¿Cuál es la ventaja de usar un sistema SLS en lugar de una serie de pequeños cohetes de elevación?

Acabo de leer este artículo , en el que se describe al ex director Kraft burlándose del plan actual de la NASA de usar un solo vehículo de carga pesada (Sistema de lanzamiento espacial, o SLS) como plataforma de lanzamiento principal. ¿Por qué la NASA está haciendo esto?

Un solo fallo destruye una enorme cantidad de trabajo. Distribuir los cohetes a través aumenta la posibilidad de una sola falla, pero una sola falla da como resultado menos pérdidas. Además, los cohetes más pequeños existen hoy en día, por lo que no requiere un gran esfuerzo de desarrollo nuevo. Dado que existen hoy, muchos de los defectos de diseño ya se han descubierto y corregido.

¡ Una excelente pregunta! He tenido interacciones con los planificadores de misiones humanas a Marte y asteroides, y consideran que una gran cantidad de lanzamientos para una misión es "poco realista", y es una de sus métricas principales para evaluar una arquitectura (la otra es IMLEO total, inicial masa en órbita terrestre baja). Nunca obtuve una buena razón de por qué menos lanzamientos es mejor.
Estoy de acuerdo en que reduce su exposición a fallas de lanzamiento cuando tiene más de ellas. Además, cuanto más vuelas, más fiables se vuelven. Por lo tanto, no es necesariamente cierto que aumente la probabilidad de una sola falla. Puede tener muy pocos lanzamientos de un diseño dado para que sea lo suficientemente confiable.
Por el contrario, una misión completa a Marte que consta de 4 Atlas Heavy para atracar en LEO, en lugar de 1 SLS, se descarta si falla uno de los lanzamientos. Los componentes ya lanzados pueden tener que ser desorbitados, los tanques de combustible criogénico en LEO hierven y la ventana de lanzamiento se pierde durante 2 años. Sin embargo, Atlas y Ariane tienen una tasa de éxito del 97 % y está mejorando, ya no estamos en los salvajes años 60. Y no conozco ninguno, de más de 100 acoplamientos en LEO o órbita lunar, que haya fallado catastróficamente. Recomiendo el archivo "The Space Show" donde exactamente su pregunta se debate con tanta frecuencia que el anfitrión está harto y cansado de eso.
"Al contrario, toda una misión a Marte que consta de 4 Atlas Heavy para atracar en LEO, en lugar de 1 SLS, se descarta si falla uno de los lanzamientos. Es posible que los componentes ya lanzados deban ser desorbitados, los tanques de combustible criogénico en LEO hierven y el la ventana de lanzamiento se pierde durante 2 años". A diferencia de SLS, Atlas Vs puede iniciarse con frecuencia. Ya ha habido 3 lanzamientos en 2014. Si un Atlas V falla, se puede lanzar uno nuevo antes de que cyro hierva.
@HopDavid, eso supone que tiene una copia de respaldo de la carga útil lista para ser lanzada. Lo cual no es necesariamente algo malo, e incluso podría ser algo bueno. Si crea una copia de seguridad de cada componente que se está lanzando, podría usar esas copias de seguridad durante la próxima ventana de dos años (y crear nuevas copias de seguridad que luego se usarían más adelante, y así sucesivamente). Pero aún así, crear una copia de seguridad de cada componente es costoso, algo que los planificadores de misiones analizan mucho.
Un plan de misión que evita muchos de esos problemas es lanzar los componentes no perecederos (en órbitas como la ISS) con meses de anticipación con agradables ventanas de lanzamiento ampliamente espaciadas y hacer los acoplamientos y la verificación en un horario sin prisas. El único componente de tiempo crítico se convierte en el último acoplamiento con el criocombustible. Si algo sale mal, puedes dejar que el resto de la misión permanezca en órbita durante 2 años sin ningún daño.
@Nickolai, la mayor parte de la masa entregada sería propulsora. Muy barato en comparación con el hardware de masa seca y no tan difícil de reemplazar.
@BCS "puede dejar que el resto de la misión permanezca en órbita durante 2 años sin ningún daño" Suponiendo, por supuesto, que el hardware esté diseñado para sobrevivir dos años adicionales en al menos LEO. Lo que significa que necesitará mantener la órbita (cuesta combustible, como mínimo), probablemente necesitará un endurecimiento de la radiación adicional (que al menos cuesta peso = combustible = más peso = más combustible = ..., y costos probables cantidades notables de efectivo), y posiblemente otras cosas en las que no estoy pensando en este momento.
@MichaelKjörling Todo depende de la misión. Si coloca su órbita de estacionamiento a más de 500 millas (es decir, por encima del Hubble), entonces el combustible no será un gran problema para esa línea de tiempo. Si va a Marte, sentarse en LEO probablemente será el entorno de radiación más bajo que necesita para sobrevivir y es casi seguro que tendrá una vida útil de >> 2 años.

Respuestas (3)

Solo suposiciones pero:

  • ¿Evitando el encuentro en órbita y el equipo adicional que se necesita?
  • ¿Amortizar el costo de elevación de las cosas que escalan sublinealmente?

Además, a primera vista, no parece que estén pensando en poner varias cargas útiles importantes en un solo propulsor de gran tamaño.

Entonces, ¿crees que están hablando de un solo componente de 120 toneladas?
@DonBranson Dado que el N1 tiene una carga útil de 100T a LEO y el Saturn V puede hacer 130T, creo que no sería irrazonable. Dado un refuerzo de este tipo, consideraría cosas como un telescopio espacial de 15 m o una misión a Marte con varios vehículos. --- OTOH, si quieres esa clase de refuerzo, ¿por qué no simplemente actualizas un poco los diseños de SV?
La NASA también estaría sesgada hacia proyectos grandes y distintivos en parte debido a la naturaleza política de su financiación (ser espectacular alimenta el orgullo nacional --los políticos ganan votos diciendo "Apoyé el pastel de manzana^W^Qesa magnífica misión espacial"--y gastando dinero en más estados: "Traje empleos a nuestro justo estado"), especialmente con los servicios de lanzamiento comercial cada vez más capaces en áreas de menor inversión y más rentables.
Además, simplifica la construcción, reduce los problemas de naves espaciales tipo origami, conectores, etc.
Re: servicios de lanzamiento comercial -> "¡Apoyo el camino capitalista!"
"¿Amortizar el costo de elevación de las cosas que escalan sublinealmente?" No estoy seguro de lo que quieres decir. La relación superficie/volumen crece con el tamaño. Esta es una economía de cohetes más grandes.
Pero hay otra amortización que favorece a los cohetes pequeños. Tasa de vuelo. Con una alta tasa de vuelo, los costos de diseño y desarrollo se pueden amortizar en muchas unidades. Cuando la tasa de vuelo es una vez al año (como con el SLS), es probable que cada cohete cubra una gran fracción de los costos de desarrollo.
@HopDavid, ejemplos extremos de costos <O(n): la computadora de guía probablemente cuesta lo mismo para la mayoría de los cohetes. Un ejemplo más relevante: es probable que los costos del servicio de soporte de las instalaciones de lanzamiento tengan muchos elementos de línea de costo fijo por lanzamiento.

Actualmente hay muchos sistemas de lanzamiento disponibles en el mundo para el rango de 10t - 20t, pero ninguno que pueda llevar más de 23 toneladas a la órbita terrestre baja. El SLS, sin embargo, tendrá una capacidad LEO de 70t - 130t. Eso abriría un segmento de mercado completamente nuevo en el que ni la ESA ni Roskosmos pueden ofrecer nada.

Sin embargo, hay otro jugador que emerge en el mercado de los sistemas de lanzamiento y que actualmente está desarrollando un cohete con capacidad LEO en esa escala: China con su Gran Marcha 9. Dejar ese mercado exclusivamente a los chinos podría ser un movimiento peligroso de un punto de vista geopolítico. Que los chinos tengan el monopolio mundial del lanzamiento de 100 toneladas en órbita sería un gran problema para los intereses internacionales de Estados Unidos.

¿Qué mercado? Usar un HLV para entregar sats es como usar un camión Mack para entregar pizza. Lo mismo ocurre con la entrega de suministros a la ISS. Si quisiéramos enviar humanos más allá de LEO, existen alternativas a HLV. Por ejemplo , ulalaunch.com/site/docs/publications/…

Del artículo:

En muchos lugares se lo ha denominado burlonamente como el "Sistema de lanzamiento del Senado" porque se está diseñando y construyendo de una manera muy distribuida, con el trabajo distribuido entre muchos contratistas diferentes en muchos estados diferentes.

Eso lo dice por mí. El SLS es un programa de trabajo que proporciona empleo en las áreas que representan los senadores. También conocido como cerdo.

Esa es necesariamente la forma en que los gobiernos hacen las cosas. Así que creo que es una crítica irrelevante, solo afirma lo obvio. Es SLS, otro programa gubernamental de cohetes pequeños tan ineficiente, o ningún programa de cohetes gubernamentales. Personalmente, espero con ansias el enorme SLS. El sector privado o las agencias espaciales extranjeras mucho más pequeñas nunca desarrollarían un levantamiento tan pesado, así que es la NASA o nadie. Una vez que exista, habrá presión política para inventar misiones, y eso será emocionante.
* El sector privado o las agencias espaciales extranjeras mucho más pequeñas nunca desarrollarían una carga tan pesada, así que es la NASA o nadie". Correcto, la NASA o nadie. Un mercado competitivo necesita varios proveedores. Un monopolio de un solo proveedor tiene menos incentivos para mantener bajos los De hecho, si se trata de un contrato de costo incrementado, tienen incentivos para aumentar los costos. "Una vez que exista..." No hay garantía de que existirá. Los cohetes Ares no se cumplieron. "Habrá presión política para inventar misiones". "Hasta ahora, la presión política no ha proporcionado la financiación necesaria.
Tal vez los militares quieran el SLS para alguna misión secreta de monstruos. Y cuando el ejército estadounidense quiere algo, los costos se ignoran por completo como parámetro en la toma de decisiones. Quiero decir, gobiernan el gobierno, nadie más tiene algo que decir sobre lo que hacen o no hacen los militares. Y para que se vea mejor, a la NASA se le podría permitir usarlo una o dos veces para misiones científicas o humanas.
"Tal vez los militares quieren el SLS para alguna misión secreta de monstruos" Especulación sin fundamento. Además, el ejército tiene su propio programa aeroespacial en.wikipedia.org/wiki/Air_Force_Space_Command
Sí, es terriblemente obvio que nuestros representantes electos cuidan de sus electores. Pero cuando lo hacen a expensas de un bien mayor, eso es cerdo. En este momento, el Senador Shelby y otros están tratando de proteger el statu quo de advenedizos como SpaceX o Blue Origin. Al igual que el senador Owen Brewster trató de proteger a sus partidarios de ese advenedizo Howard Hughes. en.wikipedia.org/wiki/Owen_Brewster#Opposition_to_Howard_Hughes
¿Cuál es la ventaja de usar un sistema SLS en lugar de una serie de pequeños cohetes de elevación?
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