SpaceX (1/2)

Giwa a écrit:En tout cas j'ai l'impression que Space X nous joue un film à l'envers en commençant par le dernier épisode : l'approche finale et l'atterrissage

Je ne suis pas de cet avis.
Je trouve leur approche très pragmatique. Ils commencent par accumuler de l'expérience sur la phase la plus sensible tout en maîtrisant le budget.
Le Grasshopper est un engin leur permettant de faire de nombreux essais, d'affiner leurs algorithmes et d'en tester les limites avant d'appliquer leur savoir faire sur la Falcon 9.
Si le Grasshopper se crash, ils ne perdront qu'un gros bidon équipé d'un seul moteur Merlin. Si ils utilisaient directement un étage de F9, en cas d'erreur (et Elon Musk lui même s'attend a créer "quelques cratères" avec ce programme), ça leur couterait un premier étage complet et ses 9 moteurs.

Giwa a écrit: ...
En tout cas pour le premier étage , cette masse supplémentaire n'est à transporter que pour un delta V de l'ordre de 1 à 2 km/s et pour une hauteur d'un cinquantaine de km peut-être ...

MrFrame a écrit:

montmein69 a écrit:Il faudrait retrouver le profil de vol de la Falcon 9 pour préciser la vitesse atteint pas le premier étage au moment du largage et à quelle altitude.
Sidjay, parlait-lui de "désorbitation" de l'étage , sans doute un abus de langage .... mais la hauteur atteinte pourrait être plutôt proche de 100 km et la vitesse nettement plus élevée.

Concernant la vitesse, j'avais lu que le premier étage de la Falcon 9 v1.0 atteignait mach 10 lors de la séparation. Pour la Falcon 9 v1.1 (prochain lancement à venir, normalement), la séparation se fera à mach 6. Ce changement a été fait pour pouvoir rendre possible à l'avenir le retour du 1er étage sur son lieu de décollage, comme prévu dans les plans de SpaceX.
Pour l'altitude, je ne sais pas.

Mach 6 correspond à 2 km/s : http://www.unitjuggler.com/convertir-speed-de-Ma-en-ms.html

C’est juste à la borne supérieure de l’intervalle que j’avais supposé.

Reste à voir l’altitude.

Giwa a écrit:

Reste à voir l’altitude.

Le press-kit de CRS2 indique une séparation du premier étage à 80KM/3Mn de vol.

The remaining engines will cut off around 3 minutes into the flightan event known as main engine cutoff, or MECO.
At this point, Falcon 9 is 80 kilometers (50 miles) high, traveling at 10 times the speed of sound. Five seconds after
MECO, the first and second stages will separate.

http://www.spacex.com/downloads/crs2-press-kit.pdf

Rien ne dit que le futur lanceur utilisera le même profil de vol que l'actuel F9.

MrFrame a écrit:

Giwa a écrit:En tout cas j'ai l'impression que Space X nous joue un film à l'envers en commençant par le dernier épisode : l'approche finale et l'atterrissage

Je ne suis pas de cet avis.
Je trouve leur approche très pragmatique. Ils commencent par accumuler de l'expérience sur la phase la plus sensible tout en maîtrisant le budget.
Le Grasshopper est un engin leur permettant de faire de nombreux essais, d'affiner leurs algorithmes et d'en tester les limites avant d'appliquer leur savoir faire sur la Falcon 9.
Si le Grasshopper se crash, ils ne perdront qu'un gros bidon équipé d'un seul moteur Merlin. Si ils utilisaient directement un étage de F9, en cas d'erreur (et Elon Musk lui même s'attend a créer "quelques cratères" avec ce programme), ça leur couterait un premier étage complet et ses 9 moteurs.

Effectivement ce Grasshopper n'est qu'un labo fusée ambulant et ne peut par une évolution directe conduire au premier étage du Falcon réutilisable.
Et ainsi il maitrise comme vous dites leur budget tout en acquérant l'expérience nécessaire.

Sinon la partie la plus intéressante de cette piécette est bien la phase de retour (la marche arrière) et l’atterrissage, n'est-ce pas ?

Une vieille interview de E Musk de Fev 2012 donne quelques précisions intéressantes sur le sujet :
http://www.popularmechanics.com/science/space/

+ Une des clés pour la récupération du 1er étage est bien de réduire la vitesse de séparation de Mach 10 à Mach 6 (comme précisé plus haut).
+ Cela implique de grossir le 2eme étage pour compenser la perte de Delta V et entraine une réduction de charge Utile d'environ 40%.
+ Mais le gain financier apporté par la réutilisation des étages compense largement la réduction de la CU. Cela d'autant plus que la fréquence de tir augmente.
+ Enfin la récupération des boosters de la Falcon heavy devrait être encore plus simple, leur vitesse de séparation étant encore plus faible que Mach 6 pour l'étage central.

Quand est-il de la fatigue structurelle du premier étage ?
Dans tous les cas, il doit être renforcé pour encaisser des variations : 0 - mach10 - 0 - mach 10 etc... Combien de réutilisations sont-elles espérées ?
Combien vont couter les contrôles pour vérifier qu'une méchante fissure n'est pas apparue quelque part ?
Les expériences précédentes (navette, ariane 5 ) n'ont pas montré que la récupération d'étage ou de boosters était rentables.
Wait and see...

cosmiste a écrit:Une vieille interview de E Musk de Fev 2012 donne quelques précisions intéressantes sur le sujet :
http://www.popularmechanics.com/science/space/

+ Une des clés pour la récupération du 1er étage est bien de réduire la vitesse de séparation de Mach 10 à Mach 6 (comme précisé plus haut).
+ Cela implique de grossir le 2eme étage pour compenser la perte de Delta V et entraine une réduction de charge Utile d'environ 40%.
+ Mais le gain financier apporté par la réutilisation des étages compense largement la réduction de la CU. Cela d'autant plus que la fréquence de tir augmente.
+ Enfin la récupération des boosters de la Falcon heavy devrait être encore plus simple, leur vitesse de séparation étant encore plus faible que Mach 6 pour l'étage central.

fredB a écrit:Quand est-il de la fatigue structurelle du premier étage ?
Dans tous les cas, il doit être renforcé pour encaisser des variations : 0 - mach10 - 0 - mach 10 etc... Combien de réutilisations sont-elles espérées ?
Combien vont couter les contrôles pour vérifier qu'une méchante fissure n'est pas apparue quelque part ?
Les expériences précédentes (navette, ariane 5 ) n'ont pas montré que la récupération d'étage ou de boosters était rentables.
Wait and see...

Sans doute que les 40% de perte de C.U correspondent au tout : propergols supplémentaires, structure à configuration évolutive et son renforcement

Je trouce cei :

http://www.lemonde.fr/technologies/video/2013/03/13/grasshopper-la-fusee-qui-decolle-et-se-repose_1846950_651865.html

impressionnant (un petit air de déjà vu dans "on a marché sur la lune" d'Hergé)

@+

cosmiste a écrit:

+ Une des clés pour la récupération du 1er étage est bien de réduire la vitesse de séparation de Mach 10 à Mach 6 (comme précisé plus haut).
+ Cela implique de grossir le 2eme étage pour compenser la perte de Delta V et entraine une réduction de charge Utile d'environ 40%.

40 % de CU en moins .... c'est plutôt colossal. D'autant que si on veut avoir le marché des satellites prévisibles, il faudra tabler au minimum sur une capacité de 6T en GTO environ (ce qui fait l'objet de discussions véhémentes dans le FIL sur la future Ariane 6 où pour certains l'Europe est à côté de ses pompes, et où Space X va manger tout cru Arianespace :affraid: )
Donc si on consacre 40 % à la récupération du premier étage ... il faudrait une capacité de 6 x 1,40 = 8,4 T .... pfouuuu ! concurrencer le PPH européen ne sera pas forcément aussi aisé sur le terrain que dans les discours

Profitons des essais du Grasshopper c'est sympa à voir .... et wait and see pour la crédibilité technique et financière du concept.

Sait-on si le grasshopper du test est lesté ? Parce qu'il manque pas mal de chose par rapport à un vrai 1er étage (comme 8 Merlins inactifs par exemple ;) ) !!

montmein69 a écrit:

Donc si on consacre 40 % à la récupération du premier étage ... il faudrait une capacité de 6 x 1,40 = 8,4 T .... pfouuuu ! concurrencer le PPH européen ne sera pas forcément aussi aisé sur le terrain que dans les discours

Profitons des essais du Grasshopper c'est sympa à voir .... et wait and see pour la crédibilité technique et financière du concept.

Tu veux plutôt dire qu'un lanceur classique de masse équivalente aurait une capacité de 8,4 t... Parce que ton hypothèse initiale était que l'on avait besoin d'une capacité de 6 t.

montmein69 a écrit:
40 % de CU en moins .... c'est plutôt colossal. D'autant que si on veut avoir le marché des satellites prévisibles, il faudra tabler au minimum sur une capacité de 6T en GTO environ (ce qui fait l'objet de discussions véhémentes dans le FIL sur la future Ariane 6 où pour certains l'Europe est à côté de ses pompes, et où Space X va manger tout cru Arianespace :affraid: )
Donc si on consacre 40 % à la récupération du premier étage ... il faudrait une capacité de 6 x 1,40 = 8,4 T .... pfouuuu ! concurrencer le PPH européen ne sera pas forcément aussi aisé sur le terrain que dans les discours

Attention, c'est 40% en moins par rapport à la CU de base, donc les 10t en LEO deviennent 6t, et 40% c'est sans doute optimiste.
Mais même s'il faut multiplier par 2 ou 3 la puissance pour conserver la même charge utile, si le lanceur devient aussi réutilisable qu'un avion à terme, cela réduirait terriblement les coûts de lancement. C'est sans doute pas pour tout de suite, mais ça parait largement faisable d'ici 2020-2030 et spacex est bien lancé.

A cause de cette réduction de CU, je pense que le concept de ré-utilisabilité ne deviendra intéressant que sur Falcon Heavy. C'est à mon avis l'idée que suit SpaceX.

Autant la capacité de 50t en LEO du lanceur FH "jetable" peut paraître démesuré, autant les 25-30t qu'atteindrait une falcon Heavy réutilisable rentre dans la moyenne des autres lanceurs lourds.

Concernant la capacité en GTO, Falcon 9 manque aujourd'hui cruellement d'un 2 ème étage cryo performant, cela coule ses performances par rapport à un étage Ariane/ESC ou les Atlas/Delta/Centaures pour le transfert géostationnaire.
Avec 25-30t en LEO, ce n'est plus un handicap pour la Falcon Heavy réutilisable. Il y a largement de quoi surcharger le 2ème étage actuel en carburant kerolox et livrer à vue de nez 10-15t en GTO.
Cela concurrence largement les autres lanceurs en terme de masse.
Alors si la réutilisabilité fait tomber les prix...

On peut toujours se projeter sur du plus gros, du plus puissant, du plus compliqué ... de toute façon ce sera à coup sûr une projection dans l'avenir .... et on n'aura pas la preuve par 9 sous les yeux avant un bail.

Simple remarque : la Falcon Heavy .... ce devrait-être cela :



Il faudra donc tripler ... les dispositifs de récupération (un par core ?) pour récupérer le "premier étage" .

Les falcon 9 d'aujourd'hui sont conçues pour être jetables et pas trop chères grâce à une production en grande série (moteurs notamment)
Mais le jour où tout ou partie de la fusée sera réutilisable, il n'y aura plus de production de masse de composants jetables, ils devront forcément passer à une production en petite série de composants qui pourront et même devront être plus chers, fiables et performants.

Bref, ils font des vidéos avec des dispositifs de récupération sur leurs fusées actuelles pour des raisons évidentes de com, mais il est quasi certain que leur éventuelle future fusée récuparable n'aura presque rien en commun avec une falcon 9 ou falcon 9 heavy. Ils devront concevoir des moteurs différents et une fusée différente, optimisée pour un modèle économique à l'opposé du modèle actuel.

Spacex ne fait pas de l'empirisme à la petite semaine mais de l’expérimentation cumulative basée sur des modèles.
En d'autres termes un jeu de poupées russes continu où l'on consolide une étape tout en développant la suivante.
Cela permet de paralléliser et d'éviter les gap/choix lourdingues.

Le grasshopper n’échappe pas à la règle et sera entièrement basé sur la F9, elle même conçue avec la réutilisation en tête depuis le début.
À ce propos la F9 est désormais terminée, le merlin 1D est réutilisable et le design accepte une surcharge, ce n'est pas du virtuel.

L'animation 3D approximative a été développée vite fait en externe, pour illustrer le projet.
Ils ont bien sûr leurs modèles et savent qu'il y a une possibilité théorique.

C'est un projet d'environ 5 ans et un vol supersonique est prévu pour ... cette année.

Laïka a écrit:À ce propos la F9 est désormais terminée, le merlin 1D est réutilisable et le design accepte une surcharge, ce n'est pas du virtuel.

La F9 v1.0 est certes terminée mais elle sera remplacée par la Falcon 9 v1.1 qui utilisera le merlin 1D. La Falcon Heavy utilisera aussi l'architecture v1.1 et le moteur 1D.



Voila à quoi ressemblera les deux lanceurs qui seront le fer de lance de SpaceX dans les prochaines années.

(à prendre au 100eme degré)
Chez spacex ont sait s'amuser, mais on fait surtout le boulot!
(ici Musk vend les mérites de sa société en participant à une émission américaine, visiblement axée vulgarisation scientifique.)

Le moteur Merlin 1D (équipant la Falcon 9 1.1) a été qualifié. 28 tests pour un total de 1970 secondes de fonctionnement (l’équivalent de 10 vols) :

https://spacex.com/press.php?page=20130320

https://twitter.com/SpaceX/status/314410250574897152

En tout cas les superlatifs pour s'auto-congratuler ne manquent pas ....

The Merlin 1D builds on the technology of the Merlin engines used on the first five flights of Falcon 9. With nine Merlin 1Ds on the first stage, the Falcon 9 rocket will produce nearly 1.5 million pounds of thrust in a vacuum. The Merlin 1D has a vacuum thrust-to-weight ratio exceeding 150, the best of any liquid rocket engine in history. This enhanced design makes the Merlin 1D the most efficient booster engine ever built, while still maintaining the structural and thermal safety margins needed to carry astronauts. Additionally, the new engine is designed for improved manufacturability by using higher efficiency processes, increased robotic construction and reduced parts count.
.../cut/....
SpaceX designs, manufactures, and launches the world's most advanced rockets and spacecraft.

On leur souhaite évidemment un vol inaugural réussi ... et on verra dans la durée, combien de vols effectifs successifs pourront être assurés par les mêmes moteurs.

montmein69 a écrit:En tout cas les superlatifs pour s'auto-congratuler ne manquent pas ....

The Merlin 1D has a vacuum thrust-to-weight ratio exceeding 150, the best of any liquid rocket engine in history. This enhanced design makes the Merlin 1D the most efficient booster engine ever built

Tu as oublié de souligner la partie "rapport poussée/poids de 150" qui est à l'origine de "l'auto-congratulation". Existe-t-il un moteur plus efficace sur ce point ?

Et l'ISP est de combien ?

vidéo du teste

Griffon a écrit:Le moteur Merlin 1D (équipant la Falcon 9 1.1) a été qualifié. 28 tests pour un total de 1970 secondes de fonctionnement (l’équivalent de 10 vols)

Il serait aussi intéressant de savoir combien de moteurs ont été utilisés pour faire ces 1970 secondes, et quel est le record pour un seul moteur, vu que ces moteurs sont censés être conçus pour être réutilisables.

montmein69 a écrit:En tout cas les superlatifs pour s'auto-congratuler ne manquent pas ....

Faudrait-il qu’ils s’auto-flagellent ? C’est quand même pas mal, ces essais qui viennent d’avoir lieu !