¿Por qué siempre lanzamos solo una sonda? [duplicar]

Juno me hizo pensar nuevamente en escalar y maximizar el rendimiento de las misiones de exploración espacial. Parece extraño que (con la notable excepción de los rovers de Marte) nosotros (como en la humanidad) siempre comencemos cada sonda una vez y luego, más o menos, desechemos el diseño. Dada la gran inversión inicial (supuestamente mil millones de dólares para Juno) y la larga latencia entre el inicio y los resultados científicos, ¿por qué no invertimos un poco más (supongo que aproximadamente el 10 %) para lanzar una segunda o tercera prueba de la misma? ¿diseño? Después de todo, la producción y el lanzamiento no pueden ser tan costosos como el diseño y el control. Por este motivo podríamos visitar todos los grandes planetas exteriores por menos del doble del costo.

Las ventajas serían claras: una segunda sonda podría proporcionar redundancia en el caso de un problema inesperado (mezcla de unidades métricas/imperiales, radiación, micrometeoritos, etc.) una tercera sonda podría lanzarse a un objetivo diferente (es decir, Saturno) y, aunque posiblemente no estar diseñado de manera ideal aún arroja resultados interesantes y, dados los diferentes tiempos de viaje y las ventanas de lanzamiento, hace un mejor uso de la infraestructura de control nacida en la tierra.

¿Es esto realmente solo una cuestión de financiación (es decir, el presupuesto es lo más ajustado posible) o hay una razón más fundamental detrás de esto?

editar: solo para aclarar, no estoy hablando de producción en masa. Estoy hablando de compartir el costo común entre algunas variantes (quizás hasta una docena) del mismo diseño de sonda. Mi pregunta es: ¿Cuánto se podría ahorrar cuando se reutiliza un diseño y por qué parece que no tanto?

"... ¿para lanzar una segunda o tercera sonda del mismo diseño?... Por este motivo, podríamos visitar todos los grandes planetas exteriores por menos del doble del costo". Las sondas para diferentes planetas tendrían diferentes requisitos de calefacción/refrigeración, diferentes cantidades de protección contra la radiación, antenas diseñadas para esa distancia... Como tal, tendría sentido adaptar la sonda al entorno esperado. Entonces no, esa lógica está muy lejos, también creo que su estimación "(supongo que aproximadamente el 10%)" es, como la mayoría de las estadísticas, inventada en el momento (además de ser muy optimista).
Una segunda sonda con el mismo diseño no proporcionaría redundancia contra las unidades de mezcla (y otros problemas de software), problemas de diseño de hardware.
"invierta un poco más (supongo que aproximadamente el 10%) para lanzar una segunda o tercera sonda del mismo diseño" Estoy bastante seguro de que los costos de lanzamiento, los costos de control de la misión en curso y probablemente algunos otros, aumentarían el costo total en un poco más del 10% si lanzó varias sondas. Recuerde que no hay Acme Spacecrafts Ltd para comprar una sonda lista para usar donde todo lo que tiene que hacer es elegir una en su extenso catálogo o tienda web; Las sondas se fabrican básicamente desde cero, ¡con mucho trabajo manual involucrado!
@MichaelKjörling: No existe Acme Spacecrafts Ltd , pero ¿qué pasa con el depósito de chatarra de Jebediah Kerman ?
@TimČas Siéntete libre de visitar mi garaje. Tercero a la derecha después de la Gran Mancha Roja. Puede que encuentres algo útil.
"Se podría lanzar una tercera sonda a un objetivo diferente (es decir, Saturno) y, aunque posiblemente no esté diseñado de manera ideal" , ya se ha ido aquí. Estas cosas deben ser 100 coma cero cero cero por ciento perfectas para ser sensatas. Nadie invertiría los tremendos costos (restantes) sabiendo que un pequeño instrumento fuera de especificación podría poner en peligro toda la misión.
Curiosamente, en realidad hicimos esto con el Programa Viking y aterrizamos dos módulos de aterrizaje prácticamente idénticos en Marte. Tendría que investigar los desgloses de costos para ver qué tipo de porcentaje se destinó al diseño general, pero me imagino que no es tan alto como cree y el lanzamiento/construcción sigue siendo la mayor parte del costo.
En los primeros días de la exploración espacial, este era a menudo el caso; la mayoría de las sondas se lanzaron en conjuntos, en caso de que una fallara. Por ejemplo, las misiones Mariner enviadas a Marte fueron emparejadas; Mariner 3 falló, pero Mariner 4 tuvo éxito. Sin embargo, en aquellos días, las posibilidades de fracaso eran extremadamente altas; Hoy en día, sabemos lo que hacemos y nuestra tasa de fracaso es muy baja.

Respuestas (1)

Definitivamente no tiramos el diseño. Lo mejoramos, manteniendo lo bueno, mejorando lo débil, descartando lo malo y agregando lo nuevo y prometedor.

El lanzamiento es caro. El control es costoso y debe realizarse por artículo, no solo por diseño. La construcción tampoco es exactamente pan comido.

La estimación de costos para naves científicas y experimentales es:

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abreviaturas utilizadas:

  • Seguimiento y comando de telemetría TT&C
  • Subsistema de determinación y control de actitud ADCS
  • Subsistema de energía eléctrica EPS
  • Integración, ensamblaje y prueba de IA&T
  • SE/PM ingeniería de sistemas/gestión de programas

Ahorraría mucho en SE/PM y algo en IA&T. El resto, para dos sondas es casi el doble (los descuentos por duplicar las compras o agilizar la construcción pueden aplicarse o no), y eso incluso no incluye el costo de lanzamiento (puro duplicado). El costo de mantenimiento de la misión se reduciría, pero luego... obtendríamos principalmente duplicados de la ciencia. Las misiones se adaptan por destino; no tiene sentido enviar a Venus la copia exacta de una sonda destinada a Júpiter, para que los beneficios no se dupliquen; aumentarían, pero no tanto como usted parece pensar.

Entonces, desafortunadamente, su suposición del 10% está muy lejos. La cifra del 60-80 % es mucho más probable, y los beneficios no justificarían por completo el gasto.

Y con el presupuesto disponible, desafortunadamente, "menos del doble del costo" significa de hecho "casi reducir a la mitad el presupuesto por embarcación". No significa que obtengamos el doble de ciencia por misión; ¡significa que estamos obteniendo la mitad de la ciencia por sonda! Dividir el presupuesto significará menos instrumentos, menos delta-V, menos todo por oficio.

Entonces, definitivamente no vale la pena.

Sin embargo, hay una opción en la que eso tiene sentido: una misión fallida. RUD en la plataforma de lanzamiento, falla crítica de la sonda, no llega al destino. Por supuesto, se aplicarían nuevas mejoras y soluciones a los problemas detectados, pero construir una sonda muy similar para el relanzamiento tiene mucho sentido... si puede encontrar dinero para ello.

Gracias por la respuesta en profundidad. Si estas estimaciones se aplican a Juno, eso significa que la NASA paga aproximadamente 100 millones de dólares por 60 m² de paneles solares, baterías de litio de 110 Ah y el cableado y el control necesarios. Peor aún, están pagando aproximadamente 80 millones de dólares solo por la estructura. Ese es el precio de un lanzamiento LEO. Guau.
@choeger: Eso no es del todo así; estos gráficos son solo para naves, no para la misión en su conjunto, también los instrumentos científicos pueden variar mucho en precio, algunos sensores pueden ser 100 , s o metro mi a r mi 100 millones No importa la propulsión, que costará un orden de magnitud más para ese tipo de misión. Consulte el documento vinculado para comparar Galileo con embarcaciones más pequeñas. Y para Juno, trabajando en paneles solares, no RTG, a la distancia de Júpiter, realmente no me sorprendería si el costo del sistema de energía fuera tan alto .
oh, también, tome los precios de los componentes desde el momento en que se construyó la embarcación, no desde el momento de la llegada. El precio de los paneles solares bajó bastante desde el lanzamiento. Y no son solo paneles. Baterías que van a sustentar la sonda en la sombra de Júpiter, años después de la fecha de fabricación, sistemas de control y regulación que deben funcionar en la radiación de Júpiter, redundancia para todo lo que importa y que no sea demasiado pesado para ser duplicado...
Si es solo la nave, ¿qué fracción es esa del costo total de la misión?
@choeger: Necesitaría profundizar en las fuentes y, lamentablemente, no tengo el tiempo en este momento; tal vez alguien más responda, o si tiene paciencia, se puede encontrar mucho en ese documento que vinculé.
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