Mitkä ovat onnistuneen avaruuslaukaisun todennäköisyys? (2023)

He tekevät tietysti suurimmat otsikot, kun asiat menevät pieleen.

Starship One oli kaupallisen avaruusjärjestön SpaceX:n tähän mennessä suurin laukaisu. Sen futuristisen Starship-avaruusaluksen testimalli oli asennettu valtavan Super Heavy -raketin päälle, joten Starshipin superraskaan nostoajoneuvon debyyttilaukaisu oli maailmanlaajuisen odotuksen aihe. Kun raketti nousi massiivisena savu- ja pölypilvenä Boca Chican laukaisualustasta Texasissa 20. huhtikuuta 2023, se aloitti uuden avaruustutkimuksen aikakauden.

Mutta ei kauaa.

Starshipin debyyttilaukaisu olisi nähnyt raketin lentävän yksinäisen kierroksen maapallolla ennen kuin se olisi palannut maan ilmakehään ja roiskunut alas Meksikonlahden lämpimiin vesiin. Mutta kolme niistäSuper RaskasBoosterin 33 moottoria eivät laukanneet laukaisussa, ja useimmat epäonnistuivat sen noustessa edelleen ilmaan. Lähes neljä minuuttia ensimmäisen nousun jälkeen raketti alkoi pomppia villisti ja oli tarkoituksellaräjähti lahden yli.

Starship Onen ensimmäisen lennon epäonnistuminen oli erittäin merkittävä onnettomuus 2000-luvun uudessa avaruuskilpailussa. SpaceX sanoi, että sen epäonnistuminen tarjosi monia keskeisiä oppitunteja seuraavaa laukaisua varten, joka tapahtuu vasta sen jälkeenviikon siivous pahoin vaurioituneella Boca Chican alueella. SpaceX ei pidä sitä epäonnistumisena, vaan ponnahduslautana siihenratkaista ongelmat ennen seuraavaa julkaisua.

Mutta epäonnistumiset – äänekkäät, räjähdysmäiset epäonnistumiset – tuottavat usein parempaa materiaalia ja uutisia kuin rutiinimenestykset, ja ne saavat usein laajempaa kattavuutta. Yli 75 vuotta siitä, kun ihmiskunta alkoi lähettää raketteja avaruuteen tosissaan, kuinka todennäköistä on onnistunut raketin laukaisu?

David Wade on yksi niistä, jotka arvioivat, mikä riski voi olla. Wade on vakuutuksenantaja yrityksessäAtriumin tilavakuutus, vakuutusyhtiö, joka tukee kaupallisten tilojen laukaisuja. "Viime vuonna (2022) laukaistiin 186", hän sanoo. Ne kuljettivat kiertoradalle 2 509 satelliittia, joista suurin osa oli Starlink, SpaceX:n satelliitti-internet-konstellaation. "Satelliitteja laukaistaan ​​jopa 60 kerrallaan [SpaceX] Falcon 9:llä", Wade sanoo. Mutta 186 laukaisusta epäonnistui vain kahdeksan."

Saatat myös pitää:

• Mitä tulee kansainvälisen avaruusaseman jälkeen?
• Artemis I: Jättiläinen raketti uusien avaruusennätysten tekemiseen
• Kuinka kovaa raketin laukaisu on?

Tämä vastaa noin 4 prosentin epäonnistumisprosenttia – yksi jokaista 25 laukaisua kohden. Mutta Wade sanoo, että vuosi 2022 oli poikkeama. Viime vuosi rikkoi ennätykset rakettien laukaisujen määrässä – jotta saadaan käsitys siitä, kuinka nopeasti avaruusliikenne kasvaa,vuonna 2022 heitä oli 40 enemmän kuin vuonna 2021ja kaksinkertainen luku viisi vuotta aiemmin vuonna 2017. Mutta tämä lisäliikenne on lisännyt myös riskiä.

"Sanoisin, että viime vuonna näimme enemmän epäonnistumisia kuin joinakin vuosina, koska olemme alkaneet käydä läpi vaihetta, jossa näemme melkoisen määrän uusia kantoraketteja ottavan markkinoille", Wade sanoo. Ja kantorakettien varhaiset lennot ovat aina ongelmallisempia."

Kuten Starship One andNASAn Artemis-ohjelma– jotka lanseerattiin onnistuneesti ensimmäisen kerran marraskuussa 2022 – ovat karismaattisimmat näistä uusista kantoraketeista. Mutta ne ovat vain jäävuoren huippu. Uusien kantorakettien myötä epävarmuustekijät lisääntyvät, etenkin ensimmäisten lentojen yhteydessä.

KATSO: Kuinka Muskin SpaceX laukaisu sujui...59 sekunnissa

SpaceX:n tähtialus tyhjensi laukaisualustan, mutta räjähti muutaman minuutin kuluttua ensilentonsa jälkeen

"Yleensä ensimmäisellä tai toisella käynnistyksellä odotetaan noin 30 prosentin niistä epäonnistuvan", Wade sanoo. "Sitten asiat alkavat parantua sen jälkeen, kun olet 10. lennolla, odotat todennäköisesti alle 5 prosentin epäonnistumisprosenttia.

"On erittäin vaikeaa määrittää tarkasti, miksi jotkut epäonnistuvat, jotkut eivät", hän sanoo. "Kahdessa tai kolmessa ensimmäisessä on paljon vaivaa, ne ovat valtava määrä tutkimusta, valtava määrä laadunvalvontaa, jolla varmistetaan, että kaikki on hyvin. Silti näemme epäonnistumisia, koska jotain odottamatonta tapahtuu, yleensä sisällä pari ensimmäistä lentoa."

Yksi viimeaikaisista korkean profiilin epäonnistumisista vuonna 2023 oliVirgin Orbitin yritys käynnistää kaikkien aikojen ensimmäinen satelliittioperaatio Britannian maaperästä. Yrityssuljettiin toukokuussaalkuvuoden laukaisuyrityksen jälkeen, jossa raketti ei saavuttanut vaadittua kiertorataa vapauttaakseen hyötykuorman satelliiteista.

Mutta kun ihmiset ovat mukana laukaisussa, miehistön turvallisuuden varmistamiseksi tarvittavat ylimääräiset varotoimet ja tarkastukset näyttävät kannattavan.

"Käynnistämisvirheprosentti (kaikki aikojen) miehitetyissä/ihmiskuljetuksissa on pienempi, noin 2 %, ja vain noin 1 % aiheuttaa täydellisen kiertoradan epäonnistumisen", sanoo David Todd.Seradata, avaruusalan analyytikko, joka on seurannut kiertoratarakettien laukaisuja Sputnikista vuodesta 1957 lähtien. "Tämä pienempi epäonnistumisprosentti johtuu siitä, että kunniallista venäläistä Sojuz-rakettia, joka on lentänyt monia miehitettyjä lentoja, on käytetty useita vuosikymmeniä ja se on erittäin luotettava. Lisäksi, kuten voit odottaa, ihmisten avaruuslentoihin kiinnitetään erityistä huomiota.

"Luettelemme STS-107 Columbia -avaruussukkulan kohtalokkaan paluuhäviön vuonna 2003 "laukaisuvirheeksi", koska lämpösuojajärjestelmä vaurioitui laukaisun aikana. Huomaa myös, että ihmisavaruusaluksissa on laukaisupakojärjestelmiä, jotka voivat säästää miehistö laukaisuhäiriön sattuessa – Sojuz 18A vuonna 1975 on esimerkki."

Vuoden 2022 aikana SpaceX laukaisi menestyksekkäät Falcon 9 -raketityksi kuuden päivän välein. Kiina rikkoi myös oman ennätyksensä käynnistämällä64 rakettia, joista vain kaksi epäonnistui. Jopa Uusi-Seelanti – tuskin yleinen nimi avaruuslaukaisuissa – onnistui laukaisemaan yhdeksän rakettiaaloitteleva avaruussatama Pohjoissaaren itärannikolla.

Tämä uusi toiminnan myllerrys tarjoaa mielenkiintoisia haasteita suhteellisen uudelle avaruusvakuutusalalle; Wade käyttää tulevaa Euroopan avaruusjärjestön rakettiaAriane 6Esimerkiksi. "Jos meitä lähestyttäisiin Ariane 6:lla juuri nyt, jotta voisimme vakuuttaa satelliitin meneillään… vaikka Ariane 6:n kolmannella lennolla, sanoisimme luultavasti: 'No, tarjouksemme riippuu siitä, että kaksi ensimmäistä onnistuivat, eikö?' Meillä on olosuhteet - jos jokin niistä epäonnistuu, olemme koukussa."

Edistyksellinen tietokonemallinnus ja vuosikymmenten kokemus rakettien saattamisesta kiertoradalle tarkoittavat, että suunnittelijoilla on paljon parempi käsitys siitä, mitä odottaa, Wade sanoo. Mutta jokainen uusi laukaisujärjestelmä sisältää tuntemattomia, ja sen käyttäytyminen on hypoteettista ensimmäiseen laukaisuun asti.

Mitä pidempään rakettityyppiä, kuten Sojuzia, käytetään, sitä pienempi on laukaisuvirheen todennäköisyys (luotto: Getty Images)

"Sinulla on kuumia, korkeapaineisia kaasuja, erittäin nopeasti muuttuvia ympäristöjä. Jos jokin alkaa mennä pieleen, et voi tehdä hirveän paljon sen pysäyttämiseksi", Wade sanoo.

Jotkut ovat hillinneet avaruuslaukaisujen määrää viimeisen kahdeksan vuosikymmenen aikana ja voivat maalata kuvan epäonnistumisen todennäköisyydestä. Joka viikko uusia lanseerauksia syötetään Seradatan tietokantaan, joka lähetetään asiakkaille, mukaan lukien vakuutusyhtiöt, kuten Wade's.

Seradatan käsitys epäonnistumisesta sisältää myös sen, että raketin hyötykuorma ei saavuta aiottua kiertorataa, se vaurioituu merkittävästi laukaisussa, ei vain kiertoradan saavuttamatta jättäminen.) Katsokaa 1950-luvun laukaisuja, avaruuskilpailun ensimmäisiä kompastushyppyjä, ja epäonnistumisprosentit ovat järkyttävän erilainen -yli 70 %. Kesti vain 1960-luvun alkuun, ennen kuin tämä luku alkoi laskea, ja se on liikkunut samassa pisteessä siitä lähtien – noin 7 % (9 %, jos satelliittiin liittyvät laukaisuhäiriöt huomioidaan).

"Sinulla on aina hammasongelmia uran alussa, suuria epäonnistumisia", Todd sanoo. "Ja sitten, kun aika kuluu länsimaisille kantoraketeille, sanomme aina, että se saavuttaa nirvanan."

Samaa ei kuitenkaan aina voida sanoa Venäjän kaltaisissa maissa valmistetuista raketteista. TheProtonilaukaisujärjestelmä, joka laukaisi Sojuz-moduuleja ISS:lle avaruussukkulan käytöstä poistamisen ja SpaceX:n laukaisun välillä.Dragon-avaruusalus, on hieman pudonnut trendin. "Proton-kantoraketilla, joka on lentänyt vuodesta 1965, oli järkyttävä ennätys", Wade sanoo.

Hän vertaa Protonin onnistumisprosenttia eurooppalaiseen Ariane 4:ään ja amerikkalaiseen Delta II -rakettiin, jotka molemmat saavuttivat yli 100 onnistunutta laukaisua peräkkäin. "Se, mitä näit Protonin kanssa, oli... epäonnistuminen 20-25 lennon välein. Luulen, että Venäjällä 1960-luvulla näit paljon ihmisiä tulevan alalle avaruuskilpailun takia. Nämä olivat parhaat ja taitavimmat ihmiset heti yliopistosta, ehdottomasti parhaat valmistuneet."

Wade sanoo, että avaruuskilpailun päättyminen ja Neuvostoliiton kaatuminen vähensivät Venäjän avaruusteollisuutta dramaattisesti ja jättivät sen käteisvaroihin. "Paljon tästä tiedosta meni hukkaan. Ja luulen, että jotain, kuten Proton, jossa teit komponentin rakentavan kaverin, joka tiesi, että vaikka ohjeissa sanotaan näin, teit vain neljänneksen ylimääräisen kierroksen sorvissa. ja se toimii paremmin."

Starship Onen epäonnistuminen ensimmäisellä lennolla ei ole poikkeuksellinen - melkein joka toinen ensimmäinen lento menee pieleen (Luotto: Getty Images)

Mitä tulee uusien rakettien debyyttilaukaisuihin, Starship Onen epäonnistuminen näyttää täysin uskottavalta – jopa kahdeksan vuosikymmentä rakettikauden alkamisen jälkeen uuden rakettisarjan ensimmäisellä laukaisulla on lähes yksi kahdesta epäonnistumisen mahdollisuus, sanoo Todd. . Ja kehittyvä avaruusteollisuus on vaatinut uutta rakettia uuden raketin jälkeen.

"Yksi ongelmista on edistyminen", Todd sanoo. "Raketit lähtevät liikkeelle, kehittyvät huonosti, mutta lopulta niistä tulee todella hyviä. Sitten rakettisuunnittelijoita pyydetään rakentamaan parempi raketti ja niin he aloittavat alusta."

Samaan aikaan Wade on löytänyt tiedon keskeltä toisenkin mielenkiintoisen kuvion: epäonnistumisen todennäköisyys kasvaa yhtäkkiä kuudennen laukaisun yhteydessä. "Näemme tyypillisesti, että kaksi ensimmäisestä 10 lennosta epäonnistuu, ja ensimmäisessä ja toisessa epäonnistumisprosentti on tyypillisesti noin 30%. Ja sitten se seuraa mukavaa käyrää alaspäin.

"Kuudennella lennolla on erityisen suuri epäonnistumisten esiintyvyys. Ja on vaikea tietää tarkalleen miksi – se voi johtua siitä, että siinä vaiheessa alkaa rutiinivalmistukseen. Laadunvalvonta ei ole vielä aivan paikallaan. Ylimääräinen neljänneskierros sorvi tai mikä tahansa se on, sitä ei ole täysin selvitetty."

--

Liity miljoonan tulevaisuuden fanin joukkoon tykkäämällä meistäFacebooktai seuraa meitäViserrystaiInstagram.

Jos pidit tästä tarinasta,Tilaa viikoittainen bbc.comin ominaisuuksia koskeva uutiskirje, nimeltään "Essential List" – käsin valittu valikoima BBC:n tarinoitaTulevaisuus,Kulttuuri,Työelämä,Matkustaa jaKelatoimitetaan postilaatikkoosi joka perjantai.