eRomfart 2020-043, Norsk Astronautisk Forening, 19.08.2020
Dette er en nyhetsnotis opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
Pentagon-kontrakt
til ULA og SpaceX
Av Øyvind Guldbrandsen
Etter en utvelgelsesprosess som har tatt flere år annonserte Pentagon (hovedkvarteret til det amerikanske forsvarsdepartementet) 7. august at de har valgt selskapene United Launch Alliance (ULA) og SpaceX til å skyte opp sine høyest prioriterte nyttelaster i tiden 2022-2027.
Avtalen, som går under navnet National Security Space Launch, er på til sammen rundt 3,5 milliarder amerikanske dollar. ULA og SpaceX vil benytte henholdsvis Vulcan Centaur og Falcon-rakettene. Dermed slipper Pentagon omsider å være avhengige av russiske rakettmotorer for å få opp satellittene sine. De bortvalgte finalistene var Blue Origin og Northrop Grumman.
Oppskytingene gjelder satellitter for blant annet U.S. Space Force, etterretningssatellittorganisasjonen NRO (National Reconnaissance Office) og Missile Defense Agency.
Trolig dreier det seg om mellom 32 og 34 oppskytinger, det nøyaktige antallet vil avhenge av behovet. 60% av oppskytingskontraktene blir tildelt ULA, de resterende 40% SpaceX.
Pentagon vil fortsatt skyte opp små militære nyttelaster med mindre bæreraketter fra andre selskaper, eller som medpassasjerer på kommersielle oppskytinger.
ULA/VULCAN CENTAUR
ULA, som er eid 50-50 av Boeing og Lockheed Martin, har hatt Vulcan Centaur under utvikling siden 2014 og tar sikte på første oppskyting til neste år (2021), da med en sonde som skal lande på Månen. Det er meningen at ULA de nærmeste årene skal fase ut de nåværende Atlas V- og Delta IV-rakettene til fordel for Vulcan Centaur (V og IV er romertall for 5 og 4.)
Illustrasjon av hovedelementene i en Vulcan Centaur-bærerakett, her med romflyet Dream Chaser som nyttelast. Første oppskyting (med en annen nyttelast) er planlagt til 2021. (United Launch Alliance)
Vulcan Centaur vil benytte to rakettmotorer av den nyutviklede typen BE-4 i førstetrinnet. BE-4 forbrenner flytende metan (naturgass) og oksygen, som aldri tidligere har vært benyttet i bæreraketter for satellitter eller andre romfartøy. Andretrinnet vil være Centaur V, det vil si en oppgradert versjon av Centaur, som har vært benyttet i forskjellige varianter siden tidlig på 1960-tallet. Centaur forbrenner den effektive, men vanskelig håndterbare drivstoffkombinasjonen flytende hydrogen og oksygen. Fra null til seks mellomstore faststoffmotorer vil være påspent Vulcan Centaurs førstetrinn. Nyttelastkapasitet for den kraftigste Vulcan Centaur-versjonen oppgis til rundt 27 tonn til lav jordbane og 14 tonn til geostasjonær overføringsbane.
Til forskjell fra Falcon kommer Vulcan Centaur i første omgang ikke til å være gjenbrukbar. Men ULA har som intensjon å «på sikt» kunne returnere førstetrinnets rakettmotorer for senere gjenbruk. Vulcan Centaur vil ha høyere hastighet når førstetrinnet kobles fra sammenlignet med Falcon, og vil derfor være vanskeligere å returnere intakt.
SPACEX/FALCON
SpaceX har i flere år benyttet de delvis gjenbrukbare bærerakettene Falcon 9 og Falcon Heavy, og var den eneste av de fire finalistene som tilbød allerede eksisterende rakettmodeller. SpaceX tilbød ikke Starship, som selskapet har under utvikling, for denne Pentagon-kontrakten. SpaceX kommer imidlertid til å lage et nytt og lengre nyttelastdeksel for å få plass til de største nyttelastene på Falcon Heavy. Et nytt, mobilt servicetårn på 84 m skal også bygges på oppskytingsrampe 39A for å håndtere de militære satellittene.
Oppskyting av en Falcon Heavy-bærerakett. Raketten består av tre sammenkoblede Falcon 9-førstetrinn og benytter det samme andretrinnet som Falcon 9. SpaceX vil i årene 2022-2027 benytte Falcon Heavy og Falcon 9-raketter til minst et dusin oppskytinger av amerikanske militære nyttelaster. Noen av Falcon Heavy-rakettene vil ha lengre nyttelastdeksler enn dagens, for å få plass til de største satellittene. (Pauline Acalin/Teslarati)
Falcon-rakettene benytter parafin og flytende oksygen i alle trinn. Falcon Heavy har en maks nyttelastkapasitet på rundt 64 tonn til lav jordbane og 26 tonn til geostasjonær overføringsbane. Tilsvarende tall for Falcon 9 er 24 og 8 tonn for engangsversjonen, eller rundt 2/3 av dette dersom man utstyrer førstetrinnet med landingsben og setter av drivstoff til å myklande dette.
Selv om selskapet hans ble tildelt 40% av oppskytingene var ikke SpaceX-gründer Elon Musk sen med å kritisere avtalen. Få dager etter annonseringen uttrykte han på Twitter at det var bortkastede skattepenger å bruke en kostbar, ikke-gjenbrukbar rakett som Vulcan Centaur.
SpaceX var naturlig nok også kritiske til at de ikke mottok noen av de 2,2 milliarder dollarene Pentagon i 2018 fordelte til de andre tre finalistene for å videreutvikle forslagene sine.
BLUE ORIGIN/NEW GLENN
Blue Origin, selskapet til den steinrike Amazon-gründeren Jeff Bezos, tilbød den store bæreraketten New Glenn. På tilsvarende måte som Falcon-rakettene skal denne benytte et gjenbrukbart førstetrinn som skal lande på en havgående plattform etter oppskytingene. Blue Origins plattform vil imidlertid være i fart når trinnet lander, siden dette vil redusere gynging i havbølgene. Førstetrinnet vil benytte hele syv BE-4-motorer, som altså går på flytende metan og oksygen, mens andretrinnet skal drives av flytende hydrogen og oksygen. Også New Glenn vil antakelig skytes opp for første gang til neste år. Nyttelastkapasiteten oppgis å bli 45 tonn til lav jordbane og 13 tonn til geostasjonær overføringsbane.
Jeff Bezos' selskap Blue Origin er i ferd med å utvikle den delvis gjenbrukbare totrinnsbæreraketten New Glenn. Det er anstendige dimensjoner over raketten: Diameteren blir 7 m og lengden rundt 96 m. (Blue Origin)
NORTHROP GRUMMAN/OMEGA
Northrop Grumman tilbød bæreraketten OmegA, som skulle benytte fast drivstoff i alle trinn, bortsett fra det øverste, som skulle benytte flytende hydrogen og oksygen. Det er tvilsomt om Northrop Grumman vil fortsette utviklingen av OmegA etter at de ikke fikk rodd i land avtalen med Pentagon.
Northrop Grummans foreslåtte bærerakett OmegA skulle benytte fast drivstoff i første og andre trinn og i de to til seks påspente GEM 63XL/T-hjelpemotorene. Tredjetrinnet skulle forbrenne flytende hydrogen og oksygen. Raketten ble ikke valgt av Pentagon, og det er nå uvisst om den noen sinne vil komme i produksjon. (Northrop Grumman)
I skuffelsen over å ha blitt valgt bort er det likevel en trøst for både både Blue Origin og Northrop Grumman at begge er involvert i Vulcan Centaur-programmet. Blue Origin har utviklet og vil produsere førstetrinnets BE-4-rakettmotorer, mens Northrop Grumman vil produsere GEM 63XL-faststoffmotorene, omtrent samme type som skulle brukes i OmegA. Dette er modifiserte utgaver av GEM 63, som i mange år har blitt benyttet på Atlas V-rakettene (63 angir diameteren i tommer). GEM 60 ble benyttet på mediumversjonene av Delta IV, som ble avviklet i fjor. Av Delta-rakettene er kun Delta IV Heavy fortsatt i bruk.
EELV
Tilbake i 1998 gjorde Pentagon en tremilliarderdollars oppskytingsavtale tilsvarende den som ble annonsert 7. august. Den gikk under navnet EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle) og ble fordelt mellom de da konkurrerende selskapene Boeing, med sine Atlas V-raketter, og Lockheed Martin, med sine Delta IV-raketter. Da som nå valgte Pentagon to leverandører for å være sikret i tilfelle en bærerakettfamilie skulle bli satt på bakken, f.eks etter en mislykket oppskyting.
Fem år senere ble det mye rabalder da det ble avslørt at Boeing hadde snusket til seg interne Lockheed Martin-dokumenter før anbudsrunden, slik at de kunne skreddersy tilbudet sitt og dermed vinne flesteparten av EELV-kontraktene. Som straff ble syv av de 19 oppskytingene Boeing hadde blitt tildelt overført til Lockheed Martin, som på sin side typisk nok satte i gang en serie rettsaker mot Boeing. Dette kom til ro da de to selskapene i 2006 dannet det felleseide oppskytingsselskapet ULA.
Monopolet som ULA i mange år hadde på større oppskytinger for Pentagon kom etter hvert under press, ikke minst fra SpaceX, som med sitt revolusjonerende konsept med gjenbrukbare raketter kunne tilby oppskytinger til ikke bare vesentlig lavere pris, men også av minst like massive nyttelaster, med høyere oppskytingsfrekvens og med vel så høy pålitelighet som ULA.
Den foreløpig siste Falcon-oppskytingen fant for øvrig sted 18. august. Dette var den 11. oppskytingen med 60 eller litt færre enn 60 (denne gangen 58) av SpaceX' Starlink-satellitter, som skal formidle høyhastighets Internett over mesteparten av verden hvor dette er dårlig utbygd. Det var også sjette oppskytingen av dette spesifikke førstetrinnet (nummerert B1049.6), som er rekord så langt. For sjette gang etter en oppskyting landet B1049 også i god behold på et droneskip.
RD-180
En avgjørende grunn til at Pentagon måtte se seg om etter nye bæreraketter var at Atlas V, som i mange år har blitt benyttet til de fleste oppskytingene av amerikanske militære nyttelaster, bruker den avanserte, russiske rakettmotoren RD-180 i førstetrinnet. Det kan virke ganske absurd at det amerikanske forsvaret i lang tid har vært tilnærmet avhengige av russisk rakettmotorteknologi for å få satellittene sine opp i rommet, et paradoks den amerikanske kongressen da også har vært temmelig misfornøyde med. Særlig de senere årene, hvor USAs forhold til Russland har surnet som følge av Krim-annektering, påstått valgkampinnblanding etc.
Da de opprinnelige EELV-kontraktene ble inngått var det meningen at produksjonen av RD-180-motorer i løpet av noen år skulle flyttes fra Russland til USA. Men verken disse eller senere planer om det samme ble noe av.
I 2014, samme året som Russland annekterte den da ukrainske Krim-halvøya, vedtok den amerikanske kongressen en lov som begrenset videre anskaffelser av RD-180-motorer til oppskytinger av amerikanske militære nyttelaster. Pentagon fikk tillatelse til å kjøpe ytterligere 18 motorer, men ingen etter 2022. Om allerede kjøpte motorer blir benyttet etter 2022 spiller imidlertid ingen rolle. Fortsatt gjenstår 12 av denne kvoten.
RD-180 er en halvert utgave av RD-170, som ble utviklet i Sovjetunionen av NPO Energomash på 1970- og 80-tallet til Energia- og Zenit-rakettene. Energia ble utviklet for å blant annet skyte opp de sovjetiske Buran-romfergene, og benyttet fire RD-170-motorer, én på hver av de påspente hjelpetrinnene. Den russisk-ukrainske Zenit benyttet én hver i førstetrinnet, og ble blant annet brukt til Sea Launch. RD-170 hadde fire brennkamre og dyser, RD-180 har to. En versjon med ett brennkammer og dyse, RD-191, senere RD-181, brukes i Antares-rakettene, som bygges i Ukraina men skytes opp fra USA, med Cygnus-forsyningsfartøy til Den internasjonale romstasjonen.
Illustrasjon av en Falcon Heavy-rakett med forlenget nyttelastdeksel og det planlagte, nye servicetårnet til høyre for raketten. Tårnet vil kunne omslutte hele bæreraketten og muliggjøre vertikal montering og service av nyttelasten mens raketten står på rampen. (SpaceX)
