Falcon Heavy er verdens kraftigste rakett

Den største raketten siden Saturn V og Energia er likevel for liten for SpaceX

Hva er Falcon Heavy?

Falcon Heavy er en rakett som bygges av romselskapet SpaceX. Navnet «Heavy» betyr at den kan løfte tung last, og på det meste kan den frakte 63 tonn opp i bane rundt Jorda. Det er tre ganger mer enn en vanlig romrakett, og halvparten av hva måneraketten Saturn V klarte. Det som skiller Falcon Heavy fra tidligere raketter, er at det første trinnet på raketten kan brukes om igjen. Trinnet består av tre Falcon 9-raketter, som kan lande på bakken eller på en lekter på sjøen etter at de har gjort jobben sin. Etter noen uker er rakettene klare til å brukes igjen, og det gjør at en ferd med Falcon Heavy blir mye billigere enn andre raketter.

 

Bakgrunn

Raketten ble lansert av SpaceX-sjef Elon Musk i 2011, og har vært under utvikling siden. Falcon Heavy-prosjektet er blitt forsinket mange ganger. Egentlig var den første testoppskytningen planlagt til 2013, men det var først i februar 2018 at den fant sted. Til tross for dette har Falcon Heavy fremdeles et klart forsprang på konkurrenter fra USA, Kina og Russland.

En viktig årsak til forsinkelsen – og forspranget – er at Falcon Heavy baserer seg SpaceX-raketten Falcon 9. Førstetrinnet til raketten består av tre sammenkoblede Falcon 9, en løsning som bare er brukt én gang tidligere i romfartshistorien og som skaper unike tekniske utfordringer. For eksempel har trinnet til sammen 27 rakettmotorer som må avfyres helt presist for at ikke de tre rakettene skal rive seg løs fra hverandre. Som Elon Musk sa i 2017:

It actually ended up being way harder to do Falcon Heavy than we thought. At first it sounds real easy; you just stick two first stages on as strap-on boosters. How hard can that be? But then everything changes.

I tillegg har Falcon 9 gjennomgått store forandringer etter lanseringen i 2009. Den er blitt høyere, har fått mer effektive motorer med tilsvarende økt løftekapasitet og – ikke minst – den er blitt den første gjenbrukbare raketten som lander vertikalt på land og til sjøs. Falcon Heavy anno 2018 er med andre ord et ganske annet beist enn det som ble lansert i 2011. Testoppskytningen viste at grunnkonfigurasjonen, med tre bæreraketter i førstetrinnet som lander etter bruk, fungerte som planlagt.

Nærbilde av 27 Merlin-raketter som avfyres helt etter planen 6. februar (2018 kilde: SpaceX)

Falcon Heavy er en «billig» rakett

Det som skiller Falcon Heavy fra konkurrentene i rakettmarkedet er løftekapasiteten. Hvis førstetrinnet skal gjenbrukes (noe som krever at brennstoff blir spart til returen til Jorda) kan raketten plassere 50 tonn i lav jordbane, det vil si lavere enn 2000 km over bakken. Om kunden betaler full pris kan førstetrinnet kastes etter bruk, da kan over 63 tonn løftes opp i bane. Dette er mer enn dobbelt så mye som den nærmeste konkurrenten i markedet, Delta Heavy.

NASA klassifiserer Falcon Heavy som en tung bærerakett på linje med måneraketten Saturn V og sovjeternes Energia, som begge hadde en løftekapasitet på over 100 tonn.  Falcon Heavys løftekapasitet blir selvsagt mindre om man skal lengre ut i verdensrommet. Til geostasjonær bane, der de fleste kommunikasjonssatellitter går, kan den løfte 20 tonn og til Mars 16 tonn.

En annen viktig forskjell på Falcon Heavy og konkurrentene er prisen, både for utvikling av konseptet og per oppskytning. SpaceX har utviklet raketten for egen regning, og Elon Musk har sagt at selskapet har brukt rundt en halv milliard dollar i alt. NASAs tunge løfterakett, Space Launch System eller SLS, har hittil kostet skattebetalerne over 7 milliarder dollar. Denne summen bli dobbelt så høy før raketten er i drift, og da har vi ikke regnet med at SLS nyter godt av tidligere NASA-investeringer, bl.a. ved at de første ferdene bruker romfergemotorer.

SpaceX skriver på sitt nettsted at en oppskytning med Falcon Heavy vil koste fra 90 millioner dollar. Den nærmeste konkurrenten, Delta Heavy fra United Launch Alliance (ULA), har ingen offentlig pris men basert på informasjon fra bl.a. kongresshøringer anslås den å ligge på mellom 400 og 500 millioner dollar (for det halve av Falcon Heavys løftekapasitet).  Første versjon av SLSs skal løfte 70 tonn til lav jordbane, her er hver oppskytning anslått til å koste mellom en halv og en milliard dollar (ikke medregnet statlig utviklingsstøtte).

 

Har Falcon Heavy et marked?

Spørsmålet er verdt å stille, ikke minst fordi SpaceX er i ferd med å bli et offer for egen suksess. Selskapet har gjort en så god jobb med å øke kapasiteten til modell 9 at den seneste versjonen, kalt «Full Thrust», kan løfte opp flesteparten av de geostasjonære satellittene som var tiltenkt Falcon Heavy. Samtidig kan nye rakettselskaper og trenden i retningen av «nanosatellitter» ete av SpaceX’ andeler i den motsatte enden av markedet. I 2018 forventes det at SpaceX skal skyte opp 30 raketter med Falcon 9, det er ca halvparten av det globale satellittmarkedet. Det gir ikke mye vekstrom for Heavy.

Et annet problem er at satellitter og romsonder som krever så stor løftekapasitet er sjeldne og dyre. Hvis et nytt romteleskop koster 10 milliarder dollar blir 300 millioner spart på oppskytning for smårusk å regne (i alle fall hvis du er USAs regjering). Dermed blir pålitelighet og et opparbeidet kundeforhold til NASA og forsvarsdepartementet viktig, og her står ULA og konsortiet bak SLS sterkt. Tiden arbeider imidlertid for SpaceX, da budsjettsituasjonen i USA før eller siden vil tvinge fram kraftige innsparinger over hele fjøla. Forsvarsdepartementet har allerede varslet at de vil se nøyere på pris til rommet fremover.

For NASA og det europeiske motstykket ESA kan raketten åpne for nye romsondekonsepter, ikke minst til det ytre solsystemet der dagens bæreraketter har satt klare grenser for sondenes størrelse og hvor mye brennstoff de kan ha med. Med en kapasitet til Pluto på 3,5 tonn (versus ca 500 kg for New Horizons, som suste forbi Pluto i 2015) er det mulig å se for seg en landing på denne og andre fjerne iskloder som Europa ved Jupiter og Enceladus ved Saturn. Men slike sonder tar gjerne mer enn et tiår å planlegge, og det er ingen prosjekter i overskuelig fremtid som er aktuelle for Falcon Heavy.

Til sjuende og sist kan den viktigste Heavy-kunden vise seg å bli SpaceX selv. Frem mot 2020 vil selskapet prøve ut teknologi for å levere raskt og stabilt bredbånd fra satellitter i lav jordbane. Det er mye vi ennå ikke vet om det såkalte Starlink-prosjektet, blant annet fordi andre tunge aktører i bransjen ønsker å gjøre noe liknende. Men ut fra hva vi kan lese av offentlige dokumenter er planen å sende opp minst 4400 satellitter innen midten av 2020-tallet. Dette blir bare mulig om satellittene er masseprodusert av SpaceX selv,  er små av størrelse (noen hundre kg) og kan løftes opp mange i slengen.

Antar vi 500 kg per satellitt kan 4400 satellitter sendes opp med rundt 50 Falcon Heavy. SpaceX betaler kostpris for egne raketter, så et røft anslag tilsier 3 -4 milliarder dollar for alle oppskytninger tilsammen.  Konkurrenten OneWeb må idag kjøpe løftekapasitet i det åpne markedet, der bare Delta Heavy har tilnærmelsesvis samme kapasitet. Med samme samme antall satellitter (og det dobbelte antallet raketter) må OneWeb legge ut minst 40 milliarder dollar. Det eneste som kan redde OneWeb er medinvestor Jeff Bezos, som har lovet å ha en utfordrer til Falcon Heavy klar om noen år. Men hans selskap Blue Origin har enda ikke sendt noe opp i bane, så inntil videre er det fordel SpaceX.

 

Fra prøveoppskytningen fra Cape Canaveral 6. februar 2018

 

Kanskje flyr Falcon Heavy til Månen…

Planen er å sertifisere Falcon Heavy for transport av mennesker, en omstendelig prosess som blant annet krever at det fins systemer som kan redde astronautene hvis raketten eksploderer. Siden raketten er basert på Falcon 9, som skal sende opp de første astronautene i løpet av 2018, er det rimelig å anta at man også vil få til dette. SpaceX’ bemannede romkapsel Dragon 2 veier rundt 10 tonn ved oppskytning, så Heavy trengs ikke til å sende astronauter til den Internasjonale romstasjonen eller andre mål i lav jordbane.

I 2017 sa Elon Musk at SpaceX at to potensielle romturister med svært god råd hadde betalt et «signifikant depositum» på en fremtidig ferd med Falcon Heavy. Om ferden blir noe av vil den gå til Månen, som Dragon-kapselen vil svinge rundt før den vender tilbake til Jorda på samme måte som Apollo 8 i desember 1968. En slik ferd vil vare i rundt en uke og kun kreve mindre tekniske oppgraderinger. I februar 2018 var status for denne ferden at den var utsatt inntil videre, men at den kunne komme på tale igjen dersom BFR-raketten blir utsatt.

Sammenligning av bemannede romkapsler
Sammenligning av bemannede romfartøy, inklusive SpaceX Dragon Versjon 2

… men neppe til Mars

I 2011 foreslo NASA at SpaceX skulle utvikle en egen variant av Dragon-romkapselen for ferder til Mars, passende nok kalt Red Dragon. I utgangspunktet tenkte man seg kapselen som en testplattform for ulike teknologier som trengs for en bemannet landing. Men i teorien er det tenkelig å sende opp et større Mars-skip stykkevis med Falcon Heavy, og så bruke Red Dragon som landingsfartøyet til de første astronautene på Mars. Problemet er at det ville kreve 10-15 oppskytninger, med alle de kostnadene og potensielle problemene det ville medføre.

I 2017 gjorde SpaceX noe NASA kanskje burde ha gjort oftere: Etter en  gjennomgang kom selskapet til at man ikke lenger ville utvikle Red Dragon som Mars-fartøy. Isteden erklærte Elon Musk at selskapet ville satse på en ny type rakett som nå går under navnet Big Falcon Rocket (forkortet BFR). I motsetning til Falcon Heavy vil BFR ha gjenbrukbart første og annet trinn, og være istand til å løfte 150 tonn til lav jordbane. Elon Musk har gjort det klart at BFR-raketten etter hvert skal overta alle oppskytninger som idag gjøres av Falcon 9/Heavy.

Dermed befinner vi oss i den interessante situasjonen at en ny bærerakett med revolusjonerende teknologi er utdatert før den er blitt tatt skikkelig i bruk. Siden BFR allerede er under utvikling lever altså Falcon Heavy på lånt tid. Når det er sagt er raketten i stand til å sende mennesker til Mars, så om SpaceX ikke lykkes med det svært ambisiøse BFR-prosjektet kan den fort bli vårt beste Mars-håp.

Fakta om Falcon Heavy

Høyde: 70 meter

Bredde: 12 meter (diameter Falcon 9-trinn 3,7 m)

Vekt: 1421 tonn (inklusive brennstoff)

Løftekapasitet: Opptil 63 800 kg til lav jordbane

Motorer 1. trinn:  27 SpaceX Merlin-motorer, brenner oksygen og parafin

Motor 2. trinn: 1 SpaceX Merlin-motor, brenner oksygen og parafin

Antall oppskytninger: 1 (prøveoppskytning)

Navnets opprinnelse: Falcon kommer fra Star Wars’ «Millenium Falcon». Naturligvis.

Eksterne kilder

Wikipedia om Falcon Heavy
Planetary Society om hvorfor Falcon Heavy blir viktig
SpaceX om Falcon Heavy
God analyse av Falcon  Heavy og hvorfor den neppe blir mer enn et mellomstadium

2 Comments on “Falcon Heavy er verdens kraftigste rakett”

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *