SpaceX rivela i piani per un Falcon 9 completamente riutilizzabile

Certamente i costi sarebbero più bassi, ma, ammettilo, il tragurado da raggiungere resterebbe sempre un profilo di missione da DG. Appunto per questo pensavo a una mothership tipo C-5 Galaxy o Mrya.

Non riesco a capire un paio di cose: il primo stadio viene sganciato in teoria in fase sub orbitale, perché costruiamo i razzi a più stadi proprio perché non conviene andare in orbita con uno stadio solo, a quel punto come si fa a controllare il rientro e dirigerlo verso terra? poi per l'atterraggio morbido bisogna ri-accendere i motori e allora perché non uso quel carburante per spingere un po' di più verso l'orbita? e perché invece che gambe retrattili e retrorazzi non metto sul primo stadio un paio di bei paracadute come sugli SRB e poi vado a riprendermelo con una nave?   

Fred, per la prima parte delle tue domande posso metterti il collegamento ai video di un paio di prove già effettuate dalla Space X nel suo spazioporto privato nel Texas. Lo "scaldabagno"  che vedi nei video è stato chiamato Grasshopper (Cavalletta).


Test a 250 metri


Test a 325 metri


Test a 744 metri

Per la seconda parte delle tue domande ti posso rispondere con delle supposizioni che sono state fatte su ForumAstronautico e che, personalmente, condivido:
1. molto probabilmente il costo del recupero dal mare (nave con gru, trasporto a terra, lavaggio anticorrosivo, etc) è più costoso che non eseguire un atterraggio su terreno solido in una base che possa procedere direttamente al suo ricondizionamento.
2. un ammaraggio con paracadute è già stato fatto come hai scritto tu per gli SRB dello Shuttle, ma lì si trattava sostanzialmente di due candelotti di dinamite con poca o nulla elettronica, qui si tratta di uno stadio che ha molta elettronica e un computer di volo che non può permettersi di rovinarsi, altrimenti i costi per sostituirlo ogni volta che lo recuperi lieviterebbero alle stelle.
3. per quanto riguarda il carburante avranno fatto i loro bravi conti, evidentemente vuol dire che a Space X conviene così. Non dimentichiamoci che ogni stadio non consuma mai il 100% del carburante, quindi quello che avanza puoi usarlo anche per queste operazioni, magari frenando prima la discesa con un paracadute che poi può essere rilasciato prima dell'accensione dei retrorazzi.

Ripeto, queste sono supposizioni, ma come ho già espresso nella pagina precedente negli USA fare certe affermazioni e non realizzarle è un suicidio mediatico da un punto di vista d'immagine della società, se ci provano e lo fanno Elon Musk avrà fatto i suoi bravi calcoli.

Conosco i test della cavalletta, ma è come funzionerà poi sul serio che non mi torna, mi spiego meglio:

si lancia verso est e cercando sempre un posto con l'oceano a est perché se succede qualcosa durante il lancio gli stadi o i pezzi cascano in acqua e tutti tranquilli (baikonour è a terra ma c'è la steppa siberiana per centinaia di km ad est, che è la stessa cosa).

Quindi mettiamo un lancio del F9 dal KSC, ho provato a simularlo con orbiter e il cutoff del primo stadio avviene a circa 4 km/s di velocità, a 80mila metri di altitudine e a 150 km dal KSC...

Ora come cappero faccio a farlo tornare indietro verso terra???

Solo per annullare la velocità ci vorrebbero 3 quarti del combustibile di tutto il primo stadio... l'idea a quanto sembra dai video è quella di avere il primo stadio in orbita e di de-orbitarlo e farlo rientrare in maniera morbida, ma quindi il F9 diventerà in qualche modo un SSTO ???

boh      

In effetti il primo stadio sarebbe meglio dotarlo di paracadute e cuscini di galleggiamento. Non credo che i costi di recupero con nave superino quelli di un rientro controllato sul pad. Certo che se poi ci fanno atterrare sopra anche il secondo stadio e il dragon basta rifornire tutto e sono già pronti per un nuovo lancio; risparmiano anche la gru...

Da quanto avevo capito in realtà dopo che si è opportunamente validato il sistema si dovrebbe lanciare da Vandenberg con atterraggio dello stadio vuoto allo spazioporto privato di Space X nel Texas o al Kennedy Space Center. Si era ventilato anche di trasformare il suddetto spazioporto proprio in una zona di lancio vera e propria, con a questo punto la sola possibile zona di atterraggio al Kennedy.

fred18 ha scritto:

Non riesco a capire un paio di cose: il primo stadio viene sganciato in teoria in fase sub orbitale, perché costruiamo i razzi a più stadi proprio perché non conviene andare in orbita con uno stadio solo, a quel punto come si fa a controllare il rientro e dirigerlo verso terra? poi per l'atterraggio morbido bisogna ri-accendere i motori e allora perché non uso quel carburante per spingere un po' di più verso l'orbita? e perché invece che gambe retrattili e retrorazzi non metto sul primo stadio un paio di bei paracadute come sugli SRB e poi vado a riprendermelo con una nave?   

Da http://www.popularmechanics.com/science/space/rockets/elon-musk-on-spacexs-reusable-rocket-plans-6653023 (il grassetto è mio).

Popular Mechanics ha scritto:

...(Elon Musk)...told PM that SpaceX has come up with a solution to make both the lower and upper stages of the Falcon 9 reusable...

...The key, at least for the first stage, is the difference in speed. "It really comes down to what the staging Mach number would be," Musk says, referencing the speed the rocket would be traveling at separation. "For an expendable Falcon 9 rocket, that is around Mach 10. For a reusable Falcon 9, it is around Mach 6, depending on the mission." For the reusable version, the rocket must be traveling at a slower speed at separation because the burn must end early, preserving enough propellant to let the rocket fly back and land vertically. This also makes recovery easier because entry velocities are slower.

However, the slower speed also means that the upper stage of the Falcon rocket must supply more of the velocity needed to get to orbit, and that significantly reduces how much payload the rocket can lift into orbit. "The payload penalty for full and fast reusability versus an expendable version is roughly 40 percent," Musk says. "[But] propellant cost is less than 0.4 percent of the total flight cost. Even taking into account the payload reduction for reusability, the improvement is therefore theoretically over a hundred times."

Grande! è chiaro quello che dice: posso sollevare di meno, ma potendolo fare N volte a basso costo non è importante.

Chissà se è una strada vincente o no...

Secondo me il costo non è così basso. Un sistema così, come si diceva, sacrifica molto payload per tutte le necessità di recupero del primo stadio (zampe, carburante ecc) e ne sacrificherà ancor più se e quando si cercherà di recuperare anche il secondo (altre zampe, altro carburante, scudo termico).
Per mantenere un margine profittevole di carico utile, deve essere ottimizzato al massimo, quindi estremizzato. Quindi la revisione tra un volo e l'altro non sarà cosa semplice. Non so se si arriverà a smontarlo pezzo per pezzo ma non ci andremo lontano. In questi casi i costi tendono a lievitare esponenzialmente... boh spero di sbagliarmi.

A meno di puntare su un sistema sovradimensionato e a tecnologia volutamente semplificata, in modo da rendere più semplici le manutenzioni. Ma così si riduce ancor più il margine per il payload, fino ad arrivare, secondo me, per certi tipi di missione, a zero.

Che belloooo!

"Domani lanciamo!"

"Cosa mandiamo su?"

"Un c...zo perchè abbiamo bisogno di un casino di carburante per recuperare gli stadi, che così ci conviene..."

Queste sono le vere frontiere della scienza: i lanci a salve!    

Penso sia inutile fare supposizioni su come funzionerà il tutto, l'unica cosa che ci resta è aspettare e vedere. Io ho fiducia in Space X, evidentemente ci sarà qualche novità nascosta che al momento non conosciamo.

Andrew ha scritto:

...Un sistema così, come si diceva, sacrifica molto payload per tutte le necessità di recupero del primo stadio (zampe, carburante ecc)...

1) Elon dice qui che le quattro zampe, insieme, non pesano più di una "Model S" (una "Model S" pesa a vuoto 2.100 kg).

2) E che cos'è la "Model S"?
http://www.teslamotors.com/it_IT/models

3) E chi è il capo di Tesla Motors?

4) Torna al punto 1

...oppure leggi qua:
http://www.teslamotors.com/it_IT/executives#musk

Da quello che ho capito cercando un po' in giro il Falcon-9 che verrà usato nel prossimo lancio della Dragon apparterrà alla versione 1.1 del missile, che si distingue dalla 1.0 per le maggior dimensioni (68 m di altezza contro i 55 originali), i più potenti motori Merlin 1D messi in una configurazione diversa e, da questo volo, le zampe per l'atterraggio
Le due configurazioni dei motori:

Il Falcon-9 1.1 pronto per il lancio del 30 marzo

In questo volo il primo stadio dovrebbe fare il primo tentativo di atterraggio, anche se per ragioni di sicurezza lo farà nell'oceano

Ne parla anche Paolo Attivissimo sul suo blog, e tra i commenti ho letto che paradossalmente il primo stadio come peso a vuoto è circa il 4% del peso a pieno carico, quindi evidentemente vuol dire che a conti fatti ha una certa convenienza ridurre di poco il carico utile contro un recupero totale e certo del primo stadio.

Attualmente lo status del lancio è "NET (No Earlier Than) March 30" a causa di una contaminazione del external trunk (la sezione non pressurizzata di Dragon). Ciò sta a significare che potrebbe essere lanciato alle 9:41 del 30 marzo, ma il lancio potrebbe ulteriormente slittare.

Per ulteriori informazioni tecniche sul primo stadio vi rimando a questa pagina di Spaceflight101 con un approfondimento tecnico (in inglese).

ste1701 ha scritto:

...
Le due configurazioni dei motori:

...

giusto per curiosità, la diversa disposizione dei 9 razzi (333 o a cerchio) che si vede nelle 2 foto, comporta qualche differenza ad esempio nella spinta o altre variabili... o è solo una questione ergonomica?

Ho avuto occasione di vedere il film Machete Kills. A prescindere dalla qualità della pellicola, verso la fine si vede una cosa interessante:

il cattivo di turno (Mel Gibson) scappa a bordo di una capsula Dragon spinta da un vettore Falcon 9. Non ci è dato sapere se riutilizzabie o no...  

Sembra che i vettori commerciali si stiano facendo strada non solo nello spazio!

m.a.s ha scritto:

...giusto per curiosità, la diversa disposizione dei 9 razzi (333 o a cerchio) che si vede nelle 2 foto, comporta qualche differenza ad esempio nella spinta o altre variabili... o è solo una questione ergonomica?

Dal sito Spaceflight101.com:

Citazione :

Another major change to the Falcon v1.0 is the engine arrangement. Falcon 9 v1.0 used a 3x3 tic-tac-toe pattern; the v1.1 uses an "Octaweb." Eight engines are arranged in a circle - clustered around a single Merlin 1D in the center that is installed slightly lower with its nozzle protruding the others.

The skin of the launcher is the primary load path for the launch vehicle and arranging most of the engines on the perimeter of the skin eliminates a lot of structure that needs to be installed to carry loads from the engines to the skin. The original Falcon features a tic-tac-toe engine pattern which required these load-transferring structures.

The new engine arrangement also improves thermal properties as it avoids hot spots.

Grazie Ripley!   

...e colgo l'occasione per ringraziarti delle traduzioni e tutorials che mi hanno permesso di "staccare" i piedi dalla Terra  

Contaminazione esterna risolta (si trattava dell'olio delle macchine da cucire del beta cloth di copertura), in compenso c'è stato un incendio ad un impianto radar dell'External Range Florida che ha bloccato tutti i lanci in programma. Si sta parlando (per Dragon) NET 10 aprile, probabilmente però slitterà di ulteriori 2 settimane per il ripristino completo della stazione radar.

m.a.s ha scritto:

ste1701 ha scritto:

...
Le due configurazioni dei motori:

...

giusto per curiosità, la diversa disposizione dei 9 razzi (333 o a cerchio) che si vede nelle 2 foto, comporta qualche differenza ad esempio nella spinta o altre variabili... o è solo una questione ergonomica?

La spinta cambia ma perché si usano motori molto più potenti (Merlin 1D anziché gli 1C). Per quanto concerne la disposizione, sospetto che quella a cerchio comporti una migliore aerodinamica (in quella 3x3, i motori d'angolo sporgono, quindi è necessaria un'ogiva protettiva che comporta resistenza all'avanzamento) e inoltre, probabilmente, danno meno fastidio a tutto il meccanismo di apertura zampe in ottica recupero.

Ieri il Falcon 9 è decollato è ha portato in orbita la Dragon:

Inoltre pare che il primo stadio sia riuscito ad ammarare senza problemi!

ste1701 ha scritto:

Ieri il Falcon 9 è decollato è ha portato in orbita la Dragon...
Inoltre pare che il primo stadio sia riuscito ad ammarare senza problemi!

Ne ho scritto anche io su Tuttovola

Nuovo test a 1000 metri del primo stadio del F9R (è la versione potenziata di quello che sta volando attualmente):

Insomma il progetto va avanti!