Schyłek rakiet Delta 4?

W ciągu zaledwie kilku lat rakieta Delta 4 znalazła się w odwrocie. Jak do tego doszło?  

Przy okazji startu rakiety Delta 4 Heavy (D4H), warto odnotować fakt, że rakiety z rodziny Delta 4 powoli odchodzą w zapomnienie. W tym roku jest to dopiero 2 start tej wciąż dość nowoczesnej konstrukcji a zaplanowane są jedynie dwa kolejne w 2016 roku. Co wyjątkowe, to fakt, że mamy aktualnie do czynienia ze startem rakiety o największym udźwigu wśród istniejących konstrukcji. Ma ona wynieść tajnego satelitę, prawdopodobnie Orion 9, służącym do zwiadu elektronicznego. Zostanie on umieszczony na orbicie geostacjonarnej bezpośrednio przez nosiciela i dlatego zastosowano tak potężną rakietę.

W ramach amerykańskiego programu EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle), rozpoczętego w drugiej połowie lat 90. XX wieku, powstała cała rodzina rakiet Delta 4. W podstawowym wariancie rakieta była w stanie wynieść 8120 kg na LEO i 4210 kg na GTO, najbardziej rozbudowana wersja z pojedynczym członem pierwszego stopnia rakiety osiągała 11 475 kg udźwigu na LEO i 6 555 kg na GTO. W międzyczasie firma Aerojet Rocketdyne odpowiedzialna za konstrukcję silnika 1 stopnia RS-68 zwiększyła jego możliwości oraz oznaczenie na RS-68A. W efekcie poprawiono osiągi rakiety, w podstawowym wariancie do 9 420 kg na LEO i 4 440 kg na GTO oraz w najmocniejszym z 4 rakietami pomocniczymi i większym 2 stopniem rakiety do 14 140 kg na LEO i 7 300 kg na GTO. Ponadto opracowano wariant Heavy, gdzie obok głównego członu były przymocowane 2 podobne, co umożliwiło takiej konfiguracji (po modernizacji silników) do wynoszenia 28 790 kg na LEO i 14 220 kg na orbitę GTO.

Niestety dla rakiety Delta 4 w ramach programu EELV została skonstruowana także rakieta Atlas V, która okazała się tańsza w budowie a porównywalne warianty rakiety Atlas V miały lepsze osiągi. Na efekty takich wyników nie trzeba było długo czekać. Większość startów, w tym prestiżowe misje międzyplanetarne NASA, odbyło się przy użyciu Atlasa V. Od 2002 roku do czerwca 2016 obyły się 62 starty rakiety Atlas V oraz 31 starty Delty 4, w tym 7 startów D4H, czyli jedynej wersji, która nie ma swojego odpowiednika z rodziny Atlas V. Od jakiegoś czasu wzmagają się głosy, że rakieta Atlas V nie powinna być podstawową rakietą używaną w USA ze względu na zastosowanie rosyjskiej produkcji silników RD-180.

W 2015 roku United Launch Alliance (operator rakiet Atlas V i Delta 4) ogłosiła zmiany, które mają obniżyć koszty wynoszenia satelitów i pozwolić konkurować na międzynarodowym rynku wynoszenia rakiet. Po wielu latach dostrzeżono, że program EELV okazał się komercyjną porażką, rakiety konsorcjum ULA nie są w stanie konkurować na rynku z rakietami: Ariane 5 (która wynosi po 2 satelity telekomunikacyjne), względnie tani Proton czy od niedawna Falcon 9. Dawniej jeszcze liczyła się rakieta Zenit, startująca z równika ale firma zapewniająca starty nie utrzymała się na rynku, co jednoznacznie dowodzi, że mimo kosmicznych technologii i wyjątkowości branży rachunek ekonomiczny oraz kwestie polityczne mają kluczowe znaczenie.

Zaproponowano, że powstanie nowa rodzina rakiet Vulcan, czerpiąca to co najlepsze z Delty 4 i Atlasa V z amerykańskim silnikiem w 1 stopniu (prawdopodobnie będzie to silnik na mieszankę ciekłego metanu i ciekłego tlenu) i 2 stopniem z Delty 4 a docelowo z nowo-opracowanym stopniem ACES.

Razem z tym postanowieniem ogłoszono przyszłe losy obecnych „rządowych” amerykańskich rakiet. Zdecydowano o zaprzestaniu użytkowania rakiet Delta 4 oprócz wariantu Heavy. Pojawiły się nawet głosy, że cała linia produkcyjna będzie rozebrana po wyprodukowaniu określonej liczby członów dla D4H. Wszystkie inne zakontraktowane starty mają odbywać się za pomocą Atlasa V.

Obecnie jesteśmy w okresie przejściowym, gdy trwają prace nad rakietą Vulcan (w tym zakontraktowano opracowanie silników u 2 firm: Aerojet Rocketdyne i Blue Origin). Jednocześnie SpaceX próbuje przejąć kontrakty na wynoszenie satelitów rządowych (np. satelity GPS), oferując bardzo atrakcyjne ceny. Jednak póki co SpaceX nie jest w stanie zwiększyć częstotliwości startów do zapowiadanych liczb (Elon Musk zakładał starty w odstępie dni a nie miesięcy, jak to dotychczas jest praktykowane). Bez kilku wyrzutni nie wydaje się to realne. Gdy kompleks startowy LC-39A będzie przebudowany to zapewne wtedy manifest „przyśpieszy”.

Wszelkie te zmiany mają jednak niewielki wpływ na ściśle tajne ładunki wojskowe/rządowe. W przypadku ciężkich satelitów wynoszonych na wysokie orbity w użyciu pozostanie D4H, która jest w stanie wynieść ciężkiego „ptaszka” wprost na orbitę geosynchroniczną, co w dzisiejszych czasach niewiele rakiet „potrafi”. Podobne zdolności będzie mieć dopiero Falcon Heavy, jednak to dopiero przed nami. Debiut tej rakiety jest aktualnie jedynie przekładany co jakiś czas o kolejne kilka miesięcy. Ponadto od debiutu do certyfikacji na wynoszenie tajnych ładunków rządowych USA droga jest daleka.

Jednak gra jest warta świeczki. Niedawna awantura o koszty wynoszenia satelitów na pokładzie rakiet ULA i SpaceX naświetliła także laikom o jakie pieniądze chodzi i są to setki mln USD.

ULA podaje na swojej stronie internetowej, że średni koszt startu to 225 mln USD, natomiast pojedynczy start to koszt od 164 mln USD do 350 mln USD. Znane są ceny jakie NASA zapłaciła za wystrzelenie testowej kapsuły Orion – kosztowało to 375 mln USD, prawdopodobnie podobna kwota będzie wchodziła  grę za wystrzelenie sondy Solar Probe Plus. Nie do końca znany jest koszt wystrzelenia statku zaopatrzeniowego Cygnus podstawowym wariantem rakiety Atlas 5, jednak komentatorzy zwracali uwagę, że firma Orbital (której rakieta eksplodowała i musiała ona szukać zastępczej rakiety nośnej) uzyskała sporą zniżkę, co może oznaczać kwotę jedynie nieco powyżej 100 mln za start. Dla ULA było to i tak genialne zagranie, pokazujące stałą gotowość do podejmowania wyzwań z wykorzystaniem pewnych i sprawdzonych urządzeń, a to kosztuje i za to rząd amerykański płaci ULA.

Jednocześnie istnieje agresywny marketing SpaceX, momentami wręcz wyśmiewający postępowanie decydentów, że palą dolarami podatników w piecu. Firma ta twierdzi, że rakieta Falcon 9 (mająca po wielu usprawnieniach i modyfikacjach nośność na poziomie 22 800 kg na LEO i 8 300 na GTO) może wynieść satelitę za kwotę wyraźnie poniżej 100 mln USD. Znajduje to potwierdzenie w niedawno ogłoszonym kontrakcie na wyniesienie satelity GPS 3 generacji, opiewa on na kwotę 83 mln USD. Choć podstawowa cena, widniejąca na dzień dzisiejszy na stronie internetowej SpaceX to 62 mln USD. Ta sama strona podaje cenę za Falcona Heavy na poziomie 90 mln USD, jednak wydaje się to mało prawdopodobne, w sytuacji, gdy taka rakieta jeszcze nie powstała. Biorąc pod uwagę zakładaną nośność Falcona Heavy na poziomie 54 400 kg na LEO i 22 200 kg na GTO to przyjmując nawet podwojenie zakładanej ceny daje nam to wartość 180 mln dolarów w porównaniu do 375 mln dolarów przy D4H.

Z tych obserwacji wysuwa się jeden wniosek: rakieta o lepszych parametrach będzie prawdopodobnie przynajmniej dwukrotnie tańsza. Zatem przyszłość D4H jest już przesądzona i gdy tylko Falcon Heavy będzie homologowany do tajnych misji rządowych można się spodziewać wycofania z użytku ostatniego przedstawiciela rodziny rakiet Delta 4. Kto by się spodziewał, że taka sytuacja nastąpi w ciągu zaledwie kilku lat?