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récup' + redécollage d'étages SpaceX/Falcon/Dragon...


Paul_Wi11iams

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Un article de l’AFP sur le site du Monde :

 

http://www.lemonde.fr/economie/article/2017/03/31/pour-la-premiere-fois-spacex-lance-avec-succes-une-fusee-deja-utilisee_5103564_3234.html

 

Extrait :

 

«*…La directrice générale de SpaceX, Gwynne Shotwell, avait fait valoir l’an dernier que le recyclage du premier étage de Falcon, pourrait réduire le coût de lancement d’environ 30 %. Actuellement, SpaceX facture chaque tir plus de 60 millions de dollars.

Le nombre de réutilisations possibles du premier étage après son reconditionnement reste à ce stade incertain. Fin 2015, Elon Musk avait assuré qu’il pourrait théoriquement être recyclé jusqu’à cent fois, tout en estimant pouvoir le faire revoler de dix à vingt fois…*»

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La demande explosera avec la baisse des coûts, car les besoins commerciaux - eux - ne cessent de croître.

Le véritable challenge est avant tout économique, comme l'a parfaitement compris dès le départ E. Musk en businessman accompli.

Pour ma part je ne suis pas encore convaincu qu'on parvienne à rentabiliser pleinement du ré-utilisable au niveau actuel de nos technologies, comparé à du jetable, l'un et l'autre conçus avec un égal souci d'écomomie et de rentabilité. Mais ce n'est pas encore le cas, il s'en faut de beaucoup, et là réside probablement une marge considérable d'économie encore inexploitée.

Ainsi le pari économique pourrait être tenu (-30% sur les coûts) même sans - ou avec peu de - ré-utilisable, car le spatial traditionnel (historique devrais-je écrire) est encore très loin d'avoir optimisé toutes ses procédures décisionnelles et ses procédés industriels.

Il est englué dans une complexité institutionnelle qui ne facilite ni son adaptation rapide aux évolutions de son marché, ni la prise de risques inhérente à toute innovation. Et la façon dont il est encore structuré actuellement ajoute aux difficultés technologiques des complexités et des lenteurs de gestion qui ont aussi un coût très pénalisant.

L'exemple du reconditionnement à pied d'oeuvre des étages récupérés est à ce titre symptômatique de ce qu'il est possible d'économiser par une meilleure optimisation des process.

Aussi c'est là que l'approche strictement pragmatique d'une entreprise privée n'ayant que faire de s'encombrer de considérations politiques ou diplomatiques dans ses choix stratégiques, peut faire la différence par rapport aux lourdeurs décisionnelles et opérationnelles des consortiums internationnaux tels qu'Arianespace ou à fortiori et pour d'autres raisons d'une agence nationale comme la NASA.

Symboliquement, un seul homme dirige SpaceX pour un actionariat privé qui lui délègue son pouvoir tant que l'entreprise répond à ses attentes : il n'y a quasiment aucune inertie à la décision.

Ainsi je ne suis pas loin de penser pour ma part que ce qui va réellement révolutionner le spatial, ce n'est pas tant la technologie que la façon dont il va être géré à partir de maintenant : la vraie révolution est déjà en cours ; elle a commencé à partir du moment où les activités liées au spatial se sont progressivement affranchies des monopoles d'Etats pour "atterrir" dans le privé, avec en tête l'énorme marché des télécommunications.

Tout le reste n'est que la suite logique de ce processus, car là comme ailleurs le nerf de la guerre demeure l'argent, et plus aucun Etat au monde ne peut croire aujourd'hui qu'il aura durablement les moyens d'une politique spatiale ambitieuse sans faire appel aux capitaux privés des industriels internationnaux via leurs actionnaires ni aux investisseurs des marchés financiers. Eux se moquent des institutions (au mieux) ou les considèrent comme un obstacle à contourner (au pire) et s'intéressent avant tout à l'efficacité.

Mais attention : de là à échapper à tout contrôle il n'y a qu'un pas...

Car celui qui contrôle l'accès à l'espace, potentiellement contrôle tout ce qui se passe en-dessous ;)

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Un article de l’AFP sur le site du Monde :

 

http://www.lemonde.fr/economie/article/2017/03/31/pour-la-premiere-fois-spacex-lance-avec-succes-une-fusee-deja-utilisee_5103564_3234.html

 

Extrait :

 

«*…La directrice générale de SpaceX, Gwynne Shotwell, avait fait valoir l’an dernier que le recyclage du premier étage de Falcon, pourrait réduire le coût de lancement d’environ 30 %. Actuellement, SpaceX facture chaque tir plus de 60 millions de dollars.

Le nombre de réutilisations possibles du premier étage après son reconditionnement reste à ce stade incertain. Fin 2015, Elon Musk avait assuré qu’il pourrait théoriquement être recyclé jusqu’à cent fois, tout en estimant pouvoir le faire revoler de dix à vingt fois…*»

sans oublier que chez SpaceX, tout est empirique et les chiffres évoluent rapidement. Par exemple le taux de succès de récupération semble avoir été sous-évalué et tant mieux.

 

Les deux chiffres que j'ai retenu du "direct" pendant le lancement de cette nuit était

  • 80% du coût du Falcon 9 est le 1er étage (plausible car il a 9 moteurs sur les 10 des moteurs du lanceur).
  • 10 utilisations d'un étage est la base de calcul économique pour SpaceX

 

Dans la suite, je propose des chiffres "à la louche", juste pour démontrer un principe:

 

Avec un tir facturé à "plus de $60M", on peut arrondir à 100M pour un ordre de grandeur pour simplifier (les lancements militaires sont réputés surfacturés, ce qui est de bonne guerre). En ignorant la marge bénéficiaire (ie coût=prix)

 

le 1er étage vaut 80% de 100M = 80M

 

divisé sur 10 lancements = 8M / lancement.

En admettant encore 8M pour rapatriement et remise en état, nous en aurions pour 16M de 1er étage.

 

Le 2e étage reste à 20M.

 

A ce moment là, le 2e étage est déjà majoritaire dans le coût de lancement (20M > 16M) et le total est 36M.

 

Si on doublait la vie du 1er étage, on n'a plus que la moitie de l'amortissement, soit 4M par lancement. Mais on a toujours les 8M de remise en état = 12M.

 

Même calcul 20M + 12M et le total est 32M

 

Est-ce bien intéressant de s'évertuer à doubler la vie de l'étage pour passer de 36M à 32M ?

 

Non, je dirais car on est bien dans une loi des rendements décroissants. En plus, il y a une évolution technique prévisible qui reviendrait à faire voler des étages obsolètes.

 

En pratique, on pourrait bien se retrouver dans un cas comparable à l'aviation civile où un avion est un ensemble de composants dont chacun a son propre suivi et sa propre histoire. Le passager s'intéresse au prix de son billet, pas à la fiche de suivi du compresseur...

Modifié par Paul_Wi11iams
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TL;DR Je résume:

  • La demande explosera avec la baisse des coûts,
  • une entreprise privée...peut faire la différence par rapport aux lourdeurs décisionnelles et opérationnelles d'Arianespace ou... la NASA.
  • un seul homme* dirige SpaceX => aucune inertie à la décision.
  • Celui qui contrôle l'accès à l'espace... contrôle tout ce qui se passe en-dessous

* S'il n'y avait pas une femme à côté de l'homme en question, il y a des chances que SpaceX aurait bu le bouillon il y a longtemps.

Oui, il y a un problème de démocratie lié à la concentration économique. Déjà avec plusieurs entreprises, on est mieux. Mais c'est alors un oligopole avec ses possibilités d'entente entre prestataires.

 

Je pense que l'agence centralisée est mieux dans son rôle lorsqu'elle fait appel à plusieurs prestataires privés, ce que fait très bien la Nasa avec Boeing, SNC et SpaceX. Elle sert aussi pour équilibrer le comportement du privé, éviter ses excès en agissant de la part d'un gouvernement démocratiquement élu.

 

Il serait temps que l'Europe s'en inspire.

 

L=23 031

Modifié par Paul_Wi11iams
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En mission dans une zone sans Internet, j'ai raté l'épisode... :(

 

Cette nouvelle réussite remet en place ceux qui disaient il y a 2 ans que c'était impossible. Les mêmes qui disent que les plans de Musk pour aller sur Mars sont farfelus. ;)

 

il pourrait théoriquement être recyclé jusqu’à cent fois, tout en estimant pouvoir le faire revoler de dix à vingt fois

 

Même si un étage ne revole plus, ses composants peuvent toujours être réutilisés. Des moteurs entiers, turbopompes, réservoirs, composants électroniques, actuateurs, etc.

 

SpaceX possédera à terme un catalogue important de pièces détachées permettant de réduire les délais de mise en oeuvre et bien entendu les coûts.

 

 

pas de mention de la tentative de récupération du fairing

 

La coiffe a bien été récupérée, ce qui représente une économie de ±6 millions de dollars. (lu sur space.com):

 

Musk revealed that the Falcon 9's payload fairing — the protective nose cone that shielded SES-10 during launch — came back for a soft splashdown in the Atlantic Ocean, thanks to onboard thrusters and a steerable parachute.

"That was definitely the cherry on the cake," Musk said.

That cherry is pretty valuable: It cost about $6 million to build the 16.5-foot-wide (5 meters) fairing

 

Musk annonce aussi son intention de récupérer le second étage.

http://www.space.com/36296-spacex-completely-reusable-falcon-9-rocket.html

Modifié par OrionRider
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Cette nouvelle réussite remet en place ceux qui disaient il y a 2 ans que c'était impossible. Les mêmes qui disent que les plans de Musk pour aller sur Mars sont farfelus. ;)

 

Techniquement, SpaceX vient de faire une belle démonstration et marque une date dans l'histoire de l'astronautique. Mais la rentabilité reste à prouver, on ne peut pas encore parler de révolution !

Pour ce qui est de Mars, que SpaceX envoie un Red Dragon atterrir à sa surface en 2020, ok je veux bien le croire.... Avec des astronautes à bord je l'espère mais faudrait que ce soit de mon vivant !

Quant au projet de colonisation avec un million de personnes sur Mars faut être un peu neuneu pour croire à ça... ;)

 

Au moins avec SpaceX on a du spectacle ! De ce point de vue, le vol inaugural (sans charge utile) de la Falcon Heavy prévu pour la fin de l'été promet beaucoup ! Rappelons que la FH sera constituée de 3 premiers étages de Falcon 9 côte à côte, les deux latéraux faisant office de boosters. D'après le scénario évoqué lors de cette conférence (lien reddit) ces deux boosters viendraient se reposer à Cap Canaveral (simultanément et sans doute à faible distance) pendant que le central ira se poser sur une barge. Le second étage également sera récupéré (en principe)

 

Elon Musk :

 

"... For Falcon Heavy, two of those boosters, the two side boosters are re-flown boosters - that alone will be two cores right there - in fact, that'll be an exciting mission, one way or another - hopefully in the good direction. (L). We're not going to fly anything - we'll probably fly something really silly on the first flight of Falcon Heavy, cause it is quite a high risk mission. But in terms of the things to look forward to later this year, I think that'll be quite fun, because the two side boosters will come back and do sort of a synchronised aerial ballet and land - two of the side boosters will land back at the cape. That'll be pretty exciting to see two come in simultaneously, and the centre core will land down-range on the drone-ship..."

Modifié par jackbauer
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La coiffe a bien été récupérée, ce qui représente une économie de ±6 millions de dollars. (lu sur space.com):

 

Musk revealed that the Falcon 9's payload fairing — the protective nose cone that shielded SES-10 during launch — came back for a soft splashdown in the Atlantic Ocean, thanks to onboard thrusters and a steerable parachute.

"That was definitely the cherry on the cake," Musk said.

That cherry is pretty valuable: It cost about $6 million to build the 16.5-foot-wide (5 meters) fairing

 

La coiffe a bien amerri (avec des moteurs et parachutes) et a pu être chargée sur un bateau.

Toutefois, ne pas sur-interprêter cette opération en pensant qu'elle est en bon état, ré-utilisable et faisant empocher 6 millions de $.

Ce qu'on peut voir sous la bâche montre qu'elle a bien souffert.

Mais ils peuvent améliorer leur technique .... lors des prochains essais.

 

aaa6a10.jpg

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Pour ce qui est de récupérer le second étage, cela va nécessiter de réussir plusieurs défis :

- le second étage pousse la charge utile au maximum ... donc la vitesse sera bien plus élevée que lors d'un retour de premier étage.

- comment atterrir ? des pieds ? qui devront être longs vu la longueur du divergent du moteur merlin équipant cet étage. Ces pieds ajoutent de la masse morte. Cela peut avoir de conséquences sur la masse de la CU, Il faut du carburant pour revenir, et pour la rentrée atmosphérique + la phase finale d'atterrissage.

 

Ils vont peut-être réussir .... bon courage à eux pour les modifications à réaliser.

 

Effectivement le "ballet" de récupération des cores lors du vol inaugural de la FH vaudra le spectacle.

Modifié par montmein69_2
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Posté (modifié)
La coiffe a bien amerri (avec des moteurs et parachutes) et a pu être chargée sur un bateau.

Les moteurs en question doivent être des petits verniers pour préciser la zone atterrissage et l'angle d'attaque.

Toutefois, ne pas sur-interprêter cette opération en pensant qu'elle est en bon état, ré-utilisable et faisant empocher 6 millions de $.

Ce qu'on peut voir sous la bâche montre qu'elle a bien souffert.

Mais ils peuvent améliorer leur technique .... lors des prochains essais.

 

https://i58.servimg.com/u/f58/11/54/40/66/aaa6a10.jpg

 

Comme j'ai fait remarquer, la technique de SpaceX et de fixer un but a long terme et d'adapter les moyens pour y arriver au jour le jour. Ce serait d'ailleurs, impossible pour une agence gouvernmentale qui doit faire avaliser des décisions sur une échelle de plusieurs années avec des arguments chiffrés. On voit très bien que quand Elon a acheté son tunnelier, il a dit en gros "on multipliera sa vitesse d'avancement par dix ou quelque chose significatif et on verra bien comment on va y arriver".

 

Quant au retour de la coiffe, il dit

 

"That's looking quite promising," he said of the fairing's return-to-Earth technology. "So what we'll have is kind of like a bouncy castle for it to land on, and aim to reuse the fairing as well."

Ça l'air prometteur alors ce qu'il faudra est un genre de château gonflable comme support atterrissage pour pouvoir le réutiliser.

 

Bien sûr nous demandons si le château gonflable est embarqué et si oui comment il parviendra à se déployer de manière à protéger la coiffe de l'eau salée. Ou bien si le château gonflable est déjà en mer et donc comment on parviendra à le cibler. Or il est possible que Musk n'en a aucune idée, et puis dans deux ans il déclarera avoir changé de combine, en récupérant la coiffe à l'aide d'un drone hélicoptère.

 

Pour ce qui est de récupérer le second étage, cela va nécessiter de réussir plusieurs défis....

 

... bon courage à eux pour les modifications à réaliser.

 

 

C'est l'une des hypothèses pour le test de FH. Il s'agit de l'envoi d'une charge utile minimale et une tentative de récupération du 2e étage en mettant tous les moyens. La rétropropulsion (distincte du boostback) consiste à déployer un bouclier de gaz contre l'atmosphère terrestre. On peut imaginer que la dynamique de l’interaction dépasse tout ce qui a été modélisé jusqu'à maintenant.

 

On a bien vu à quel point on a réussi à améliorer les retours du 1er étage de manière empirique. Ce sera peut-être pareil pour le 2e étage. En plus, cela élargira l'enveloppe de test en vue du freinage dans l'atmosphère martienne.

 

Si l'hypothèse se vérifiait, on sera encore dans la recherche physique appliquée, ce qui mériterait un financement.

 

 

L=23 499

Modifié par Paul_Wi11iams
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Je comprend maintenant le sens de son nom : Of Course I Still Love You

 

ou si tu la préfère sans son rôle de femme battue...

 

elonx.cz/.../OCISLY_hole_in_deck.jpg

 

...Si elle ne l'aimait pas tant, elle aurait porté plainte.

 

Remarque, ce n'est pas très bien passé pour lui non plus.

Modifié par Paul_Wi11iams
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Quelqu'un a t-il une idée de la masse de ce 1er étage, à vide, sur la barge ?

 

Sur Reddit on parle de 22,2 tonnes à vide mais il faut ajouter la masse de carburant qui reste. Avec une consommation de 200kg/sec (1 moteur), s'il reste 10sec de marge de sécurité ça ferait ±24 tonnes posées sur la barge.

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Sur Reddit on parle de 22,2 tonnes à vide mais il faut ajouter la masse de carburant qui reste. Avec une consommation de 200kg/sec (1 moteur), s'il reste 10sec de marge de sécurité ça ferait ±24 tonnes posées sur la barge.

 

J'ai compris que tu as pris 10 sec pour un cas d'école. Ceci dit, 10 sec de marge serait excellent, mais je pense qu'on est dans les deux ou trois seconds.

Quand la "marge" est négative (photo de mon lien ci dessus) c'est de l'ordre de la seconde donc top tard pour dévier l'étage vers la mer. Il y a aussi eu un cas de marge zéro qui a abîmé les pieds. Ça se joue à un cheveu près.

Modifié par Paul_Wi11iams
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Un récapitulatif paru dans le dernier n° d'Air & Cosmos...

Comme ta liste indique, le taux de réussite des retours semble meilleur que prévu. Un connaisseur a pu modéliser la gestion du carburant à partir des données réelles pour chaque vol. Il est parvenu à démontrer qu'il y a une amélioration constante tendant à donner plus de marge de carburant à l'arrivée tout en sollicitant moins la structure de l'étage.

 

 

Sur Reddit on parle de 22,2 tonnes à vide mais il faut ajouter la masse de carburant qui reste. Avec une consommation de 200kg/sec (1 moteur), s'il reste 10sec de marge de sécurité ça ferait ±24 tonnes posées sur la barge.

 

Pour plus de visibilité, je rajoute ta référence vraisemblable, qui est l'un des modos du reddit/spacex.

 

 

Je pense que le cas de 10 sec de marge est pour le cas d'un atterrissage sur plateforme avec une marge confortable. C'est à dire proche de celui qui permettrait un retour au site de lancement.

 

C'est assez remarquable que lorsqu'on cherche une info chiffrée sur Falcon 9, on se retrouve le plus souvent sur ce site dont les informations officieuses sont souvent plus riches, précises et récentes que toute source officielle. Il y a eu même des articles de la presse le citant comme source, ce qui est une véritable consécration pour un forum !

 

L=24 143

Modifié par Paul_Wi11iams
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https://spaceflightnow.com/2017/04/11/musk-wants-to-make-falcon-9-rocket-fully-reusable/

 

Selon Elon Musk, les Falcon seront à terme réutilisables à 100 %… et en 24 h !!!

 

«*…Musk tweeted Friday that he is “fairly confident we can reuse (the) upper stage, too, by late next year to get to 100%” reusability…*»

 

24h pour le 1er étage seulement et 100% pour l'ensemble du lanceur sans annoncer un temps de recyclage des autres composants.

 

Bon, on va pas leur demander la Lune, quoique... si.

 

 

Édit: Je pense que ce qui intéresse SpaceX en tant qu'entreprise n'est pas le "turnaround" ou temps de rotation qui est entièrement financier: en rapport avec la capitalisation immobilisée.

 

L'important ne serait donc pas cet élément du bilan, mais plutôt du compte d'exploitation; Il s'agirait du temps imparti du travail à effectuer donc la charge de main d’œuvre qui est à attribuer à un lancement donné.

 

24h chrono serait de l'ordre de l'exploit publicitaire qui est d'ailleurs à double tranchant. Une entreprise "normale" tente de justifier un prix élevé avec l'immensité du travail qu'elle doit consacrer à son client. Selon E Musk, on n'aura qu'à laver l'étage. On est donc dans le wash and go et le client peut alors se plaindre des profits qu'on fait sur son dos.

 

L=24 483

Modifié par Paul_Wi11iams
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Faut il encore fiabiliser dans le temps. La navette spatiale qui devait être réutilisable facilement et rapidement est devenue un gouffre financier à cause du coup de remise en service. L'usure mécanique et les contraintes appliqués aux matériaux ne donne pas une durée de vie illimité. C'est un pari, je souhaite que l'avenir donne raison à SpaceX, bien que ce sera aux détriments d'Ariane 6...

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Faut il encore fiabiliser dans le temps. La navette spatiale qui devait être réutilisable facilement et rapidement est devenue un gouffre financier à cause du coût de remise en service. L'usure mécanique et les contraintes appliqués aux matériaux ne donne pas une durée de vie illimité. C'est un pari, je souhaite que l'avenir donne raison à SpaceX, bien que ce sera aux détriments d'Ariane 6...

 

C'est un immense sujet qui a été débattu en long en large et en travers.

  • La Navette était rescapé du projet initialement prévu mais hors budget donc annulé. Sa conception n'a plu ni à ceux qui l'ont construit, ni aux responsables, ni aux usagers à qui le véhicule a été imposé. L'essentiel du coût de la remise en état était dû au nombre de points critiques dont une panne aurait conduit forcement à une tragédie (et l'a fait à deux reprises). On peut parler moins d'une remise en état que d'une reconstruction de ses principaux composants (fusées d'appoint, moteurs principaux, bouclier thermique...).
  • Avec son réservoir externe jetable qui était l'élément le plus volumineux, elle ne pouvait pas, même potentiellement, permettre la récupération de l'ensemble des éléments au décollage.
  • Ce véhicule hybride transportant des passagers et marchandises dans des compartiments à répartition figée était de par sa conception, incapable de diminuer le prix/kg en orbite.
  • Elle était à destination d'orbite terrestre basse et n'avait aucune polyvalence.

 

C'est tout le contraire de Falcon 9 qui, comme Delta IV, est modulable. Il peut voler avec ou sans fusées d'appoint. Dans les deux cas, il y a plusieurs options qui peuvent être choisies selon la charge utile à emporter et sa destination. Il peut viser l'orbite basse une autre planète et tout ce que va entre. Comme Soyouz, il peut transporter uniquement un module habité ou uniquement des marchandises. A la différence de la Navette, il évolue vers sa forme définitive tout en travaillant. Ainsi, il bénéficie du retour d'expérience des vols d'exploitation. Falcon 9 est conçu pas seulement pour ses trajets entre terre et l'espace mais aussi pour être déplacé par la route. Avec sa version "block 5" il sera optimisé pour l'entretien et la remise en état.

Modifié par Paul_Wi11iams
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