rachete-stiinta-tehnica-2Asteroidul 511 Davida este al șaptelea ca mărime din centura de asteroizi, reprezentând 1.5% din masa totală a tuturor corpurilor cerești dintre Marte și Jupiter. Compania Planetary Resources, care are ca obiectiv mineritul cosmic, estimează valoarea materialelor din 511 Davida la aproximativ 100 de mii de miliarde de dolari (de cinci ori mai mult decât produsul intern brut al Statelor Unite), dar are nevoie de rachete și lansări ieftine pentru a ajunge în vecinătatea lui.

Pentru a coborî prețul unui kilogram lansat pe orbita Pământului există o singură soluție: reutilizarea rachetelor. Peisajul rampelor de lansare din următorii ani se va schimba radical. Intrăm într-o nouă cursă spațială, de această dată una condusă de interese comerciale. Acum, eforturile și inovațiile nu mai aparțin agențiilor spațiale naționale, ci companiilor care vin și schimbă regulile jocului.

SpaceX nu este singurul actor pe această piață nouă, dar a fost catalizatorul care a dus la schimbările pe care le vom vedea foarte curând.

Space Launch System (SLS) și inerția NASA

Naveta spațială a fost primul mare proiect care și-a propus dezvoltarea unui vehicul spațial reutilizabil și parțial a reușit. Născută după anularea misiunilor Apollo, naveta spațială trebuia să fie autobuzul spațial al Statelor Unite și urma să efectueze cam 50 de zboruri anual, adică o lansare în fiecare săptămână. Încă din faza de proiect, cei implicați au realizat repede că acest lucru va fi imposibil.

rachete-stiinta-tehnica-4Până la urmă, deși vehiculul rezultat a fost cel mai spectaculos, cel mai complex și versatil vehicul construit vreodată de inginerii acestei planete, scopul inițial nu a fost atins: costurile reale ale reutilizării au ajuns să fie mult prea mari pentru a fi viabile economic (o lansare a ajuns să coste jumătate de miliard de dolari) și NASA a constatat că este mai ieftin să lansezi un satelit nou decât să faci reparații orbitale sau să-l transporți la sol pentru service.

După pierderea a două dintre vehiculele flotei de navete spațiale, programul a fost oprit în 2011, după 30 de ani de continuitate și după ce și-a încheiat noua misiune, construirea Stației Spațiale Internaționale. Președintele american George Bush anunța încă din 2005 noul program spațial al SUA, denumit Constellation, care urma să fie derulat după retragerea navetelor spațiale. Acesta ar fi continuat să folosească infrastructura care făcea posibilă funcționarea navetelor (din motive politice și economice), dar ținta noului efort ar fi fost, din nou, Luna.

Programul a fost însă anulat în 2010, în urma unui raport care constata că efortul Constellation nu ar fi unul sustenabil, propunând schimbarea țintei din Lună în Marte și construirea unei rachete noi, din nou, pe infrastructura lăsată moștenire de la naveta spațială, pentru ca oamenii angajați în diverse state să nu își piardă locurile de muncă și astfel nici partidele să nu ducă lipsă de votanți.

rachete-stiinta-tehnica-3Noul proiect al NASA, născut din cenușa Constellation, se numește deocamdată Space Launch System (SLS) și își propune construirea celei mai puternice rachete, capabilă să transporte până la 130 de tone pe orbită. Însă, încă dinainte de a se naște, acestă rachetă are unele probleme.

Una dinte ele ar fi costul astronomic al unei lansări, 4 miliarde de dolari anual. NASA a semnat un contract cu Aerojet Rocketdyne pentru reînceperea fabricării motoarelor RS-25, aceleași care au propulsat și naveta spațială. Deși în sine motoarele sunt extrem de eficiente, faptul că NASA a ales o soluție scumpă și care nu prevede în vreun fel reutilizarea acestora a stârnit o serie de controverse.

Toți marii operatori de rachete de astăzi vorbesc, cel puțin, dacă nu și acționează în consecință, pentru a include în viitor și opțiunea de a refolosi o parte a vehiculului, sau măcar recuperarea motoarelor, cele mai complexe și scumpe componente ale unei rachete. NASA va plăti peste un miliard de dolari pentru câteva motoare care, după câteva minute de funcționare, vor ajunge pe fundul oceanului, în timp ce companii private investesc sume mult mai mici pentru a dezvolta soluții de recuperare și refolosire a acestora.

rachete-stiinta-tehnica-5O altă problemă a lansatorului SLS este lipsa unei destinații clare a acestuia. Impresia generală este că NASA construiește SLS pentru că nu are altceva mai bun de făcut, doar pentru a nu concedia personalul contractat. Se vorbește despre Marte, dar nu există încă niciun plan detaliat, oficial, asumat de NASA sau de SUA pentru a ajunge cu echipaj pe Marte.

Anul în care primul om ar păși pe Marte va fi, conform estimărilor, 2039, în cel mai bun caz și este mereu împins în viitor. SLS devine, încet-încet, o soluție fără viitor, în care nici NASA nu mai crede, încastrată în șabloane de dezvoltare rigide și scumpe, care nu permit inovații sau variante flexibile, fără un scop sau un plan cunoscut. SLS există pentru că așa vrea Congresul SUA, nu pentru că ar reprezenta răspunsul unei probleme. Este de fapt o rezolvare a unei probleme care nu a fost enunțată clar, o monstruozitate birocratică pentru care nu pare să existe în prezent situație de ieșire.

Falcon Heavy și BFR

SpaceX este compania minune care a redefinit regulile jocului în acest domeniu. Nu are nici pe departe puterea financiară a NASA, dar are entuziasm. Media de vârstă a celor care lucrează pentru Elon Musk este aproape jumătate din cea a angajaților NASA și este apropiată de media celor care au făcut posibilă aselenizarea.

rachete-stiinta-tehnica-7Ați văzut entuziasmul celor care au asistat din centrul de comandă al SpaceX când au reușit să recupereze prima treaptă a rachetei Falcon 9? Mie mi-a adus aminte de entuziasmul unei echipe de Formula 1 care tocmai a câștigat pentru prima dată un titlu mondial. SpaceX nu este caracterizată de birocrație, inerție și costuri mari, pentru că este o companie care urmărește în primul rând profitul, altfel nu ar mai exista.

Condițiile de muncă de la Hawthorne sunt stricte (circulă zvonul că unul dintre angajații companiei a fost concediat din cauză că și-a permis să lipsească o zi de la locul de muncă pentru a participa la înmormântarea propriului părinte) și cine nu lucrează peste 60 de ore pe săptămână este pus pe lista de concedieri. Însă asta nu oprește afluxul de tineri care îngroașă rândurile angajaților companiei.

SpaceX a reușit deja recuperarea primei trepte a unei rachete care a lansat un satelit pe orbită și se pare că vor face o regulă din această manevră. Așa încât costurile unei lansări ar putea scădea cu cel puțin un ordin de mărime. Privită inițial cu neîncredere și suspiciune, abordarea celor de la SpaceX a creat o undă de șoc în întreaga industrie. Acum, toți cei implicați vorbesc despre reutilizare, după ce până nu demult distrugerea completă a vehiculului folosit pentru lansare era aproape o axiomă. Reutilizarea, rezervată doar navetei spațiale, era ceva aparte, departe de rachetele clasice.

rachete-stiinta-tehnica-6Ce urmează pentru SpaceX? Elon Musk are planuri mari. În primăvara lui 2016 trebuia să vedem un test important, dar care s-a amânat pentru o dată încă nestabilită în 2017: prima lansare a unui vehicul nou, Falcon Heavy, care va fi cel mai puternic lansator de la Saturn V, cel puțin până NASA se hotărăște ce face cu SLS.

Falcon Heavy este, de fapt, un vehicul format prin alăturarea a trei rachete Falcon 9 și cel puțin două dintre acestea, cele laterale, urmează, într-un viitor apropiat, să fie recuperate. Partea centrală va avea o viteză prea mare și va necesita manevre mai complicate pentru a putea fi readusă la sol, dar nu va fi o operațiune imposibilă. Falcon Heavy va putea urca pe orbită peste 50 de tone pentru un preț ce se dorește să fie mai mic de 2.200 dolari/kilogram, jumătate din cel mai optimist cost pe care-l va implica SLS. Iar asta, fără varianta în care părți din Falcon Heavy vor putea fi refolosite.

rachete-stiinta-tehnica-8Însă, se vorbește deja și despre succesorul lui Falcon Heavy, un lansator monstruos denumit deocamdată BFR (Big Falcon Rocket este varianta academică, cea colocvială o puteți probabil intui singuri) cu care Elon Musk vrea să colonizeze Marte. Se vorbește despre 100 de tone transportate pe suprafața lui Marte și despre motoare care funcționează cu metan, pentru că metanul poate fi relativ ușor de obținut pe Planeta Roșie.

La prima vedere, BFR pare un proiect naiv, dar sunt sigur că oricine ar fi considerat la fel de naivă și ideea de a recupera prima treaptă a unei rachete, acum 10 ani, de către o companie tânără, fără experiență în domeniu.

Vulcan și adaptarea colosului United Launch Alliance

United Launch Alliance (ULA) este un consorțiu format din Lockheed Martin și Boeing, cândva rivali, pentru a coordona împreună lansarea rachetelor din familia Atlas și Delta, redusă în ultimii ani la doi membri: Atlas V – pentru lansări de rutină, respectiv Delta IV – pentru situații care necesită mai multă putere.

Timp de mai mulți ani, lucrurile nu au mers rău pentru United Launch Alliance: era singura companie certificată pentru a lansa sateliți militari (și deci și GPS), iar asta însemna contracte serioase și bani care veneau de la bugetul de apărare, unul destul de generos. Compania a devenit rapid una rigidă, prea puțin deschisă publicului.

Totul s-a schimbat după ce SpaceX a apărut pe scenă, compania lui Elon Musk câștigându-și în instanță dreptul de a participa la licitații privind lansările de sateliți militari, spărgând astfel monopolul deținut de United Launch Alliance. Însă compania s-a adaptat din mers, și-a schimbat CEO-ul cu mult mai carismaticul Tory Bruno, este activă pe rețelele de socializare și a început schimbări profunde, nu doar de imagine.

rachete-stiinta-tehnica-9Tory Bruno a anunțat anul trecut care sunt planurile ULA pentru viitor: un nou propulsor, denumit Vulcan, care va înlocui actualele Atlas V și Delta IV. Totul va fi diferit la Vulcan, inclusiv treapta a doua, venerabila Centaur, folosită, într-un fel sau altul, din 1962. ULA este conștientă că abordarea tradițională este una greșită și noua rachetă este proiectată luând în considerare și variante de refolosire a motoarelor acesteia.

Abordarea celor de la ULA în această privință este una interesantă: spre deosebire de Falcon 9, nu întreaga treaptă va fi recuperată, ci doar partea ei esențială, motoarele. Acestea se vor desprinde de corpul rachetei după terminarea combustibilului și vor folosi un sistem de parașute pentru a le încetini căderea. Apa sărată a oceanului este prea corozivă pentru orice propulsor delicat, lecție învățată de la boosterele cu combustibil solid ale navetei spațiale, a căror recuperare din apa sărată și recondiționare costau la fel de mult ca un set de motoare noi.

Așa încât ULA va încerca să le recupereze folosind nici mai mult, nici mai puțin decât un elicopter! Motoarele care plutesc atârnate de parașute vor fi pur și simplu înșfăcate în zbor de un elicopter și aduse pe sol, pentru recondiționare și refolosire. Vom putea, sper eu, să vedem o astfel de operațiune abia după anul 2020.

Ariane 6 și Adeline, reacții europene

Nici Europa nu rămâne indiferentă la unda de șoc generată de SpaceX, iar planurile pentru noul propulsor, care urmează să înlocuiască racheta Ariane 5, includ deja o metodă de recuperare a motoarelor. Cea mai elegantă din punct de vedere ingineresc, aș putea adăuga.

rachete-stiinta-tehnica-10Asta pentru că motoarele Vulcain se vor desprinde de rachetă și, protejate de un con aerodinamic și ajutate de un sistem de aripi, vor plana prin atmosferă și vor reveni calme spre o pistă de aterizare. Nu vor fi supuse unui stres cauzat de reaprindere și nici nu vor depinde de elicoptere care să le agațe din apropiere, vor reveni singure, planând și aterizând autonom pe o pistă care nici măcar nu trebuie să fie una specială.

Sistemul, denumit Adeline, nu va fi funcțional încă de la primele zboruri ale noii rachete Ariane 6, însă propulsorul este oricum departe de a fi construit, pentru că se discută încă pe marginea proiectului tehnic. Un lucru este cert: reutilizarea motoarelor este o opțiune luată în calcul, pentru că Arianespace știe că altfel nu va putea rămâne competitivă într-o piață în care SpaceX ar putea reduce prețurile unei lansări cu cel puțin un ordin de mărime, dacă reutilizarea primei trepte devine o operațiune de rutină.

Angara și reformele greoaie din Est

În 28 decembrie 2015, Vladimir Putin semna decretul prin care agenția de stat Roscosmos se închide și se reorganizează sub forma unei companii de stat, după modelul Gazprom. Se speră astfel că Roscosmos, echivalentul NASA în Federația Rusă, va deveni mai eficientă. Este doar un pas în modernizarea programului spațial rusesc, cea mai importantă fiind mutarea centrului de operațiuni din Baikonur în noul cosmodrom Vostochny.

rachete-stiinta-tehnica-11De pe rampele acestuia se vor lansa în viitor rachetele Angara (denumite astfel după un râu ce străbate Siberia) și capsulele Federatsyia, succesoarele actualelor Soyuz. Oficial, Angara nu a fost proiectată pentru a avea componente reutilizabile, dar Rusia ne poate surprinde oricând cu modificări și soluții tehnice inovative. Angara este prima rachetă dezvoltată în spațiul postsovietic, folosind materiale noi și combustibil cât mai puțin poluant și dorește să reducă dependența Rusiei de cosmodromul de la Baikonur sau de tehnologii ucrainiene, folosite în rachetele Dnepr sau Zenit.

Familia Angara numără în acest moment pe hârtie trei membri: Angara 1, Angara 3 și Angara 5. Inițial, se dorea și o variantă Angara 7, dar dezvoltarea acesteia a fost oprită și sunt șanse minime să fie construită vreodată, din cauza costurilor prea mari și a economiei în declin. Angara este o rachetă modulară, care poate fi ușor adaptată nevoilor, în dezvoltarea căreia a fost înglobată experiența proiectării rachetei Energia, una din cele mai interesante rachete care au zburat vreodată, cu o viață mult prea scurtă însă.

rachete-stiinta-tehnica-12Angara 1, cea mai simplă configurație, presupune un singur booster central, denumit URM–1, propulsat de un motor RD–191, alimentat cu kerosen și oxigen. Motorul este derivat din motorul cu combustibil lichid RD–170, folosit pentru celebra rachetă Energia din anii ’80. A doua treaptă, URM–2, este propulsată de motorul RD–0124 (care folosește tot kerosen și oxigen). Angara 3 este practic o rachetă Angara 1 cu alte două propulsoare URM–1 atașate simetric. Datorită posibilității de a reduce puterea motorului RD–191, boosterul central nu va funcționa la putere maximă decât după terminarea combustibilului și îndepărtarea celor două boostere secundare.

Angara 5, cea mai puternică variantă prevăzută să zboare, va avea 4 module URM–1 în jurul celui central (deci un număr total de 5 boostere URM–1), deasupra cărora vom avea același URM–2 ca în celelalte cazuri deja discutate. Există și varianta Angara 5P, care ar urma să transporte echipaj uman la bordul capsulei Federatsyia.

Angara 1 va putea urca doar 3,8 tone pe orbita terestră joasă, dar Angara 5 va putea avea o încărcătură de 24,5 tone pentru LEO și de maximum 7,3 tone pentru orbita geostaționară, ea urmând să devină principalul lansator al Federației Ruse, alături de venerabila rachetă Soyuz, care nu va fi retrasă prea curând din uz. În 9 iulie 2014 a avut loc zborul primei rachete Angara, denumite 1.2PP, iar câteva luni mai târziu, în 23 decembrie 2014, o rachetă Angara a fost lansată cu succes, conform declarațiilor oficiale.

Chang Zheng și puterea Chinei

Propulsat de o economie care, deși pare obosită, nu contenește să crească, programul spațial chinezesc face progrese de la an la an. Poate nu știați, dar China și Rusia sunt singurele națiuni capabile în acest moment să lanseze oameni pe orbită și stația spațială Tian Gong este doar una dintre mândriile Chinei când vine vorba despre activități spațiale.

Pentru că SUA și China nu colaborează sub nicio formă în activități spațiale (din motive politice), China a ales un drum propriu și are obiective îndrăznețe: o nouă stație spațială, un nou echipaj lansat pe orbită și debutul unei nave cargo, similară cu Progress-ul rusesc folosit pentru aprovizionarea Stației Spațiale Internaționale. Asta ca să nu mai vorbim despre sonda Chang’E 4 care în 2018 se va îndrepta spre fața nevăzută a Lunii.

rachete-stiinta-tehnica-13China are nevoie de noi lansatoare pentru a-și îndeplini aceste obiective. Chang Zheng 7, rachetă cu combustibil lichid, se alătură unei noi familii de rachete, inaugurată în 2015 cu Chang Zheng 6 (de calibru mic, lansată în 19 septembrie 2015). Racheta are două trepte și a fost proiectată după șablonul oferit de Chang Zheng 2F, singura rachetă chinezească suficient de sigură pentru a lansa echipaj uman.

În schimb, Chang Zheng 5 va fi lansatorul greu al Chinei. Comparabilă cu Atlas V, Delta IV Heavy sau Falcon 9, este capabilă să urce 25 de tone pe orbita joasă sau 14 tone pe orbita geostaționară, China ajungând astfel la paritate cu lansatoarele americane folosite în prezent. Chang Zheng 5 va fi piesa centrală și în ambițiosul plan selenar pe care China îl are deja trasat: racheta are 3 trepte și este propulsată folosind combustibil lichid, completând astfel familia de lansatoare de nouă generație a Chinei, care poate deveni activă în doar un an de zile.

Pariu în loc de concluzie

Poate că Elon Musk vrea să ajungă pe Marte, dar eu cred că ziua în care omul va amartiza este la o generație distanță. Companiile orientate spre profit vor pleca mult mai repede spre destinații clare și pragmatice (asteroizi, într-o primă fază), ajutate de lansatoare care vor deveni din ce în ce mai ieftine. Vom învăța să culegem platina și aurul din asteroizi, metale prețioase nu doar prin raritatea lor aici pe Pământ, dar care au proprietăți cu adevărat utile în industrie.

rachete-stiinta-tehnica-14În paralel, NASA va renunța la SLS și se va alătura unui nou efort selenar, alături de Europa, Rusia, China și Japonia. Luna este aici, este aproape, este a noastră și așteaptă să fie locuită, nu doar vizitată. Efortul conjugat al marilor puteri spațiale din prezent, după renunțarea la Stația Spațială Internațională (în 2024), va fi îndreptat spre o bază selenară cu prezență umană permanentă. Un sat lunar, așa cum îi place să spună din ce în ce mai des lui Johann-Dietrich Wörner, directorul Agenției Spațiale Europene. Asta se va întâmpla până în 2035.

Abia atunci, după ce vom fi învățat să săpăm în mine pe asteroizi, să nu mai aruncăm rachetele după fiecare lansare și după ce bazele selenare multinaționale vor fi un lucru la fel de obișnuit precum stațiile de cercetare antarctice, abia atunci ne vom îndrepta cu adevărat privirea spre Marte. Pentru că prima navă cu viitori coloniști marțieni nu va pleca de pe Pământ, ci de pe fața nevăzută a Lunii.

Comentați pe Facebook

DISTRIBUIȚI