।



एरियन नेक्स्ट को लागू करने से पहले, हमारे पास पिछले चरण हैं, उनमें से एक कॉलिस्टो है। इस पहले चरण के पुन: प्रयोज्य प्रदर्शनकर्ता के लिए, हमारे पास यूरोप में एक पुन: प्रयोज्य इंजन नहीं है, इसलिए हम जापानियों के साथ काम करते हैं। इसके बाद, हम बड़े पैमाने पर आगे बढ़ेंगे - प्रोमिथियस इंजन के साथ थेमिस की नई पीढ़ी के पहले चरण का प्रोटोटाइप। अवधारणा अभी भी परिभाषा के चरण में है।



अंततः, हमें एरियन 6 और नए लॉन्च वाहन के विकास के बीच एक विकल्प बनाने की आवश्यकता होगी, जो 20-20-2030 में तैयार होगा।

क्यू एंड ए

प्रश्न : आप पहले चरण की मरम्मत कहाँ करना चाहेंगे?

उत्तर : कौरू को, क्योंकि अन्यथा यूरोप में डिलीवरी पूरे उद्यम को बहुत महंगा बना देती है। और मरम्मत न्यूनतम होनी चाहिए ताकि अवधारणा काम करे।

प्रश्न : कैलिस्टो ग्रासहॉपर ऊर्ध्वाधर लैंडिंग प्रदर्शनकर्ता के समान है, जिसकी तकनीक तब फाल्कन 9 के पहले चरण को उतारने के लिए इस्तेमाल की गई थी।

उत्तर : कैलिस्टो - में स्पेसएक्स के ग्रासहॉपर के समान डिज़ाइन है। चीनी भी एक समान प्रोटोटाइप का निर्माण कर रहे हैं, हमें यह कहते हुए कोई समस्या नहीं है कि हमने कुछ नया आविष्कार नहीं किया है।

प्रश्न : प्रोमेथियस उत्पादन में सस्ते दिखते हैं, थ्रू-टू-वेट अनुपात को और बढ़ाने के लिए लॉन्च व्हीकल पर अधिक इंजन क्यों नहीं लगाए गए?

उत्तर : हमारा डिजाइन बाजार विश्लेषण पर आधारित है। हालांकि मैं यह अनुमान नहीं लगा सकता कि 2030 में स्थिति क्या होगी, 7 प्रोमेथियस इंजन मौजूदा बाजार के लिए इष्टतम हैं।

प्रश्न : क्या आप मंगल पर जाने की योजना बना रहे हैं?

उत्तर : हम पहले से ही मंगल ग्रह के लिए रवाना हो रहे हैं - नासा इनसाइट्स मार्स पर स्थित उपकरण फ्रांसीसी एसईआईएस द्वारा निर्मित एक भूकंपीय किलोमीटर है।

प्रश्न : ऐसा लगता है कि हम अमरीका से 5-8 साल पीछे हैं, क्या हम पकड़ में आने वाले हैं?

उत्तर : यद्यपि एलोन मस्क ने लॉन्च वाहनों के निर्माण के इतिहास में एक नया अध्याय लिखा था, लेकिन पूर्ण पुन: प्रयोज्य उपयोग का उनका मॉडल एकमात्र नहीं है। मुझे उम्मीद है कि भविष्य में लॉन्च बाजार आधा पुन: प्रयोज्य और आधा प्रयोज्य होगा। उदाहरण के लिए, अमेरिकी वायु सेना वर्तमान में डिस्पोजेबल लॉन्च वाहनों के विकास के लिए धन दे रही है।

प्रश्न : 3 डी प्रिंटिंग के बारे में क्या?

उत्तर : मैंने अप्रैल में रिलेटिविटी स्पेस का दौरा किया, और 3 डी प्रिंटिंग के लिए धन्यवाद, उन्होंने 2 वर्षों में 10-टन मीथेन इंजन विकसित किया और नासा स्टैनिस में इसका परीक्षण किया। वे पूरे रॉकेट को छापना चाहते हैं। हालांकि मुझे विश्वास नहीं है कि वे इसे हासिल करेंगे, लेकिन मुझे लगता है कि यह कई लॉन्चों के समान महत्वपूर्ण हो सकता है। उदाहरण के लिए एरियन 6 पर, दूसरे चरण की सहायक बिजली इकाई 3 डी-मुद्रित होगी, अन्यथा इसे बनाना बहुत मुश्किल होगा। इसलिए, मुझे 3 डी प्रिंटिंग के कारण लागत में बहुत महत्वपूर्ण कमी की उम्मीद है।

प्रश्न : लैंडिंग बार्ज के लिए मौसम प्रतिबंध क्या हैं?

उत्तर : उच्च तरंगों के कारण बजरा जोर से झुकता है और सेट स्टेप पर मुड़ सकता है। इसीलिए स्पेसएक्स ने ऑक्टोग्रैबर रॉकेट कैप्चर सिस्टम विकसित किया है। ब्लू ओरिजिन की एक अलग अवधारणा है, वे एक हाइड्रोडायनामिक स्थिरीकरण प्रणाली के साथ एक पोत का उपयोग करेंगे।

प्रश्न : आपको क्या लगता है कि बाजार पर होने वाले असर का मेगा सैटेलाइट तारामंडल जैसे कि ओन्नेब होगा?

जवाब : मेरे पास क्रिस्टल बॉल नहीं है। लेकिन मैं देखता हूं कि, चूंकि सभी उपग्रह ऑपरेटरों ने प्रतीक्षा की स्थिति ले ली है और इन समूहों का परिचय देख रहे हैं, उन्होंने नए उपग्रहों के लिए कुछ आदेशों को निलंबित कर दिया, और वाणिज्यिक बाजार में गिरावट आई। अब यह प्रति वर्ष 17 उपग्रह है, जबकि इससे पहले यह औसतन लगभग 30 था। उन्हें भूस्थैतिक कक्षा और स्थलीय नेटवर्क में उपग्रहों से प्रतिस्पर्धा का सामना करना पड़ेगा, इसलिए यह संभव है कि वे विफल हो जाएंगे, जैसे कि 1990 के दशक में। फिर, बाजार, निश्चित रूप से, 10 गुना नहीं बढ़ेगा।

प्रश्न : बाजार की मांग की लोच से आप क्या समझते हैं?

उत्तर : अब तक, लोच कम रही है। GTO को लॉन्च करने की लागत 20,000 € / किग्रा से 10,000 € / किग्रा तक गिर गई, और इससे मांग पर बड़ा प्रभाव नहीं पड़ा। यदि हम 5,000 € / किग्रा तक पहुंचते हैं, तो मुझे यकीन नहीं है कि इसका बड़ा प्रभाव पड़ेगा। समस्या यह है कि अंतरिक्ष तक पहुंच की लागत अभी भी अधिक है। इसलिए, हम बाजार लोच पर अपने मॉडल को आधार नहीं बनाते हैं।

प्रश्न : आप आबादी के लिए सुरक्षित पहले चरण की वापसी की गारंटी कैसे देते हैं?

उत्तर : यह कहना मुश्किल है। हम कॉलिस्टो का उपयोग यह दिखाने के लिए करेंगे कि हम सुरक्षित प्रक्षेपवक्र प्रदान कर सकते हैं।

प्रश्न : दूसरे चरण का पुन: उपयोग कैसे करें?

उत्तर : हमारा मानना ​​है कि आउटपुट लोड के द्रव्यमान पर प्रभाव निषेधात्मक है, इसलिए हम इस पर बहुत मेहनत नहीं कर रहे हैं।

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