[SpaceX] Durée de fonctionnement du 1er étage de Falcon-9

Ce graphique présente les occurrences des durées de fonctionnement du premier étage Falcon-9 (MECO) et le type de récupération tenté.

Il couvre les lancements depuis décembre 2015 (inclus) jusqu'au prochain lancement, celui de Zuma, pour lequel la durée de fonctionnement sera la plus courte.

Le retour au site de lancement à Vandenberg n'étant pas encore autorisé, seuls des retours sur barge ont été tentés pour des lancements depuis la côte ouest.

Depuis le KSC :
- de 2'16" à 2'25" : retour sur LZ1
- de 2'30" à 2'38" : retour sur barge
- à partir de 2'42" : pas de récupération

Depuis décembre 2015, les seuls lancements pour lesquels il n'y a pas eu de tentative de récupération ont été des tirs depuis la côte est visant une GTO pour des satellites de masse supérieure à 5500 kg.

Intéressant !

Je crois que la décision LZ1/barge dépend aussi du profil de la trajectoire (altitude vs. vitesse de déplacement horizontal).

Ces données renvoient à un argument utilisé fréquemment contre la réutilisabilité, à savoir l'impact sur la capacité d'emport. Je crois qu'il y a toujours eu un contre-sens sur ce point : en effet, d'une part, la réu est toujours optionnelle (i.e. on peut toujours décider de rester en mode consommable pour une mission donnée si le client veut payer le prix), ce qui est donc un élément de flexibilité ; d'autre part, et surtout, le lanceur est conçu pour être réutilisable ; donc le carburant nécessaire n'est pas une "perte" mais une caractéristique même du fonctionnement. 

Dès lors, il faut toujours mettre en face (i) le coût d'opportunité (moins de CU, typiquement un second satellite, voire plusieurs minisats) et (ii) l'avantage (récupérer un étage qu'on peut réutiliser sans avoir à le payer de nouveau).

ReusableFan a écrit:[...] en effet, d'une part, la réu est toujours optionnelle (i.e. on peut toujours décider de rester en mode consommable pour une mission donnée si le client veut payer le prix), ce qui est donc un élément de flexibilité [...]

Possible, mais dans la pratique, cette flexibilité n'est pas utilisée : tous les lancements en version consommable ont été faits avec une charge utile qui ne permettait pas de tenter la récupération.

Quel serait pour le client l'intérêt d'un SECO avec beaucoup de carburant restant plutôt qu'un MECO avec beaucoup de marge ?

La seule flexibilité qui semble mise en pratique est de viser une GTO classique ou une SSTO quand le lanceur le permet...

David L. a écrit:

ReusableFan a écrit:[...] en effet, d'une part, la réu est toujours optionnelle (i.e. on peut toujours décider de rester en mode consommable pour une mission donnée si le client veut payer le prix), ce qui est donc un élément de flexibilité [...]

Possible, mais dans la pratique, cette flexibilité n'est pas utilisée : tous les lancements en version consommable ont été faits avec une charge utile qui ne permettait pas de tenter la récupération.

Quel serait pour le client l'intérêt d'un SECO avec beaucoup de carburant restant plutôt qu'un MECO avec beaucoup de marge ?

La seule flexibilité qui semble mise en pratique est de viser une GTO classique ou une SSTO quand le lanceur le permet...

Il me semble en effet que la flexibilité est la suivante : avec un même lanceur, tu peux soit offrir un lancement GTO au max de la puissance en consommable (exemple, Intelsat 35e en juillet 2017 à 6,7 tonnes - mais Wiki dit 8,3 tonnes max), soit offrir un lancement GTO moins lourd mais réutilisable (5,5 tonnes max).

Bien sûr, on peut imaginer, ensuite, qu'à terme le prix ne sera pas le même : 60 millions par exemple pour un lancement consommable, et à terme par exemple 30/40 en réutilisable.

Là où c'est nettement plus flexible c'est que si le lanceur est uniquement consommable, tu dois forcément offrir le prix "unique" à tout le monde, quelle que soit la charge utile (puisque tu perds la premer étage). La riposte est, comme on sait, le lancement double, mais ce mode n'est pas très flexible car il faut aligner les deux bonnes CU, lesquelles doivent attendre un créneau unique.

Par ailleurs, si SX maîtrise bien ces coûts à terme ET arrive à garder une marge importante (en fonction de l'état de la concurrence), ils peuvent envisager de lancer des charges utiles peu lourdes et faire payer moins cher (i.e. pas partir "à plein"), et pourtant gagner quand même de l'argent sur le lancement. Il y a donc là une source de flexibilité commerciale.

ReusableFan a écrit:Il me semble en effet que la flexibilité est la suivante : avec un même lanceur, tu peux soit offrir un lancement GTO au max de la puissance en consommable (exemple, Intelsat 35e en juillet 2017 à 6,7 tonnes - mais Wiki dit 8,3 tonnes max), soit offrir un lancement GTO moins lourd mais réutilisable (5,5 tonnes max).

Les lanceurs de SpaceX en version consommable ou récupérable ne sont pas les mêmes. Il y a non seulement les pieds et les ailettes en moins, mais il y a aussi des RCS en moins, un circuit hydraulique en moins et des renforts en moins. Un premier étage récupérable ne peut pas offrir de mission à haute performance sans le modifier profondément.

Space Opera a écrit:

ReusableFan a écrit:Il me semble en effet que la flexibilité est la suivante : avec un même lanceur, tu peux soit offrir un lancement GTO au max de la puissance en consommable (exemple, Intelsat 35e en juillet 2017 à 6,7 tonnes - mais Wiki dit 8,3 tonnes max), soit offrir un lancement GTO moins lourd mais réutilisable (5,5 tonnes max).

Les lanceurs de SpaceX en version consommable ou récupérable ne sont pas les mêmes. Il y a non seulement les pieds et les ailettes en moins, mais il y a aussi des RCS en moins, un circuit hydraulique en moins et des renforts en moins. Un premier étage récupérable ne peut pas offrir de mission à haute performance sans le modifier profondément.

Je suis supris. J'ai regardé et en effet Intelsat 35e emploie par exemple un premier étage modifié - je ne savais pas (je pensais qu'ils se contentaient de pas mettre les jambes et les grid fins). Bien vu ! Bon après je ne sais pas dans quelle mesure les modifications sont onéreuses, ou si au contraire l'étage ainsi modifié est moins cher. En tous, le design de base est quand même très proche. 

https://www.flickr.com/photos/spacex/35359372730/

Remarquons que ,une fois la FH en service , en toute logique on ne devrai plus voir de f9 consommable!
Toute charge trop lourde pour la f9 réutilisable devrai être lancé sur FH. Non?

Donc, pour toi, lancer une FH dont on récupère les 3 cores coûte moins cher que F9 consommable ?
D'autres avis, car cela me parait étrange...

Ben. Si on peut lancer jusqu'à 8 tonnes gto avec f9 consommable pour moins cher que sur FH et que FH réutilisable ne peut pas lancer beaucoup plus (10t? Ou12t?),quel est son intérêt ?

Wakka a écrit:Donc, pour toi, lancer une FH dont on récupère les 3 cores coûte moins cher que F9 consommable ?
D'autres avis, car cela me parait étrange...

Si à terme un premier étage est capable de faire 10 vols sans aucune maintenance (objectif annoncé), cela n'est pas aberrant. Il faut juste que le surcoût d'une campagne de lancement de FH par rapport à celui d'une F9 soit inférieur au coût de construction d'un premier étage, ce qui semble logique.

Craps a écrit:Ben. Si on peut lancer jusqu'à 8 tonnes gto avec f9 consommable pour moins cher que sur FH et que FH réutilisable ne peut pas lancer beaucoup plus (10t? Ou12t?),quel est son intérêt ?

la réponse est simplement le prix du premier étage.
Un étage jetable coûte cher même s'il est fait pour!
Une FH est certes cher mais si les deux  latéraux sont facilement récupérés sur le site de lancement et le central ensuite en mer, c'est celui qui supporte le plus gros des stress de structures lors des lancements, il faut voir quel sera le coût de remise en état.
Pour moi le coût sera surement plus élevé pour le corps central mais bien moins élevé qu'un jetable.

Il n'y a pas que le coût de maintenance a prendre en compte, prenons des hypothèses simple même si les chiffres sont faux

imaginons qu'une faclon9 jetable ai les mêmes capacitées qu'une faclon H dont on récupère les trois cores. 

On coïncider que le coût du deuxième étage (sacrifié dans les deux cas) est identique pour les deux lancements, donc on le prend pas en compte

Donc pour une faclon 9 jetable, le coût de lancement se résume au coût du premier étage neuf qu'on utilise comme valeur étalon.

Pour la falcon heavy, c'est plus compliqué , il y a d'abord le coût de recupération, révision, maintenance, transport . disons que c'est 15% du prix du booster jetable donc on est a 0,45 fois le coûte d'un lancement classique.

mais il y a aussi l’amortissement du coûte de production du booster. Imaginons qu'un booster est une espérance de vie d'environ 10 lancements .L amortissement serait d'un dixième du prix de production du booster. Donc on fini avec un prix de lancement d'une falcon heavy égal a 0,75 fois une falcon 9 jetable, la récupération est rentable.

Oui mais c'est aller trop vite en besogne. imaginons qu'il y es 10 lancements sur une période de temps défini.  Pour l'hypothèse du jetable , on doit donc produire 10 booster. Pour la recuperation, on a 30 vol de booster donc 3 arriverons en fin de vie et il faudra donc les remplacer. 

Imaginons maintenant que le coût de production d'un booster se compose de 50% de prix des matière premier et 50% de coût non récurant incompressible (usine, machine, ingénieur, formation personnelle, direction, rentabilité, projet martien). en se basent sur l'hypotese du jetable on sait que les coût non récurant sur notre période  équivaut au prix de 5 étages.Or si on fait chuter la production a 3 booster, chaqu'un coûtera 0,5(matière première)+5/3 (part du coût non récurant) =2,1666 fois un lanceur jetable.

donc si on reviens au coût d’amortissement par vol de booster, on est plus a 0,1 fois un étage jetable, mais 0,1 fois un booster  réutilisable , c'est a dire 0,2166 fois un booster jetable, donc le coût de lancement sera 3* (0,15 (reutilisation de l'etage)+ 0,2166 (ammortisement))=1,0998 fois un coût de lancement classique donc c'est non rentable.

certes mes hypotheses sont prit a la louche, mais j’espère que c'est suffisamment claire pour explique pourquoi la rentabilité de la réutilisation n'est pas encore garantie.

Ce raisonnement serait plus clair si tu avais pris le temps de te relire avant d'envoyer ce post...

On sent qu'il y a de l'idée mais on comprend rien.
Moi je veux bien être un lancement (imaginons qu'on est 10 lancements) mais pas sur que je tienne le MaxQ ;-)

J ai relu pendant un demi heure mais a 23h et 7h c est pas efficace. 

Mathemathiquement sa donne :
Différence cout réutilisé -jetable(delta c)= cout lancement reu (clr)- cout lancement jetant  (clj)
Or clr= cout secondaire etage (cse) + 3x cout lancement côtés réutilisables  (clcr)
Et clj=cse + cout production cores jetable (cpcj)

Donc delta c= cse + 3 x clcr - cse -cpcj= 3x clcr - cpcj

Or cpcj = cout de production recurant (cpr)  + cout de production non recurant (cpnr)
Et clcr = cout reutlisation (cr) + cout production cores reutilisable (cpcr)/ durée de vie ( dv) 
Dont  cpcr= cpr + cpnr / nombre de booster perdue par vol (3/dv)

Donc delta c= 3x (cr + ((cpr   + dv * cpnr/ 3)/dv)) - cpr - cpnr
= 3cr + (3-dv) cpr/ dv

Pour quel la reutlisation soit rentable il faut que deltac <0
Donc cr < (dv-3) cpr/3 dv

la duree de vie est donc essentiel, mais dans un premier temps, elle risque d'être difficile a augmenté,  tablons sur 10

Donc

Cr < 7 cpr/ 30

Or il est aujourd’hui hui difficile de présumer du coût de récupération ( barge , révision, maintenance,  transport) mais dans l'industrie spatiale, les coûts de production récurent (matière première, personnel de production ) sont faibles comparer au coût non récurent (usine , machine,  personnel bureau d étude, personnel méthode,  personnel directeur,  rentabilité ).

Plus claire?

J'ai rien compris à ton calcul!

Le cout de développement est en parti payé par le contribuable via les subventions et les contrats "captifs" (lancements armée et NASA)
L'usine est aussi utilisée pour la révision des réutilisables.
Quant à l'équipe de développement à mon avis ils bossent sur plusieurs programmes pas seulement sur la falcon heavy.


SpaceX annonce un coût du premier étage représentant environ 80% du prix du lancement en jetable.
Même en compant un coût 20% plus élevé pour le corps central, si les dix tirs par corps sont respectés ça ramène le prix du tir FH à 30% environ du prix d'un corps neuf!
Donc si c'est pas trop loin de la vérité tu as deux lancement FH pour le prix d'une F9 jetable avec en plus la possibilité de lancer 2 ou 3 tonnes en plus !

Mise à jour après le succès de CRS-13 :

Mise à jour après Iridium Next 4 :



Il est intéressant de comparer les quatre lancements d'Iridium Next :

        MECO     vitesse (km/h)   altitude (km)
1       2'24"         6973            70,7
2       2'24"          
3       2'23"         6961            64,2
4       2'33"         7416            71,7

Hier, le premier étage a fonctionné 9 à 10 secondes plus longtemps que durant les lancements pour lesquels la récupération a été tentée, avec une vitesse supérieure d'environ 450 km/h au moment de la séparation.

La récupération a été tentée, sur barge, jusqu'à 2'38", soit 5 secondes de plus que le tir d'hier.

Mise à jour après le lancement de Zuma :

Mise à jour après le lancement de SES-16 / GovSat-1 :

Très intéressant merci

Bonjour
le vol de cette nuit n'a t'il pas battu un record ?

En tout cas pas le record de durée de fonctionnement en vol : 2'42" !

Thierz a écrit:En tout cas pas le record de durée de fonctionnement en vol : 2'42" !

Mais celui de la plus haute altitude atteinte par un premier étage: 168 km, oui!
Et bien sûr, celui de la plus orbite pour le Crew Dragon: 585 km.