Laukaisu, laskeutuminen, uudelleen: Kuinka uudelleenkäytettävät raketit mullistavat avaruusmatkailun

Joulukuussa 2015 SpaceX:n Falcon 9 saavutti ensimmäisen kiertorataluokan kantoraketin laskeutumisen.
Vuonna 2016 SpaceX saavutti ensimmäisen drone-aluslaskeutumisen merellä.
Maaliskuussa 2017 SpaceX lennätti uudelleen aiemmin laskeutuneen Falcon 9 -vahvistimen, mikä merkitsi ensimmäistä kiertorakettivaiheen uudelleenkäyttöä.
2020-luvun alkuun mennessä Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet lensivät rutiininomaisesti yli 10 tehtävää, ja vuoteen 2023 mennessä SpaceX:llä oli yli 170 vahvistimen laskeutumista, joista jotkut vahvistimet lensivät 15–16 kertaa.
SpaceX alkoi käyttää hyötykuorisuojuksia uudelleen, säästäen noin 6 miljoonaa dollaria per laukaisu.
6. kesäkuuta 2024 Starship suoritti ensimmäisen kiertoratalentonsa ja laskeutui Intian valtamereen hallitun laskeutumisen jälkeen.
NASA on valinnut Starshipin laskeuttamaan astronautteja Kuuhun osana Artemis-ohjelmaa.
Blue Origin aloitti matkustajalennot New Shepard -suborbitaalialuksella vuonna 2021, ja vuoden 2022 moottorisuuttimen uudelleensuunnittelun jälkeen lennot jatkuivat joulukuussa 2023.
Blue Originin New Glennissä on uudelleenkäytettävä ensimmäinen vaihe, jossa on seitsemän BE-4-metaanimoottoria, suunniteltu vähintään 25 uudelleenkäyttökertaan ja jopa 100 lentoon per vahvistin, 16 päivän kääntöajalla.
Rocket Labin Electron on ainoa käytössä oleva uudelleenkäytettävä kiertorataluokan pieni raketti, jossa heinäkuussa 2022 tehtiin helikopterikaappaus ja 23. elokuuta 2023 lennolla käytettiin palautettua Rutherford-moottoria.

Rakettien laukaisut tarkoittivat aiemmin hyvästien jättämistä kalliille laitteille yhden käyttökerran jälkeen. Vuosikymmenten ajan raketteja pidettiin kertakäyttöisinä – jokainen tehtävä pudotti käytetyt vahvistimet ja vaiheet mereen tai poltti ne ilmakehässä. Nykyään on käynnissä radikaali muutos. Uudelleenkäytettävät raketit – kantoraketit, jotka on suunniteltu lentämään, laskeutumaan ja lentämään uudelleen – muuttavat avaruusmatkailun taloutta ja mahdollisuuksia. Palauttamalla ja kunnostamalla suuria rakettikomponentteja hylkäämisen sijaan yritykset laskevat laukaisukustannuksia ja lisäävät laukaisutiheyttä. Tämä raportti perehtyy siihen, mitä uudelleenkäytettävät raketit ovat, miten ne syntyivät, ketkä johtavat kehitystä ja miksi ne ovat tärkeitä taloudelle, ympäristölle, puolustukselle ja avaruustutkimuksen tulevaisuudelle.

Mitä ovat uudelleenkäytettävät raketit?

Uudelleenkäytettävät raketit ovat kantoraketteja, jotka on rakennettu siten, että merkittäviä osia voidaan lennättää useita kertoja, toisin kuin kertakäyttöiset raketit, joita käytetään kerran ja sitten hylätään. Uudelleenkäytettävässä laukaisujärjestelmässä keskeiset komponentit – usein ensimmäisen vaiheen vahvistimet, moottorit tai jopa hyötykuorisuojukset – palaavat Maahan laukaisun jälkeen kunnostettavaksi ja uudelleenkäytettäväksi. Poistamalla tarpeen valmistaa täysin uusia rakettivaiheita jokaista tehtävää varten, uudelleenkäytettävyys voi alentaa merkittävästi laukaisun kustannuksia. SpaceX kuvailee Falcon 9:tä “maailman ensimmäiseksi kiertorataluokan uudelleenkäytettäväksi raketiksi” ja toteaa, että “raketin kalleimpien osien uudelleenkäyttö… laskee avaruuteen pääsyn kustannuksia”.

Ero kertakäyttöisiin raketteihin on räikeä. Kertakäyttöinen kantoraketti on kertakäyttöjärjestelmä – perinteisesti jokainen rakettivaihe joko tuhoutuu palatessaan ilmakehään tai jää avaruusromuksi polttoaineen loputtua. Käytännössä klassisen kertakäyttöisen raketin laukaisua on verrattu siihen, että rakennettaisiin uusi matkustajalentokone jokaista lentoa varten – ilmailussa selvästi kestämätön lähestymistapa. Uudelleenkäytettävät raketit pyrkivät ratkaisemaan tämän ongelman laskeutumalla tai palauttamalla vaiheensa, jotta ne voivat lentää uudelleen, aivan kuten lentokoneet. Tämä vaatii usein lisälaitteita ja suunnitteluominaisuuksia: uudelleenkäytettävät kiihdyttimet kuljettavat lisäpolttoainetta, laskutelineitä tai ohjaussiivekkeitä sekä lämpösuojajärjestelmiä (kuten lämpökilpiä) selviytyäkseen paluusta Maahan. Nämä lisäykset tekevät uudelleenkäytettävistä vaiheista raskaampia ja hieman heikentävät niiden suorituskykyä yhdellä lennolla, mutta vastineeksi saadaan mahdollisuus “laukaista, laskeutua ja toistaa” sen sijaan, että raketti heitettäisiin pois.

Käytännössä yritykset ovat toteuttaneet uudelleenkäytettävyyttä eri tavoin. Jotkut kiihdyttimet lentävät takaisin omalla voimallaan pystysuoraan rakettilaskuun (SpaceX:n tavaramerkkimenetelmä), kun taas toiset avaavat laskuvarjot ja joko laskeutuvat pehmeästi mereen palautusta varten (kuten Rocket Labin pienet kiihdyttimet) tai ne jopa napataan ilmasta helikoptereilla kokeellisissa tekniikoissa. Muutamat järjestelmät käyttävät siivellisiä kiertorata-aluksia tai avaruuslentokoneita (kuten NASA:n avaruussukkula), jotka liitävät takaisin kiitotielle. Menetelmästä riippumatta ydinajatus on sama: palauttaa laitteisto, jotta raketin kalliit moottorit, rakenteet ja elektroniikka voidaan kunnostaa ja käyttää useilla lennoilla sen sijaan, että ne menetettäisiin yhden jälkeen. Uudelleenkäytettävät kantoraketit poistavat tarpeen rakentaa nämä osat alusta jokaiselle laukaisulle, vaihtaen suurempaan suunnittelun monimutkaisuuteen alussa, mutta pienempään yksikkökustannukseen useiden lentojen aikana. Kuten tulemme näkemään, tämä lähestymistapa muuttaa laukaisualaa.

Lyhyt historia uudelleenkäytettävistä raketeista

Ajatus uudelleenkäytettävistä avaruusaluksista on ollut olemassa vuosikymmeniä, mutta vision muuttaminen todellisuudeksi osoittautui haastavaksi. Varhaiset raketit 1950- ja 60-luvuilla olivat kaikki kertakäyttöisiä. Visionäärit kuten Wernher von Braun luonnostelivat uudelleenkäytettävien siivellisten kiihdyttimien ideoita Apollo-aikakaudella, mutta sen ajan teknologia ei ollut valmis. Ensimmäinen merkittävä askel uudelleenkäytettävyyteen otettiin NASA:n avaruussukkulalla 1970-luvulla. Vuonna 1981 ensilentonsa tehnyt sukkula oli maailman ensimmäinen uudelleenkäytettävä avaruusalus, suunniteltu laukaistavaksi kuin raketti ja palaamaan Maahan kuin lentokone. Kiertorata-alus (päämoottoreineen) ja kaksi kiinteän polttoaineen apurakettia palautettiin ja kunnostettiin jokaisen lennon jälkeen – vain ulkoinen polttoainetankki kulutettiin joka kerta ^[1]. Tämä oli mullistava saavutus: toisin kuin aiemmat kertakäyttöiset raketit, sukkula voitiin laukaista yhä uudelleen.

Kuitenkin avaruussukkulaohjelma toi myös esiin uudelleenkäytön haasteet. Sukkulan kunnostaminen lentojen välillä osoittautui paljon kalliimmaksi ja työläämmäksi kuin oli odotettu. Jokainen sukkula vaati huolellisen tarkastuksen, lämpösuojalaattojen korjauksia sekä moottoreiden ja järjestelmien perusteellisen huollon. Kääntöaika oli kuukausia, ja lennon kustannukset pysyivät erittäin korkeina – joidenkin arvioiden mukaan noin 1,5 miljardia dollaria per laukaisu, mikä tarkoitti, että sukkula ei saavuttanut toivottua lentoyhtiömäistä taloudellisuutta. Kuten CNES:n puheenjohtaja Jean-Yves Le Gall totesi: ”uudelleenkäytettävät kantoraketit ovat jo olemassa, avaruussukkulat ovat yksi esimerkki. Mutta kun ne on valmisteltava uudelleen lentoa varten, kustannukset ovat olleet merkittäviä.” Varhainen skeptisyys uudelleenkäytettävyyttä kohtaan johtui tästä todellisuudesta: sukkula osoitti, että laitteiston uudelleenkäyttö oli mahdollista, mutta ei sitä, että se olisi taloudellisesti kannattavaa.

Sukkulan jäätyä eläkkeelle vuonna 2011, uudelleenkäytettävä rakettiteknologia koki hiljaisemman kauden. 1990-luvulla oli kokeellisia ohjelmia, kuten DC-X “Delta Clipper”, yksivaiheinen VTOL-rakettitestialusta, sekä erilaisia konseptitutkimuksia, mutta yhtään toimivaa uudelleenkäytettävää kantorakettia ei syntynyt. 2000-luvulla nähtiin kuitenkin yksityisen sektorin johtama kiinnostuksen uudelleensyntyminen. Uraauurtavia hankkeita olivat muun muassa Scaled Compositesin SpaceShipOne (uudelleenkäytettävä suborbitaalinen avaruuskone, joka voitti X-palkinnon vuonna 2004) ja Blue Originin varhaiset New Shepard -kokeet, sekä kokeelliset raketit kuten Armadillo Aerospacen alukset. Nämä loivat pohjan vallankumoukselle.

SpaceX:n mukaantulo muutti todella pelin. Vuonna 2002 perustettu SpaceX teki uudelleenkäytettävistä raketeista keskeisen tavoitteen. Yhtiön toimitusjohtaja Elon Musk on usein todennut, että rakettien on oltava uudelleenkäytettäviä, jotta avaruuslentojen kustannukset saadaan radikaalisti alas, ja on vitsaillut, että kertakäyttöinen raketti on yhtä järjetön kuin kertakäyttöinen lentokone. SpaceX aloitti pienellä kertakäyttöisellä Falcon 1:llä, mutta kehitti pian Falcon 9:n uudelleenkäytettävyyttä silmällä pitäen. Vuosien asteittaisen testauksen jälkeen (alkaen matalan korkeuden “Grasshopper”-leijuntalennoista 2012–2013) SpaceX saavutti merkittävän ensimmäisen vaiheen boosterin laskeutumisen joulukuussa 2015, tuoden onnistuneesti Falcon 9 -boosterin takaisin alustalle Cape Canaveraliin ^[2]. Tämä historiallinen ensimmäinen laskeutuminen – jota jopa skeptiset kilpailijat kuvailivat ”teknologiseksi saavutukseksi” – osoitti, että kiertoradalle kykenevä boosteri voi palata ehjänä. Vain muutamaa kuukautta myöhemmin, vuonna 2016, SpaceX onnistui ensimmäisessä drone-aluslaskeutumisessa merellä, ja maaliskuussa 2017 se uudelleenlensi aiemmin laskeutuneella boosterilla, mikä merkitsi maailman ensimmäistä kiertorakettivaiheen uudelleenkäyttöä ^[3].

Sen jälkeen edistys on ollut nopeaa. SpaceX lisäsi nopeasti uudelleenkäyttöä, luoden laivaston lentotestatuista boostereista. 2020-luvun alkuun mennessä Falcon 9:n ensimmäiset vaiheet lensivät rutiininomaisesti 10 tai useammalla lennolla kukin, vain kohtuullisilla tarkastuksilla ja huolloilla lentojen välillä. Vuoteen 2023 mennessä SpaceX oli saavuttanut yli 170 onnistunutta booster-laskeutumista ja sillä oli vähintään kaksi yksittäistä boosteria, jotka kumpikin lensivät 15 lentoa kappaleelta ^[4]. (Itse asiassa ennätystä on sittemmin venytetty vielä pidemmälle – SpaceX on käyttänyt joitakin Falcon 9 -boostereita jopa 16 lennolla ja lisää on tulossa, kun yhtiö jatkaa laitteiston eliniän testaamista.) Tällainen uudelleenkäytettävyys oli ennenkuulumatonta rakettiteknologiassa. Yhtiö alkoi myös käyttää uudelleen hyötykuorisuojuksia (kärkikartion puolikkaat), säästäen noin 6 miljoonaa dollaria per laukaisu nostamalla suojukset merestä ja kunnostamalla ne. Kun SpaceX palautti noin 75 % laukaisulaitteistosta (ensimmäinen vaihe ja suojukset), yhtiön malli laski radikaalisti hyötykuormien laukaisukustannuksia kiertoradalle. SpaceX:n toimitusjohtaja Gwynne Shotwell tiivisti saavutuksen: ”Olemme todistaneet, että ajoneuvo voi lentää useita kertoja minimaalisella kunnostuksella. Se on monumentaalinen saavutus… Rakettien uudelleenkäyttö alkaa näyttää melko normaalilta” (lainaus vuoden 2022 haastattelusta).

Muut toimijat ovat seuranneet perässä tässä uudessa “laukaise, laskeudu, toista” -aikakaudessa. Amazonin Jeff Bezosin perustama Blue Origin esitteli New Shepard -suborbitaalirakettinsa vuosina 2015–2016, ja onnistui laskeuttamaan ensimmäisen uudelleenkäytettävän boosterinsa vain kuukautta ennen SpaceX:n Falcon 9:n laskeutumista vuonna 2015. New Shepard on sittemmin lentänyt kymmeniä kertoja, nostaen kapselin toistuvasti avaruuden reunalle (~100 km korkeuteen) ja laskeutuen boosterilla takaisin alustalle. Vaikka New Shepard on suborbitaalinen turismi- ja tutkimusalus (kuljettaa ihmisiä lyhyille avaruuslennoille), se todisti uudelleenkäytettävän teknologian ja operaatioiden (nopea kääntö, useita lentoja per boosteri) toimivuuden rinnakkain SpaceX:n kiertorataonnistumisten kanssa. Blue Originin iskulause, “Gradatim Ferociter” (“Askel askeleelta, raivokkaasti”), kuvastaa sen järjestelmällistä lähestymistapaa uudelleenkäytettävyyden kehittämiseen.

2010-luvun loppuun mennessä paradigma oli selvästi muuttunut. Uudelleenkäytettävyys ei enää ollut marginaalinen kokeilu; siitä oli tulossa odotettu ominaisuus. Uusi aalto laukaisualuksia ympäri maailmaa suunniteltiin alusta alkaen uudelleenkäytettäviksi. Erään avaruuslennon kronikan mukaan: ”Monien laukaisualusten odotetaan nyt debytoivan uudelleenkäytettävinä 2020-luvulla,” mukaan lukien SpaceX:n Starship, Blue Originin New Glenn, Rocket Labin Neutron, United Launch Alliancen suunniteltu Vulcan (moottorin uudelleenkäyttö), sekä ulkomaiset projektit kuten Venäjän Soyuz-7, Euroopan Ariane Next, Kiinan Pitkä Marssi 8/9 -versiot ja startupit kuten Relativity Spacen Terran R. Lyhyesti: 2020-luku tuo mukanaan uuden normaalin: jos rakettisi ei ole uudelleenkäytettävä (tai ainakin osittain uudelleenkäytettävä), olet kehityksen jäljessä.

Keskeiset toimijat uudelleenkäytettävien laukaisujen vallankumouksessa

SpaceX: Uudelleenkäytettävien kiertoratarakettien edelläkävijä

SpaceX on kiistaton modernin uudelleenkäytettävän rakettiteknologian edelläkävijä. Yhtiön Falcon 9 -raketista tuli ensimmäinen kiertorataluokan kantoraketti, joka laskeutui ja lennätettiin uudelleen. SpaceX saavutti ratkaisevan ensimmäisen uudelleenkäytön vuonna 2017, ja on siitä lähtien tasaisesti kehittänyt prosessejaan tehdäkseen uudelleenkäytöstä rutiinia. Nykyään Falcon 9 -vahvistimet laskeutuvat lähes jokaisen laukaisun jälkeen – palaten joko maalla olevalle alustalle tai merellä olevalle droonialukselle – ja ne voidaan usein valmistella uuteen laukaisuun muutamassa viikossa. NASAn Launch Services Programin mukaan Falcon 9:n uudelleenkäytettävyys “mahdollistaa SpaceX:n käyttää raketin kalleimmat osat uudelleen, mikä puolestaan alentaa avaruuteen pääsyn kustannuksia”. Strategia on tuottanut dramaattisia tuloksia: SpaceX mainostaa Falcon 9 -laukaisua noin 67 miljoonalla dollarilla, mikä on murto-osa aiempien saman luokan rakettien hinnasta, pitkälti kiitos laitteiston uudelleenkäytön. Vuoden 2025 puoliväliin mennessä SpaceX on kirjannut satoja onnistuneita vahvistimen palautuksia (lähes 500) ja käyttänyt kymmeniä vahvistimia useilla lennoilla – yksi vahvistin suoritti jopa 16 tehtävää ennen eläkkeelle jäämistään.

Falcon 9:n lisäksi SpaceX on käyttänyt uudelleen myös raskasta Falcon Heavy -rakettia (jonka sivuvahvistimet ovat muokattuja Falcon 9 -ytimiä, jotka palaavat maahan), ja se palauttaa Dragon-aluksia uudelleenkäyttöön miehistö- ja rahtilähetyksillä. Mutta yhtiön suurin uudelleenkäytettävä rakettihanke on Starship-ohjelma. Starship on täysin uudelleenkäytettävä kaksivaiheinen superraskas raketti kehitteillä, koostuen jättimäisestä vahvistimesta (Super Heavy) ja 50-metrisestä avaruusaluksesta (Starship) sen päällä. Koko yhdistelmä on suunniteltu laukaistavaksi kiertoradalle ja sitten molempien vaiheiden palaavan uudelleenkäyttöä varten – kunnianhimoinen harppaus täyteen uudelleenkäytettävyyteen. Vuonna 2023 ja 2024 SpaceX suoritti Starshipin ensimmäiset yhdistetyt koelennot. Muutamien räjähdysmäisten alkuyritysten jälkeen SpaceX saavutti läpimurron kesäkuussa 2024, kun Starship suoritti ensimmäisen täyden koelentonsa, lähes kiersi Maan ja laskeutui pehmeästi hallitusti neljännellä yrityksellä. Elon Musk iloitsi virstanpylväästä kirjoittaen: “Monista vaurioituneista laatoista ja vaurioituneesta siivekkeestä huolimatta Starship pääsi pehmeään laskuun mereen!”. Tämä osoitti, että Starshipin lämpökilpi ja ohjaus selvisivät paluusta ilmakehään – keskeinen este täyden uudelleenkäytön tiellä. SpaceX:n tavoitteena on, että Starshipin vahvistin laskeutuu lopulta takaisin alustalle (tornin varren kiinni ottamana) ja yläosa laskeutuu propulsiivisesti takaisin Maahan (ja jopa Marsiin tai Kuuhun). Kun Starship on toiminnassa, sen täysin uudelleenkäytettävä rakenne on tarkoitettu halvemmaksi ja paljon tehokkaammaksi kuin Falcon 9, muodostaen SpaceX:n tulevaisuuden liiketoiminnan selkärangan. NASA on jo valinnut Starshipin laskeuttamaan astronautteja Kuuhun Artemis-ohjelmassa, mikä kuvastaa alan luottamusta uudelleenkäytettäviin järjestelmiin.

Blue Origin: Gradatim Ferociter – Askel askeleelta kohti uudelleenkäyttöä

Blue Origin, jonka Jeff Bezos perusti vuonna 2000, on ollut merkittävä toimija uudelleenkäytettävyyden edistämisessä, vaikkakin hitaammalla tahdilla. Blue Originin New Shepard -raketti on pieni suborbitaalinen kantoraketti, mutta se on osoittanut uudelleenkäytettävyyden ehkä selkeämmin kuin mikään kiertoradalle kykenevä järjestelmä. New Shepardin kantoraketti ja kapseli ovat lentäneet useita kertoja (kantoraketti joissain tapauksissa yli kuusi kertaa) vain vähäisellä huollolla. Alus laukaistaan suoraan avaruuden rajalle (~105 km), minkä jälkeen miehistökapseli irtoaa ja laskeutuu myöhemmin laskuvarjolla, samalla kun kantoraketti suorittaa ohjatun pystysuoran laskeutumisen. Vuonna 2021 Blue Origin alkoi lennättää matkustajia New Shepardilla, mukaan lukien Bezos itse, esitellen täysin uudelleenkäytettävää avaruusturismia. Vuoden 2022 laukaisu epäonnistumista lukuun ottamatta (miehittämätön lento, jossa kapselin pelastautumisjärjestelmä aktivoitui kantoraketin moottoriongelman vuoksi), New Shepard on ollut luotettava. Tämän poikkeaman jälkeen Blue Origin suunnitteli moottorin suuttimen uudelleen ja palautti New Shepardin onnistuneesti lennolle joulukuussa 2023, lennättäen joukon NASAn tutkimuslasteja avaruuteen ja laskeuttaen kantoraketin jälleen turvallisesti alustalleen. Tämä paluu palvelukseen osoitti Blue Originin insinööritaidon luotettavan uudelleenkäytettävän lennon mahdollistamisessa.

Blue Originin suurempi tavoite on New Glenn -kiertorataraketti. New Glenn on raskaan nostokyvyn kantoraketti (verrattavissa SpaceX:n Falcon Heavyyn), joka rakennetaan uudelleenkäytettävällä ensimmäisellä vaiheella. Jättimäinen New Glenn -kantoraketti, jonka halkaisija on yli 7 metriä ja jota käyttää seitsemän BE-4-metaanimoottoria, on suunniteltu palaamaan ja laskeutumaan merellä olevalle alustalle toisen vaiheen kiihdytettyä kohti kiertorataa. Jeff Bezos on todennut, että New Glennin kantoraketti on suunniteltu vähintään 25 uudelleenkäyttökertaan aluksi, tavoitteena jopa 100 lentoa per kantoraketti sen elinkaaren aikana. Kantoraketissa on tukevat laskeutumisjalat ja kestävä lämpösuojaus, jotta kunnostustarve olisi mahdollisimman vähäinen, ja tavoitteena on 16 päivän kääntöaika lentojen välillä. Vuoteen 2025 mennessä Blue Origin on rakentanut useita New Glenn -kantoraketteja Floridan tehtaallaan ja valmistautuu raketin ensimmäiseen laukaisuun. (Ensilennon odotetaan tapahtuvan vuonna 2024 tai 2025 useiden viivästysten jälkeen.) New Glennin menestys nostaisi Blue Originin kiertoradan uudelleenkäytettävyyden saralla SpaceX:n rinnalle.

Huomionarvoista on, että Blue Origin ja Bezos korostavat harkittua, pitkäjänteistä lähestymistapaa. Bezos painottaa usein, että uudelleenkäytettävyys on keino, ei päämäärä: todellinen tavoite on alentaa avaruuslennon kustannuksia dramaattisesti, jotta avaruuden resursseja voidaan hyödyntää laajamittaisesti. ”Avaruusmatkailu on ratkaistu ongelma… Ratkaisematta on kustannus. Meidän täytyy pystyä tekemään se sata kertaa halvemmalla,” Bezos selitti haastattelussa ja lisäsi, että tämän saavuttaminen ”todella avaa taivaat ihmiskunnalle” vapauttamalla yrittäjyyden innovaation avaruudessa ^[5]. Blue Originin insinöörifilosofiaan kuuluu joskus tasapainottelu uudelleenkäytettävyyden ja muiden tekijöiden välillä. Esimerkiksi Bezos paljasti, että New Glennin toista vaihetta varten yhtiö testaa sisäisesti täysin uudelleenkäytettävää ylävaihetta (Project Jarvis), mutta on myös avoin käyttämään kertakäyttöistä ylävaihetta, jos se osoittautuu taloudellisemmaksi. ”Tavoite kertakäyttöiselle vaiheelle on tehdä siitä niin halpa valmistaa, ettei uudelleenkäytettävyys koskaan ole järkevää. Tavoite uudelleenkäytettävälle vaiheelle on tehdä siitä niin helposti operoitava, ettei kertakäyttöisyys koskaan ole järkevää,” Bezos sanoi, tunnustaen kompromissin ja edistäen molempia lähestymistapoja rinnakkain. Tämä pragmaattinen ajattelutapa korostaa, että Blue Origin näkee uudelleenkäytettävyyden työkaluna, ei dogmina – mutta sellaisena, jonka he uskovat olevan keskeinen pitkällä aikavälillä. New Glennin ja monien muiden hankkeiden (kuten kuulaskeutujan ja suunnitteilla olevan avaruusaseman) myötä Blue Originista on tulossa keskeinen kilpailija uudelleenkäytettävien kantorakettien markkinoilla.

Rocket Lab: Pieni raketti, suuria askeleita kohti uudelleenkäyttöä

Rocket Lab on pienempi yritys verrattuna yllä mainittuihin jättiläisiin, mutta se on ottanut vaikuttavia askeleita pienikokoisten kantorakettien uudelleenkäytettävyyden saralla. Kalifornia/Uusi-Seelanti-pohjaisen yhtiön Electron-raketti on paljon pienempi kuin Falcon 9 tai New Glenn – se on suunniteltu nostamaan vain noin 300 kg kiertoradalle. Aluksi Electron oli täysin kertakäyttöinen, mutta viime vuosina Rocket Lab on kehittänyt suunnitelmaa Electronin ensimmäisen vaiheen talteenottoon ja uudelleenkäyttöön. Haasteena on, että Electron on liian pieni kuljettamaan ylimääräistä polttoainetta ohjattua laskeutumista varten, joten Rocket Lab valitsi uudenlaisen lähestymistavan: polton jälkeen ensimmäinen vaihe selviää paluusta passiivisesti ja avaa laskuvarjon, minkä jälkeen se joko napataan ilmasta helikopterilla tai poimitaan merestä. Vuoden 2022 loppuun mennessä Rocket Lab oli onnistuneesti suorittanut useita pehmeitä laskuvarjolaskuja Electronin boostereilla ja jopa yrittänyt helikopterin ilmasta nappaamista (yksi nappaaminen onnistui, mutta helikopteri vapautti boosterin turvallisuussyistä pian sen jälkeen).

Vuonna 2023 yhtiö saavutti uuden virstanpylvään käyttämällä uudelleen merkittävää komponenttia: se otti Rutherford-moottorin talteen otetusta kantoraketista, kunnosti sen ja käytti sitä uudelleen uudessa Electron-lennossa – tämä oli ensimmäinen kerta, kun pienen kiertoradalle kykenevän raketin moottori käytettiin uudelleen. ”Tämä lento on suuri askel kohti uudelleenkäytettäviä Electron-kantoraketteja”, Rocket Labin perustaja ja toimitusjohtaja Peter Beck sanoi tuolloin ja totesi, että heidän talteen otetut moottorinsa toimivat ”erinomaisesti” testeissä ja että koko kantoraketin uudelleenlento oli seuraava tavoite. Rocket Lab onkin edennyt vähitellen kohti ehjän ensimmäisen vaiheen uudelleenlentoa. Yhtiön ja NASAn laukaisuohelman mukaan Electronia pidetään nyt ainoana käytössä olevana uudelleenkäytettävänä kiertoradalle kykenevänä pienen luokan rakettina, ja Rocket Lab odottaa, että kantorakettien talteenotto ja uudelleenlento mahdollistavat tiheämmän laukaisutahdin ilman, että uusia raketteja tarvitsee rakentaa yhtä paljon, mikä alentaa kustannuksia pienisatelliittiasiakkaille ^[6]. Rocket Labin kehitteillä oleva seuraavan sukupolven kantoraketti, keskikokoinen Neutron, suunnitellaan alusta alkaen uudelleenkäytettäväksi – se on suurempi (noin 8 tonnia kiertoradalle) ja pystyy laskeutumaan ensimmäisellä vaiheellaan propulsiivisesti merialustalle, enemmän Falcon 9:n tapaan ^[7]. Uudelleenkäytettävyys osoittaa kannattavuutensa jo pienemmässäkin kokoluokassa, ja Rocket Lab on erinomainen esimerkki siitä, kuinka nopeasti konsepti on levinnyt koko alalle.

Muut toimijat ja maailmanlaajuiset ponnistelut

Uudelleenkäytettävien rakettien vallankumous on maailmanlaajuinen ilmiö. Perinteiset laukaisupalvelujen tarjoajat ja uudet startupit ovat joutuneet reagoimaan, kun SpaceX ja muut ovat osoittaneet kustannusetuja. Yhdysvalloissa United Launch Alliance (ULA) – pitkään kertakäyttöisten rakettien puolestapuhuja – tutki aluksi suunnitelmaa käyttää uudelleen vain tulevan Vulcan-rakettinsa moottorit (irrottamalla ne lämpösuojan kanssa ja nappaamalla ne ilmasta). Vaikka ULA laittoi kyseisen suunnitelman jäihin, SpaceX:n aiheuttama kilpailupaine pakotti ULA:n ja muut leikkaamaan kustannuksia ja harkitsemaan uudelleenkäytettävyyttä tulevissa malleissa. Toinen yhdysvaltalainen startup, Relativity Space, kehittää Terran R -rakettia, täysin uudelleenkäytettävää keskikokoista rakettia, joka rakennetaan pääosin 3D-tulostustekniikalla ja jonka odotetaan debytoivan 2020-luvun lopulla. Vielä yksi, Stoke Space, testaa täysin uudelleenkäytettävää toista vaihetta pienille raketeille, tavoitteenaan ajoneuvo, jolla on erittäin nopea uudelleenkäyttö (heidän konseptivaiheessaan on lämpösuoja ja uusi moottori, jonka avulla se voi palata kiertoradalta ja laskeutua pystysuoraan).

Eurooppa, joka hallitsi pitkään kaupallisia laukaisumarkkinoita kertakäyttöisillä Ariane-raketeilla, on myös muuttanut suuntaansa. Euroopan avaruusjärjestöllä (ESA) ja ArianeGroupilla on käynnissä projekteja kuten Themis (uudelleenkäytettävän ensimmäisen vaiheen koelaitteisto) ja Prometheus (edullinen uudelleenkäytettävä moottori), joiden tarkoituksena on raivata tietä osittain uudelleenkäytettävälle Ariane Next -kantoraketille 2030-luvulla ^[8]. Vuonna 2023 ESA suoritti Themisin ensimmäiset testit avaruussatamassa Ruotsissa, ja virasto on nimenomaisesti todennut, että tulevien eurooppalaisten rakettien on todennäköisesti oltava uudelleenkäytettäviä pysyäkseen kilpailukykyisinä. Myös eurooppalaisten startup-yritysten määrä kasvaa (Saksassa, Ranskassa, Espanjassa ja Isossa-Britanniassa), ja ne kehittävät pieniä uudelleenkäytettäviä kantoraketteja, mikä osoittaa, että trendi on todella globaali.

Kiina tavoittelee myös aggressiivisesti uudelleenkäytettäviä laukaisujärjestelmiä. Kiinan avaruusteknologian ja -tieteen yhtiö (CASC), maan pääasiallinen valtiollinen rakettivalmistaja, ilmoitti suunnitelmistaan koelaukaista kaksi uutta suurta uudelleenkäytettävää rakettia vuoteen 2025 ja 2026 mennessä. Näiden uskotaan sisältävän uuden keskikokoisen kantoraketin (ehkä uudelleenkäytettävä versio Long March 8:sta tai kehitteillä oleva 4-metrinen boosteri) sekä Long March 10 -raketin, suuren kantoraketin miehitettyjä kuulentolentoja varten, jonka odotetaan olevan uudelleenkäytettävältä ensimmäiseltä vaiheeltaan. Samanaikaisesti useat kiinalaiset yksityiset yritykset – kuten LandSpace, Space Pioneer, Galactic Energy ja iSpace – ovat tehneet hyppykokeita ja prototyyppilaukaisuja uudelleenkäytettävillä raketeilla. LandSpace esimerkiksi nousi otsikoihin laukaistuaan metaanikäyttöisen raketin kiertoradalle vuonna 2023 ja testattuaan vaiheen pystysuoraa laskeutumista. Deep Blue Aerospace suoritti 100 metrin pystysuoran nousu- ja laskutestin, mikä muistuttaa SpaceX:n varhaisia Grasshopper-kokeita. On selvää, että Kiina pitää uudelleenkäytettävyyttä strategisesti tärkeänä; hallituksella on kansallinen strategia avaruuden saavutettavuuden parantamiseksi ja kustannusten alentamiseksi, osittain kilpaillakseen SpaceX:n kyvykkyyksien kanssa ja tukeakseen odotettua satelliittien määrän kasvua (mukaan lukien laajakaistamegakonstellaatiot).

Myös pienemmät kansalliset ohjelmat ovat mukana kehityksessä: Intian ISRO on testannut uudelleenkäytettävän kantoraketin teknologian koelaitteistoa (pieni prototyyppinen avaruussukkulaliitokone) ja tutkii uudelleenkäytettävää boosteria tulevaisuutta varten. Venäjä on elvyttänyt uudelleenkäytettävien ”Baikal”-palautusboosterien konsepteja ja esitellyt uudelleenkäytettävän metaaniraketin nimeltä Amur (vaikka aikataulu on epävarma). Japani ja muut ovat rahoittaneet uudelleenkäytettävien moottoreiden tutkimusta ja pienimuotoisia laskeutumiskokeita. Lyhyesti sanottuna olemme todistamassa suurta muutosta. Vaikka SpaceX ja Blue Origin ovat olleet modernin uudelleenkäytettävän aikakauden edelläkävijöitä, käytännössä jokainen merkittävä avaruusvaltio ja monet startupit kehittävät tai suunnittelevat nyt uudelleenkäytettäviä raketteja. Yleinen näkemys on, että uudelleenkäytettävyys on avain halvempaan, useammin toistuvaan ja joustavampaan avaruuden saavutettavuuteen.

Viimeaikaisia virstanpylväitä ja ajankohtaisia tapahtumia uudelleenkäytettävissä raketeissa

Viime vuodet ovat olleet tapahtumarikkaita uudelleenkäytettävien kantorakettien maailmassa, ja kehitys on ollut nopeaa sekä otsikoihin nousseita saavutuksia on nähty:

SpaceX:n Starship-läpimurrot (2023–2024): SpaceX:n Starship-ohjelma teki merkittäviä edistysaskeleita. Ensimmäinen täysi koelento integroidulla Starshipillä ja Super Heavy -kiihdyttimellä 20. huhtikuuta 2023 päättyi dramaattiseen räjähdykseen ilmassa muutama minuutti laukaisun jälkeen, ja toinen yritys marraskuussa 2023 ”räjähti avaruuteen päästyään” vaiheiden irrotusongelmien vuoksi. Nämä epäonnistumiset eivät olleet odottamattomia SpaceX:n nopean iteroinnin lähestymistavassa. Kolmannella koelennolla maaliskuussa 2024 Starship pääsi paljon pidemmälle – lähes suoritti maapallon ympäri ulottuvan lennon – mutta hajosi uudelleentulossa meren yllä. Lopulta 6. kesäkuuta 2024 SpaceX onnistui lennättämään Starshipin (lähes) kiertoradalle ja tuomaan sen alas ehjänä, mikä merkitsi ensimmäistä kertaa, kun täysin uudelleenkäytettävä tämän kokoluokan avaruusalus selvisi avaruuslennosta ja uudelleentulosta. Starship laukaistiin Texasista, saavutti noin 200 km korkeuden ja kiersi Maan ympäri, minkä jälkeen se suoritti hallitun nokka edellä -syöksyn takaisin ilmakehään. Vaikka osa lämpösuojalaatoista irtosi ja yksi siiveke vaurioitui, alus hidasti ja kääntyi onnistuneesti suunniteltua vesilaskua varten. Se roiskahti pehmeästi Intian valtamereen 65 minuuttia laukaisun jälkeen, saavuttaen testin ensisijaiset tavoitteet. Musk ylisti lentoa, ja SpaceX valmistautui seuraaviin testeihin. Tämä sarja nopeita laukaisuja ja lopullinen onnistuminen neljännellä yrityksellä vuonna 2024 osoitti Starshipin toimivuuden ja toi SpaceX:n lähemmäs täysin uudelleenkäytettävän järjestelmän operatiivista käyttöönottoa. Koska NASA luottaa Starshipiin Artemis-kuuohjelmassa, näitä kehityksiä seurattiin tarkasti. SpaceX on ilmoittanut suunnittelevansa kymmeniä lisää koelentoja ja tähtäävänsä kiertoratatankkaukseen sekä molempien vaiheiden täyteen uudelleenkäyttöön seuraavien parin vuoden aikana. Starship-testit korostivat SpaceX:n filosofiaa: rajoja kohti, epäonnistumisista oppien ja uudelleenkäytettävyyden todistaminen ennennäkemättömässä mittakaavassa.
Blue Originin New Shepard palaa lentoon (2023): Blue Origin oli keskeyttänyt New Shepard -suborbitaalirakettinsa lennot syyskuun 2022 tapauksen jälkeen, jossa kiihdyttimen moottorin suutin kärsi rakenteellisesta viasta, mikä laukaisi miehittämättömän kapselin automaattisen keskeytyksen. Tutkimuksiin ja korjauksiin kului yli vuosi – FAA vaati Blue Originia toteuttamaan 21 korjaavaa toimenpidettä, mukaan lukien moottorin uudelleensuunnittelun. Joulukuussa 2023 Blue Origin jatkoi onnistuneesti New Shepard -lentoja, lähettäen kapselin täynnä kokeita avaruuden rajalle ja laskeuttaen kiihdyttimen turvallisesti alustalleen. Tämä oli tärkeä osoitus Blue Originin uudelleenkäytettävän suunnittelun ja operatiivisen turvallisuuden toimivuudesta. Lento todisti uuden moottorisuuttimen ja muutosten toimivan, ja se avasi tien Blue Originin avaruusturismilentojen uudelleenkäynnistämiselle. (Joulukuun testissä ei ollut matkustajia, mutta maksavien asiakkaiden lennot odotettiin seuraavan.) Samaan aikaan Blue Origin on edistynyt New Glenn -raketissaan – vuoden 2024 lopulla he olivat koonneet täysikokoiset polkuohjusversiot ja tähtäsivät ensilennolle vuosina 2024/25. Vuonna 2023 ja 2024 Blue testasi myös Project Jarvis -uudelleenkäytettävän toisen vaiheen komponentteja (pääosin salassa) ja jatkoi BE-4- ja BE-7-moottoriensa kehitystä, jotka tulevat voimanlähteiksi New Glennille ja tulevalle kuulaskeutujalle. Suuri uutinen toukokuussa 2023 oli Blue Originin voittama NASA:n sopimus miehitetyn kuulaskeutujan kehittämisestä (yhteistyössä Lockheed Martinin kanssa), mikä osoitti NASA:n luottamusta Blue Originin teknologiaan, jonka odotetaan hyödyntävän New Glenn -kiihdytintä laukaisussa. Kaiken kaikkiaan Blue Originin viimeaikaiset virstanpylväät ovat olleet hiljaisempia kuin SpaceX:n, mutta he etenevät tasaisesti askel kerrallaan -filosofiallaan.
Rocket Labin uudelleenkäytön virstanpylväät (2022–2023): Rocket Lab saavutti merkittävää edistystä osoittaessaan pienten rakettien uudelleenkäytettävyyttä. Heinäkuussa 2022 yhtiö suoritti näyttävän kokeen, jossa helikopteri nappasi laskuvarjolla putoavan Electron-kantoraketin kiinni – temppu osoitti, että kesken lennon tapahtuva talteenotto on mahdollista (vaikka he pudottivat raketin hetkeä myöhemmin). Vuoden 2022 ja 2023 aikana Rocket Lab toteutti useita lentoja, joissa ensimmäinen vaihe selvisi uudelleentulosta ja kerättiin merestä talteen. Vuoden 2023 loppuun mennessä he olivat noutaneet boostereita kuusi kertaa, mukaan lukien kolme onnistunutta talteenottoa pelkästään vuonna 2023. Suuri harppaus tapahtui elokuussa 2023, kun Rocket Lab laukaisi uudelleen aiemmin lentäneen moottorin. Yksi Electronin Rutherford-moottoreista, jota oli käytetty toukokuun 2023 lennolla, tarkastettiin ja asennettiin uuteen rakettiin, joka laukaistiin 23. elokuuta 2023 kaupallisen satelliitin kanssa. ”Tämä lento on iso askel kohti uudelleenkäytettäviä Electron-raketteja”, toimitusjohtaja Peter Beck sanoi ja selitti, että kyseessä oli yksi viimeisistä vaiheista ennen kuin yhtiö yrittää uudelleenlentää kokonaisen ensimmäisen vaiheen. Uudelleenkäytetty moottori toimi moitteettomasti. Tämän jälkeen Rocket Lab ilmoitti suunnittelevansa, että vuonna 2024 he aikovat laukaista uudelleen kokonaisen talteenotetun ja kunnostetun booster-vaiheen. Nämä saavutukset osoittavat, että jopa pieni tiimi pienellä raketilla voi ratkaista uudelleenkäytettävyyden haasteen, vaikkakin eri tavalla kuin propulsiolaskulla. Jokainen onnistuminen vie heitä lähemmäs rutiininomaista uudelleenkäyttöä. Saavutettu tieto hyödynnetään myös Neutron-kantoraketin suunnittelussa, joka rakennetaan nopeaa uudelleenkäyttöä varten alusta alkaen.
Uudet toimijat ja testit: Uudelleenkäytettävien kantorakettien ekosysteemi on laajentunut. Relativity Space toteutti maaliskuussa 2023 ensilaukaisun Terran 1 -raketilleen – ensimmäiselle 3D-tulostetulle kantoraketille – joka oli vain osittain onnistunut (se saavutti avaruuden, muttei kiertorataa), mutta tuotti tietoa Terran R:ää varten, joka on täysin uudelleenkäytettävä raketti Relativityn kehityksessä. Arianespace/ESA Euroopassa suoritti ensimmäiset kuumakäyttötestit Prometheus-uudelleenkäytettävälle moottorille ja pienen hyppykokeen prototyyppivaiheella vuonna 2023 Esrangessa Ruotsissa, osana Themis-ohjelmaa. Intiassa ISRO lensi huhtikuussa 2023 testin, jossa prototyyppinen siivekäs RLV-alus pudotettiin helikopterista ja se laskeutui itsenäisesti kiitotielle, osoittaen tulevan uudelleenkäytettävän avaruuslentokoneen keskeisiä elementtejä. Kiinan startupit saavuttivat useita virstanpylväitä: heinäkuussa 2023 LandSpacen Zhuque-2:sta tuli maailman ensimmäinen metaanikäyttöinen raketti, joka saavutti kiertoradan (vaikka se oli kertakäyttöinen kyseisellä lennolla), ja tammikuussa 2024 kiinalainen yritys (Space Pioneer) suoritti pienen rakettivaiheen pystysuoran laskeutumistestin. Vuoden 2024 lopulla kiinalainen Deep Blue Aerospace valmistautui ensimmäisen vaiheen talteenottoyritykseen kiertoratalennolta. Japanissa JAXA on aloittanut uudelleenkäytettävän koeraketin kehityksen (suborbitaalisille lennoille) teknologiatestialustaksi. Samaan aikaan yhdysvaltalainen SpaceX jatkoi uudelleenkäytön ennätysten rikkomista rutiinilaukaisuilla – vuoteen 2025 mennessä he olivat lentäneet yli 70 Falcon 9 -lentoa vuodessa (vuosina 2022 ja 2023), joista valtaosa uudelleenkäytetyillä boostereilla, ja asettaneet uuden boosterien uudelleenlentojen ennätyksen (16 lentoa samalla boosterilla). He juhlivat myös Falcon-perheen 500. lentoa vuonna 2023, mikä korostaa, miten uudelleenkäytettävyys mahdollisti näin korkean laukaisutahdin.

Kaiken kaikkiaan viimeaikaiset uutiset osoittavat, että uudelleenkäytettävä rakettiteknologia siirtyy uutuudesta normaaliksi. Epäonnistumisia tapahtuu yhä (rakettitiede on vaikeaa), mutta se, että niin suuri raketti kuin Starship voi selviytyä kiertoradasta ja uudelleentulosta, tai että pieni yritys kuten Rocket Lab voi palauttaa kantorakettinsa merestä ja käyttää moottoreita uudelleen, olisi kuulostanut tieteistarinalta vielä vähän aikaa sitten. Suuntaus kiihtyy: jokainen onnistuminen rohkaisee seuraavaa, ja jopa takaiskuista (kuten Blue Originin moottorivika tai Starshipin varhaiset räjähdykset) opitaan nopeasti ja ne ylitetään. Olennaista on, että myös politiikka ja asenteet ovat kehittyneet. NASA ja Yhdysvaltain armeija, jotka olivat aiemmin varovaisia, ovat nyt täysin omaksuneet uudelleenkäytettävät alukset. Vuonna 2022 Yhdysvaltain avaruusjoukot antoivat ensimmäistä kertaa SpaceX:n laukaista arvokkaan GPS-satelliitin uudelleenkäytetyllä Falcon 9 -raketilla, ilmaisten luottamuksensa perusteellisen sertifioinnin jälkeen siihen, että lentokokeiltu kantoraketti ei ole ”yhtään riskialttiimpi” kuin uusi. Tämä olisi ollut mahdotonta kuvitella kymmenen vuotta aiemmin. Myös viranomaiset, kuten FAA, ovat sopeutuneet ja myöntävät nyt rutiininomaisesti lupia kantorakettien laskeutumisille ja uudelleenlennoille. Markkinoilla satelliittioperaattorit ovat tottuneet (ja jopa suosivat) uudelleenkäytettävien rakettien tarjoamia alhaisempia hintoja ja tiheämpiä laukaisumahdollisuuksia.

Yhteenvetona voidaan todeta, että nykytilanne (vuosina 2024–2025) on se, että uudelleenkäytettävät raketit ovat tulleet jäädäkseen ja niistä on nopeasti tulossa monien laukaisupalveluiden vakiokäytäntö.

Taloudelliset ja ympäristövaikutukset: uudelleenkäytettävyyden hyödyt ja haitat

Taloudelliset edut ja haasteet

Uudelleenkäytettävien rakettien taloudellinen perusta on yksinkertainen: käyttämällä laitteistoa uudelleen voit jakaa raketin rakentamisen valtavat kustannukset usealle lennolle sen sijaan, että hukkaisit investoinnin mereen yhden käytön jälkeen. Laukaisukustannukset ovat historiallisesti olleet suuri este avaruustoiminnalle – yksittäiset laukaisut ovat usein maksaneet kymmeniä tai satoja miljoonia dollareita. Uudelleenkäytettävyys lupaa murtaa tämän esteen. Itse asiassa käyttämällä uudelleenkäytettävää kantorakettia ja kapselia kertakäyttöisten järjestelmien sijaan voidaan laukaisun hinta laskea huomattavasti. Joidenkin analyysien mukaan uudelleenkäytettävä raketti voi olla jopa 65 % halvempi kuin vastaava kertakäyttöinen raketti samassa tehtävässä. SpaceX:n dramaattiset hinnanalennukset Falcon 9:n myötä tukevat tätä: noin 67 miljoonalla dollarilla Falcon 9 voi viedä yli 20 tonnia kiertoradalle, kun taas aiemmat kertakäyttöiset raketit veloittivat kaksi- tai kolminkertaisen hinnan vastaavasta nostokyvystä. Rocket Lab odottaa myös pienten laukaisujen hinnan laskevan, kun Electronin uudelleenkäytettävyys on täysin käytössä. Kuten eräässä tuoreessa avaruusteollisuuden artikkelissa vitsailtiin: jos jokainen lentoyhtiön lento vaatisi täysin uuden 747:n rakentamisen, lentomatkailu olisi järkyttävän kallista – onneksi lentokoneet käytetään uudelleen, ja sama periaate voi päteä raketteihin.

Uudelleenkäytettävyys mahdollistaa myös korkeamman laukaisutiheyden. Kun kantoraketti voi lentää, laskeutua ja lentää uudelleen lyhyellä varoitusajalla, palveluntarjoajan ei tarvitse valmistaa kokonaan uutta rakettia jokaista tehtävää varten. Tämä tarkoittaa, että laukaisujen läpimeno voi kasvaa ilman tuotantokustannusten tai tehdaskoon lineaarista kasvua ^[9]. SpaceX on tästä hyvä esimerkki: uudelleenkäyttämällä kantoraketteja se pystyi tukemaan Starlink-satelliittilaukaisujen määrän kasvua (usein laukaisten kantoraketteja 5–10 kertaa vuodessa kukin), mikä olisi ollut kieltämättä liian kallista, jos jokainen tehtävä olisi vaatinut täysin uuden raketin. Pohjimmiltaan kiinteät valmistuskustannukset jakautuvat useille lennoille, mikä laskee keskimääräistä lentokohtaista hintaa huomattavasti. Tämä avaa ovia tehtäville, jotka aiemmin olisivat olleet taloudellisesti kannattamattomia. Pienemmät yritykset, yliopistokuormat ja startupit voivat nyt varata laukaisuja; kunnianhimoiset hankkeet, kuten megakonstellaatiot tai syvän avaruuden tehtävät, muuttuvat taloudellisesti mahdollisemmiksi.

On kuitenkin todettava, että uudelleenkäytettävyys ei ole taloudellisesti ilmaista. Uudelleenkäytettävän raketin kehittäminen vaatii paljon T&K-rahaa etukäteen, ja kunnostus lentojen välillä ei ole ilmaista. On olemassa kannattavuusraja: kantoraketti täytyy lentää tietty määrä kertoja, jotta säästöt ylittävät lisäkehitys- ja käsittelykustannukset. Jos rakettia käytetään uudelleen vain muutaman kerran, hyödyt voivat olla marginaalisia tai jopa negatiivisia. Kuten eräässä analyysissä todettiin: ”Uudelleenkäytettävä raketti, joka lentää vain kolme tai neljä kertaa vuodessa, on kaukana taloudellisesti kestävämmästä kuin kertakäyttöinen”, kun huomioidaan huolto ja yleiskustannukset. Uudelleenkäytettävyys todella loistaa, kun on korkea laukaisutiheys ja ajoneuvot voidaan kääntää nopeasti takaisin käyttöön. SpaceX onnistui tässä luomalla oman kysyntänsä (Starlink-laukaisut) lentääkseen kantoraketteja usein. Markkinoilla, joilla laukaisumäärät ovat pienempiä (esim. maa, jossa on vain muutama valtion laukaisu vuodessa), kallis uudelleenkäytettävä järjestelmä voi olla vaikea saada kannattavaksi. Eurooppalaiset viranomaiset ovat pohtineet tätä kysymystä: ilman Starlinkin kaltaista kysyntää, voiko Eurooppa perustella täysin uudelleenkäytettävän raketin, vai jäisikö se liian usein käyttämättömäksi? Kyseessä on monisyinen yhtälö.

Lisäksi uudelleenkäytettävyys voi tarkoittaa suorituskykyyn liittyviä kompromisseja, jotka vaikuttavat talouteen. Uudelleenkäytettävä kantoraketti yleensä varaa ajoainetta laskeutumismaneevereihin tai kantaa lisämassaa (laskeutumisjalkoja, lämpösuojausta), mikä tarkoittaa, että se nostaa vähemmän hyötykuormaa kuin kertakäyttöisenä. Esimerkiksi SpaceX:n Falcon 9 pystyy nostamaan noin 23 tonnia matalalle Maan kiertoradalle kertakäyttöisenä, mutta vain ~18 tonnia kun ensimmäinen vaihe laskeutuu, koska polttoainetta säästetään ja mukana on palautuslaitteita. Useimmissa tehtävissä tämä on hyväksyttävä kompromissi, mutta hyvin raskaissa tai korkeaenergisissä tehtävissä uudelleenkäytettävyys ei aina ole käytännöllistä. SpaceX päättääkin joskus käyttää kantoraketin kertakäyttöisenä (ei palauta sitä) erityisen vaativan hyötykuorman vuoksi saadakseen hieman enemmän suorituskykyä. Tämä osoittaa, että uudelleenkäytön arvo täytyy punnita tehtävän vaatimusten mukaan. Kohteissa kuten geostationaarinen rata tai planeettojenväliset radat, osittain uudelleenkäytettävä kantoraketti saattaa joutua lentämään kertakäyttötilassa tai käyttämään useampia vaiheita. Taloudellisesti uudelleenkäytettävyys on tällä hetkellä hyödyllisintä suurivolyymisissa, matalaenergisissä laukaisuissa (kuten satelliittien laukaisu LEO:lle), joissa uudelleenkäyttö on usein mahdollista. Harvinaisissa, erittäin raskaissa tehtävissä (Mars-luotaimet jne.) kertakäyttöiset raskaat kantoraketit voivat yhä olla tarpeen – ainakin siihen asti, kunnes täysin uudelleenkäytettävät superraketit kuten Starship tulevat käyttöön ja muuttavat laskentatapaa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että rakettien uudelleenkäytettävyyden taloudelliset edut ovat vakuuttavia: huomattavasti alhaisemmat marginaalikustannukset lentoa kohden, mahdollisuus lisätä laukaisutiheyttä ja uusien markkinoiden avaaminen (kuten avaruusturismi tai suuret satelliittikonstellaatiot) tekemällä laukaisuista edullisempia. Haittapuolena tai haasteena on, että se vaatii merkittäviä alkuinvestointeja ja maksaa itsensä täysimääräisesti takaisin vain riittävän suurilla lentomäärillä ja operatiivisella tehokkuudella. Teknologian kehittyessä kustannusparadigma kuitenkin kiistatta muuttuu. Avaruuteen pääsy halpenee, ja uudelleenkäytettävyys on siihen merkittävä syy. On kuvaavaa, että jopa skeptikot ovat muuttaneet mielipidettään – 2020-luvun puoliväliin mennessä sekä eurooppalaiset että yhdysvaltalaiset viranomaiset myönsivät, että SpaceX:n mallin menestys “on muokannut alaa uudelleen” ja että uudelleenkäytettävyyden sivuuttaminen ei ole pitkällä aikavälillä mahdollista. Elon Muskin sanoin uudelleenkäytettävät raketit ovat “se ratkaiseva läpimurto, joka tarvitaan elämän moniplaneetaariseksi tekemiseen” – ja vaikka tämä onkin kunnianhimoinen näkemys, vallitsee yksimielisyys siitä, että ne ovat ehdottomasti läpimurto avaruuslentojen liiketoiminnallisen kannattavuuden kannalta.

Ympäristönäkökohdat

Rakettien laukaisuilla on ympäristövaikutuksia, ja uudelleenkäytettävyys muuttaa näitä vaikutuksia eri tavoin – osa myönteisesti, osa vaatii tarkempaa analyysia. Positiivisena puolena rakettien uudelleenkäyttö tarkoittaa, että raketteja tarvitsee valmistaa ja hävittää vähemmän, mikä voi vähentää jätettä ja saastumista tuotanto- ja hävitysprosesseista. Jokainen talteen otettu ja uudelleen lennätetty rakettivaihe on yksi vähemmän hylky, joka uppoaa merenpohjaan tai palaa ilmakehässä (mahdollisen roskasateen kera). Tämä tarkoittaa pienempää materiaalikulutusta (metalliseokset, hiilikuitu jne.) ja vähemmän uusien rakettien teollista tuotantoa, mikä on resurssien käytön kannalta myönteistä. Erään avaruusalan konsortion artikkelin mukaan “hylättyjen rakettikomponenttien määrän vähentäminen pienentää avaruusromua… ja sillä on ympäristövaikutus, joka on linjassa kestävien käytäntöjen korostumisen kanssa.” Sen sijaan, että rakettivaiheita pidettäisiin kertakäyttöisenä jätteenä, uudelleenkäytettävyys pitää ne kierrossa. Tämä auttaa myös hillitsemään kasvavaa avaruusromun ongelmaa kiertoradoilla – esimerkiksi jos ylävaiheet voidaan tulevaisuudessa käyttää uudelleen tai ohjata hallitusti ilmakehään, avaruuteen jäisi vähemmän kuolleita kappaleita ajelehtimaan.

Toinen usein mainittu ympäristöhyöty: polttoainetehokkuus. Uudelleenkäytettävä raketti on suunniteltu käyttämään ajoainetta mahdollisimman optimaalisesti, koska kaikki käyttämätön marginaali tuodaan ihanteellisesti takaisin (vaikka vastoin intuitiota uudelleenkäytettävät raketit kuljettavat ylimääräistä polttoainetta laskeutumista varten). Jotkut kannattajat väittävät, että kokonaisuudessaan uudelleenkäytettävä järjestelmä saattaa käyttää vähemmän ajoainetta laukaistua hyötykuormaa kohden kuin useiden kertakäyttöisten rakettien valmistaminen ja laukaisu saman kumulatiivisen hyötykuorman nostamiseksi. Perusteluna on, että uuden raketin rakentaminen jokaista lentoa varten vaatii paljon energiaa ja materiaaleja, kun taas olemassa olevan kunnostaminen on vähemmän resurssi-intensiivistä. Erään lähteen mukaan uudelleenkäytettävät raketit “kuluttavat vähemmän polttoainetta kuin kertakäyttöiset raketit, mikä tekee niistä ympäristön kannalta parempia”. Tämä väite saattaa tuntua yllättävältä, koska yksittäinen uudelleenkäytettävä laukaisu käyttää enemmän polttoainetta lennon aikana (koska polttoainetta täytyy varata laskeutumista varten), mutta jos tämä mahdollistaa saman aluksen käytön sen sijaan, että rakennettaisiin esimerkiksi viisi erillistä rakettia, elinkaaren aikainen polttoaineen (ja energian) kokonaiskulutus voi todellakin olla pienempi. Elinkaariarviot ovat monimutkaisia, mutta ajatus on, että raketin kierrättäminen on kuin minkä tahansa kierrättäminen – se voi säästää energiaa ja päästöjä verrattuna uuden valmistamiseen joka kerta. Lisäksi monet uudet uudelleenkäytettävät raketit siirtyvät puhtaampiin ajoaineisiin: SpaceX:n Starship ja Blue Originin New Glenn käyttävät molemmat nestemäistä metaania (CH4) ja nestemäistä happea, jotka palavat täydellisemmin ja tuottavat vähemmän nokea (mustahiiltä) verrattuna vanhempien rakettien käyttämään kerosiiniin (RP-1). Metaanirakettien hiilidioksidipäästöt ovat noin 20–40 % pienemmät ja yläilmakehän noki- ja hiukkaspäästöt huomattavasti vähäisemmät kuin kerosiiniraketeilla SpaceX:n mukaan. Blue Originin New Shepard ja jotkin New Glennin vaiheet käyttävät nestemäistä vetyä ja happea, joiden pakokaasu on pelkkää vesihöyryä, käytännössä nolla CO₂-päästöä (vaikka vedyn tuotannolla itsessään on ympäristövaikutuksia, ellei sitä tehdä vihreillä menetelmillä). Lyhyesti sanottuna uudelleenkäytettävät raketit ovat usein vihreämmän rakettiteknologian eturintamassa, käyttäen polttoaineita ja moottoreita, joiden tavoitteena on minimoida haitalliset päästöt kuten CO₂, CO ja hiukkaset.

Uudelleenkäytettävyys ei kuitenkaan ole ympäristön ihmelääke. Raketit päästävät edelleen palamiskaasuja suoraan yläilmakehään, ja laukaisutiheyden kasvu – jonka uudelleenkäytettävyys mahdollistaa taloudellisesti – tarkoittaa enemmän laukaisuja ja mahdollisesti enemmän päästöjä kokonaisuudessaan. Vaikka nykyiset globaalit laukaisumäärät ovat suhteellisen pieniä (ehkä 150 kiertoratalaukaisua maailmanlaajuisesti vuonna 2023) ja kokonais-hiilijalanjälki on siten hyvin pieni verrattuna ilmailuun (rakettipolttoaineen kulutus on historiallisesti <1 % ilmailun kulutuksesta), huolena on, että jos avaruuslennot kasvavat moninkertaisiksi (kuten jotkut ennustavat avaruusturismissa, satelliittikonstellaatioissa jne.), kumulatiiviset vaikutukset ilmakehään voivat kasvaa merkittäviksi. Esimerkiksi raketit vapauttavat mustahiiltä (nokea) ja alumiinioksidihiukkasia stratosfääriin, jossa nämä epäpuhtaudet voivat säilyä ja vaikuttaa ilmakehän kemiaan ja ilmastoon. Kiinteän polttoaineen rakettimoottorit (kuten avaruussukkulassa ja joissakin nykyisissä raketeissa) päästävät suolahappoa ja alumiinioksidia, jotka voivat paikallisesti heikentää otsonikerrosta – tosin vähäisillä laukaisumäärillä vaikutus on ollut hyvin paikallinen ja lyhytaikainen. Jos laukaisumäärät kasvaisivat huomattavasti, nämä vaikutukset voisivat kasaantua. Uudelleenkäytettävät raketit auttavat tässä siirtymällä nestemäisiin ajoaineisiin (esim. minimoimalla kiinteiden käyttöä) ja vähentämällä tarvetta valmistaa useita raketteja (teollisuuspäästöt) tiettyä lentomäärää kohden.

Yksi ympäristönäkökohta on uudelleentulon ja talteenoton prosessi. Kun raketin vaihe palaa ilmakehän läpi, jos sitä ei ohjata kunnolla, se voi hajota ja levittää roskia laajoille alueille (pelätty “avaruusromun” uudelleentulo-ongelma). Uudelleenkäytettävät raketit välttävät hallitsemattomat uudelleentulot – ne palaavat suunnitellusti joko laskeutumispaikalle tai suunnitellulle merilaskulle. Tämä parantaa turvallisuutta ja ympäristön puhtautta verrattuna hylättyihin vaiheisiin, jotka saattavat levittää romua. Toisaalta hallittu uudelleentulo aiheuttaa silti äänivallomelun, ja laskeutumisoperaatiot (erityisesti työntövoimalla tapahtuvat laskeutumiset) vaativat poissulkualueiden, laivojen jne. järjestämistä, joilla on pieni ympäristö- ja logistinen vaikutus. Laskeutumisalueilla ja kunnostuslaitoksilla on omat ympäristönhallinnan tarpeensa (esim. ylijäämäpolttoaineen käsittely). Vaikka nämä ovat suhteellisen pieniä asioita, ne osoittavat, että uudelleenkäytettävyys siirtää joitakin vaikutuksia valmistuspaikoista operatiivisiin kohteisiin.

Toinen positiivinen asia: Vähentynyt kiertorataromu. Täysin uudelleenkäytettävä järjestelmä, kuten Starship, tarkoittaisi, että yhtään vaihetta ei jätetä kiertoradalle. Nykyiset kertakäyttöiset ylävaiheet jäävät usein kiertoradalle romuksi tai palaavat lopulta hallitsemattomasti. Tuomalla molemmat vaiheet takaisin Starship käytännössä poistaisi uusien kiertorataromujen synnyn laukaisuista. Myös osittain uudelleenkäytettävät järjestelmät (kuten Falcon 9) vähentävät romua – SpaceX tekee joskus toisen vaiheen hallitun de-orbit-polton (vaikka sitä ei käytetä uudelleen), jotta se varmasti palaa eikä jää avaruuteen. Tämä “älä jätä roskaa avaruuteen” -ajattelutapa on helpompi omaksua, kun uudelleenkäytettävyys on osa suunnittelufilosofiaa.

Yhteenvetona ympäristövaikutuksista: Uudelleenkäytettävät raketit sopivat hyvin kestävän kehityksen tavoitteisiin, mutta vaativat harkittua toteutusta. Toisaalta ne vähentävät jätettä, säästävät materiaaleja ja voivat hyödyntää puhtaampaa polttoaineteknologiaa – tehden jokaisesta laukaisusta resurssitehokkaamman. Toisaalta, mahdollistamalla paljon useammat laukaisut (ja suuremmat alukset), ne voivat lisätä kokonaispäästöjä ja yläilmakehän saastumista, ellei tätä kompensoida vihreämmillä polttoaineilla ja käytännöillä. Ala tiedostaa tämän ja etsii jo ratkaisuja (kuten hiilineutraalit polttoaineet tai tulevaisuuden konseptit, kuten ilmaa hengittävät ensimmäiset vaiheet jne.). Yksi avaruusympäristötutkija, Martin Ross The Aerospace Corporationilta, tiivisti asian näin: avaruusteollisuuden nykyiset hiilidioksidipäästöt ovat hyvin pieniä (<1 % ilmailusta), mutta meidän täytyy tutkia ja ennakoida vaikutuksia, kun toiminta kasvaa. Rohkaisevaa on, että uusi rakettisukupolvi tekee valintoja ympäristövaikutukset huomioiden: esim. Blue Originin BE-3- ja BE-7-moottorit polttavat vetyä/happea (puhdas pakokaasu), SpaceX siirtyi nokisesta kerosiinista puhtaampaan metaaniin, ja Rocket Lab käyttää erittäin puhdasta kerosiinia, mutta aikoo kompensoida tai minimoida jalanjälkensä.

Yhteenvetona, uudelleenkäytettävyyden ympäristövaikutus on monin tavoin nettomääräisesti positiivinen – erityisesti teollisen valmistuksen ja avaruusromun vähentämisen ansiosta – mutta se ei poista kaikkia huolia. Samalla kun uudelleenkäytettävät raketit tekevät avaruudesta saavutettavamman, on tärkeää varmistaa, ettei lisääntynyt pääsy johda tahattomiin ympäristöhaittoihin. Huolellisella hallinnalla ja jatkuvalla innovaatiolla (ehkä polttoaineiden kierrätys, vihreämpien polttoaineiden käyttö jne.) tavoitteena on aidosti kestävä avaruuslaukaisusykli, jossa raketit voivat laukaista ja laskeutua rutiininomaisesti mahdollisimman pienellä vaikutuksella planeettaamme.

Tekniset ja insinöörihaasteet

Raketti, joka ei ainoastaan pääse avaruuteen vaan myös palaa ehjänä takaisin, on valtava insinöörihaaste. Uudelleenkäytettävät kantoraketit kohtaavat samat haasteet kuin kertakäyttöiset raketit (tehokkaat moottorit, painon vähentäminen, ohjaus jne.), mutta lisäksi niissä on kokonaan oma lisäkerroksensa monimutkaisuutta. Tässä on joitakin keskeisiä teknisiä haasteita ja tapoja, joilla insinöörit ovat niihin vastanneet:

Selviytyminen paluulennosta ja kuumuudesta: Ehkä ilmeisin haaste on kestää Maan ilmakehään palaamisen aiheuttama valtava kuumuus ja rasitus. Kun raketin vaihe putoaa takaisin avaruuden reunalta, sen nopeus voi olla 10–25 kertaa äänennopeus, ja se törmää tiheään ilmaan, joka voi kuumentaa pinnat tuhansiin asteisiin. Uudelleenkäytettävissä aluksissa lämpösuojaus on kriittistä. Avaruussukkulan kiertorata-aluksissa oli tunnetusti tuhansia lämpölaattoja, jotta ne selviäisivät paluusta kiertoradalta. Nykyaikaiset uudelleenkäytettävät rakettivaiheet, kuten Falcon 9, lähestyvät paluulentoa eri tavalla: ne jarruttavat rajusti moottoreidensa yliäänisellä vastapoltolla hidastaakseen vauhtia ja välttääkseen pahimman kuumenemisen. Silti niiden täytyy olla erittäin kestäviä – ohjausritilät ja muut pinnat valmistetaan kuumuutta kestävistä materiaaleista (SpaceX käyttää Falcon 9:ssä titaanisia ohjausritilöitä, koska alumiiniset vääntyivät kuumuudesta varhaisilla lennoilla). SpaceX:n Starshipin ylävaihe, joka kokee vielä suuremmat kiertoradan paluunopeudet, on päällystetty vatsapuoleltaan keraamisilla lämpösuojalaatoilla, aivan kuten sukkula. Starshipin testipaluissa vuosina 2023–24 insinöörit havaitsivat laattojen irtoavan ja siivekkeiden kärventyvän – merkki siitä, kuinka ankara ympäristö on. Kesäkuun 2024 onnistuneella Starship-lennolla “metallin palasia ja… lämpösuojalaattoja alkoi irrota” tulisessa laskeutumisessa. On selvää, että kestävien, kevyiden lämpösuojien kehittäminen (ja niiden kiinnipysyminen!) on suuri haaste. SpaceX kehittää jatkuvasti laattojen suunnittelua ja kiinnitysmenetelmiä varmistaakseen, että Starship voi palata kiertoradalta useita kertoja ilman täydellistä kunnostusta joka kerta. Muut lähestymistavat, kuten Blue Originin New Glenn -raketti, käyttävät kestävää maalattavaa lämpösuojaa ja jonkin verran aktiivista jäähdytystä selviytyäkseen matalamman nopeuden paluusta lähes kiertoradan nopeudesta. Jokaisen uudelleenkäytettävän rakettisuunnitelman täytyy ratkaista, miten estää kriittisten rakenteiden sulaminen tai hajoaminen – ei lainkaan helppo tehtävä.
Ohjaus, navigointi & hallinta (GNC): Rakettivaiheen laskeutumista takaisin Maahan verrataan usein “harjanvarren tasapainottamiseen kädellä” – kyseessä on dynaamisesti epävakaa, haastava ohjausongelma. Vahvistin laskeutuu pyrstö edellä ja sen täytyy pitää oikea suunta (käyttäen ohjausristikoita tai moottorin kääntömekanismeja) tuulta ja häiriöitä vastaan, ja sytyttää moottorinsa täsmälleen oikealla hetkellä hidastaakseen ja laskeutuakseen pehmeästi. Tämän saavuttaminen vaati edistysaskeleita aluksella olevissa tietokoneissa, sensoreissa (kuten GPS ja inertia-anturit) sekä ohjausalgoritmeissa. SpaceX:llä oli useita läheltä piti -tilanteita ja “kovia laskeutumisia” varhaisissa yrityksissä (2013–2016), kun he säätivät laskeutumisohjelmistoaan. Nyt se näyttää lähes rutiinilta, mutta pinnan alla järjestelmä tekee jatkuvasti pieniä säätöjä. Blue Originin suborbitaalinen New Shepard, vaikka hitaampi, joutui myös hallitsemaan työntövoimalla tapahtuvan laskeutumisen korkealta. Mielenkiintoinen havainto Jeff Bezosilta: fysiikka suosii itse asiassa suurempia raketteja pystysuorassa laskeutumisessa. “Pystysuora laskeutuminen suosii isoja raketteja, koska harjanvarren tasapainottaminen on helpompaa kuin kynän sormella,” Bezos totesi – eli korkea, massiivinen vahvistin on hieman vakaampi laskeutuessaan kuin pieni. Tämä lupaa hyvää isoille vahvistimille kuten New Glenn tai Starship. Silti, jokainen laskeutuva raketti tarvitsee vankan ohjelmiston moottorin tehonsäädön, kurssin korjausten ja viime hetken säätöjen hallintaan (kuten nähdään, kun Falcon-vahvistimet joskus kallistuvat hieman ja suoristuvat juuri ennen laskeutumista). Lisäksi laskeutuminen liikkuvalle drone-alustalle merellä (SpaceX:llä) lisää monimutkaisuutta – järjestelmän täytyy käsitellä alustan liikettä ja pienempää maalialuetta. Toistaiseksi kehittyneet GNC-järjestelmät ovat onnistuneet tehtävässään, tehden tarkkoja laskeutumisia, joita aiemmin pidettiin lähes mahdottomina. Vuonna 2022 Falcon 9 -vahvistin onnistui laskeutumaan vain metrin tai kahden tarkkuudella drone-alustalle – hämmästyttävä ohjaussuoritus.
Rakennevauriot ja kuluminen: Raketit rakennetaan mahdollisimman kevyiksi, mikä kertakäyttöaikana usein tarkoitti, että ne vietiin lähelle materiaalien rajoja yhden lennon ajaksi. Uudelleenkäytettävien rakettien täytyy kestää useita lentoja, joten insinöörien täytyy varmistaa, että rakenteet, tankit ja moottorit kestävät toistuvat rasitussyklit. Tämä tarkoittaa väsymisen (pienten halkeamien kasvu toistuvassa kuormituksessa), värinän ja akustiikan (laukaisu ja paluu ovat äänekkäitä ja rajuja, mikä voi vähitellen hajottaa rakenteita) sekä lämpösyklien (toistuva kuumeneminen ja jäähtyminen voi heikentää materiaaleja) hallintaa. SpaceX ratkaisi joitakin näistä ongelmista vahvistamalla Falcon 9:n tiettyjä osia peräkkäisissä versioissa (vuonna 2018 esitelty “Block 5” Falcon 9 oli optimoitu nopeaan uudelleenkäyttöön, parannetuilla kuumuutta kestävillä moottorisuuttimilla, suojapinnoitteilla jne.). Heillä on myös tarkastusrutiinit rakenteellisten ongelmien havaitsemiseksi lentojen välillä. Yksi kriittinen osa, joka altistuu suurelle rasitukselle, on moottori – moottorin sytyttäminen useita kertoja ja sen tehon säätäminen aiheuttaa rasitusta. Silti SpaceX:n Merlin-moottorit ovat osoittautuneet poikkeuksellisen kestäviksi, osa on lentänyt yli 10 kertaa. Rocket Labin lähestymistapa Electronilla oli opettavainen: heidän vahvistimensa on hiilikuitukomposiittia ja teoriassa kertakäyttöinen, mutta he huomasivat, että talteen otetut vaiheet olivat riittävän hyvässä kunnossa mahdolliseen uudelleenlentoon pienellä kunnostuksella, mikä osoittaa, että marginaalia oli olemassa. Silti laitteiston sertifiointi uudelleenkäyttöön vaatii perusteellista analyysia ja joskus osien tuhoavaa testausta rajojen ymmärtämiseksi. Haasteena on löytää oikea tasapaino: tehdä raketista riittävän kestävä uudelleenkäyttöön, mutta ei niin ylivahva, että suorituskyky kärsii liikaa. Nykyaikaiset materiaalit (kuten SpaceX:n käyttämä ruostumaton teräs Starshipissä, joka kestää lämpöä ja rasitusta paremmin kuin alumiini) auttavat tässä.
Työntö- ja laskeutumisjärjestelmät: Laskeutumispolton suorittaminen oikealla hetkellä on elintärkeää uudelleenkäytettävälle kantoraketille. Tämä vaatii moottoreita, jotka pystyvät käynnistymään luotettavasti uudelleen ja säätymään laajalla tehonsäätöalueella. Monet perinteiset rakettimoottorit eivät ole suunniteltu pysähtymään ja käynnistymään uudelleen lennon aikana, saati useita kertoja. SpaceX:n täytyi tehdä Merlin-moottorista sellainen, että se pystyy käynnistymään uudelleen boostback-, uudelleentulo- ja laskeutumispolttoja varten. Blue Originin BE-3 (New Shepardissa) pystyy säätymään syvälle vain muutamaan prosenttiin maksimityöntövoimasta, mikä mahdollistaa pehmeät laskeutumiset – kyky, joka monilta moottoreilta puuttuu. Moottorien suunnittelu uudelleenkäyttöä varten tarkoittaa myös, että niiden täytyy kestää toistuvaa uudelleenkäynnistystä. Siksi huolto lentojen välillä on tekijä: esimerkiksi avaruussukkulan päämoottorit (RS-25) olivat uudelleenkäytettäviä ja erittäin suorituskykyisiä, mutta ne vaativat laajaa tarkastusta ja kunnostusta jokaisen lennon jälkeen, mukaan lukien turbiinien osien vaihtoa jne. SpaceX pyrki paljon ”teollisempaan” lähestymistapaan Merlineilla: kohtuullinen suorituskyky, mutta helppo uudelleenkäyttö vähäisellä työllä (heidän tavoitteenaan oli, että ”Falcon 9:n tarkastuksen lentojen välillä pitäisi olla kuin lentokoneen tarkastus” – nopea kääntöaika). Tämän saavuttaminen tarkoitti yksinkertaistuksia, kuten lämpöä kestäviä rakenteita, eksoottisten ja mahdollisesti haurastuvien materiaalien välttämistä sekä suunnittelua vähäisemmille palamattomuusongelmille (rakettimoottorien kiusana). Polttoainevalinta on myös tärkeää – esimerkiksi metaani palaa puhtaammin kuin kerosiini, mikä tarkoittaa vähemmän noen kertymistä moottorin ja putkiston sisälle, ja näin ollen vähemmän puhdistustarvetta lentojen välillä. On huomionarvoista, että Rocket Labin täytyi painia suolaveden kanssa Electron-moottoreita palauttaessaan – suolavesi voi pilata moottorit, joten he ovat kehittäneet keinoja suojata tai nopeasti huuhdella moottorit palautuksen jälkeen. Tulevaisuudessa saatamme nähdä moottorien kiinniottojärjestelmiä tai laskeutumisia kuivalle maalle, jotta merivettä voidaan välttää kokonaan (SpaceX välttää suolaveden laskeutumalla aluksille). Jokainen näistä on ratkaistavissa oleva insinöörihaaste, mutta se vaatii iterointia ja luovia ratkaisuja.
Nopeat kääntötoiminnot: Haasteena ei ole vain rakettien laitteisto, vaan myös prosessit. Jotta taloudellinen hyöty olisi todellinen, uudelleenkäytön täytyy olla nopeaa ja edullista. Jos kantoraketti vaatii kolmen kuukauden purkamisen ja kunnostuksen lentojen välillä, suuri osa hyödystä menetetään (kuten sukkulaohjelmassa huomattiin). Haasteena on siis suunnitella toiminnot niin, että voit laskeutua kantoraketilla ja muutamassa päivässä tai viikossa tankata ja lentää uudelleen mahdollisimman vähäisellä ihmistyöllä. SpaceX on edistynyt: heidän ennätyksensä on noin 21 päivässä uudelleen lennätetty kantoraketti, ja tavoite on lyhentää tätä aikaa. Jeff Bezos on sanonut, että New Glennin kantoraketin kääntöaikatavoite on 16 päivää. Tämän saavuttaminen tarkoittaa tarkastusten virtaviivaistamista (ehkä käyttämällä kehittynyttä rikkomatonta testausta, kuten rakenteen kuvantamista halkeamien varalta, tai jopa lennon aikana raketin kuntoa seuraavia antureita), prosessien automatisointia (esim. robottien käyttö lämpösuojalaattojen asennuksessa tai tarkastuksessa jne.) ja varmistamista, että raketin suunnittelu on ”käytettävä” – helppo huoltaa, käsitellä ja koota uudelleen. Bezosin sanoin, he haluavat uudelleenkäytettävyyden olevan niin saumatonta, että ”käyttö ei koskaan tee kertakäyttöisyydestä järkevää” – todella korkea tavoite. Toisaalta jotkut asiantuntijat varoittavat, että liian nopea kääntö voi vaarantaa turvallisuuden tai aiheuttaa piileviä vaurioita. Sotilaallinen käsite ”nopea uudelleenkäyttö” (kuten saman raketin laukaisu kahdesti 24 tunnin sisällä) on osoitettu suborbitaalitesteissä, mutta ei vielä kiertoradalla, ja jää nähtäväksi, onko erittäin nopea kääntö taloudellista tai tarpeellista useimmille asiakkaille. Siitä huolimatta uudelleenkäytettävän järjestelmän luominen vaatii kaiken suunnittelua kuljetuksesta (laskeutuneiden kantorakettien siirto takaisin laukaisupaikalle), kunnostushalleihin, varastointiin lentojen välillä ja niin edelleen. SpaceX on rakentanut kokonaisen laivaston noutoaluksia, nostureita ja nyt jopa robottikäsivarren (”Mechazilla”-torni Boca Chicassa) tehostaakseen Starshipin toimintaa tulevaisuudessa. Kyseessä on insinöörihaasteiden ekosysteemi, joka ulottuu paljon rakettia laajemmalle.

Yhteenvetona: rakettien uudelleenkäytettävyys vaatii uskomattoman monimutkaisten fysiikan ja tekniikan ongelmien voittamista: äärimmäinen kuumuus, tarkka ohjaus, materiaalien kestävyys rasituksessa, luotettavat moottorit ja tehokkaat toiminnot. Jokainen yritys on kohdannut takaiskuja tällä tiellä – SpaceX menetti useita prototyyppejä ennen Falcon-laskeutumisten täydellistymistä, Blue Origin joutui suunnittelemaan moottoriosan uudelleen vian jälkeen, Rocket Labin piti säätää laskuvarjosuunnittelua ja opetella nostamaan kantoraketteja myrskyisästä merestä. Mutta haasteet voitetaan yksi kerrallaan. Jokainen koelento, myös epäonnistumiset, opettaa insinööreille arvokkaita asioita. Tämän seurauksena se, mikä aiemmin vaikutti lähes mahdottomalta – esim. 14-kerroksisen kantoraketin tuominen hypersonisesta nopeudesta turvallisesti takaisin Maahan – on nyt todistettu (joskin yhä vaikuttava) rutiini. Edessä on lisää haasteita (kuten ylävaiheiden uudelleenkäytettävyys, mikä on vielä vaikeampaa suurempien paluunopeuksien ja pienemmän laskeutumispolttoaineen takia), mutta suunta on, että insinöörit löytävät innovatiivisia ratkaisuja. Eilisen tekniset esteet muuttuvat tämän päivän vakiokäytännöiksi uudelleenkäytettävien rakettien maailmassa.

Sotilaalliset ja kaupalliset vaikutukset

Uudelleenkäytettävien rakettien tulo ei muuta vain liiketoimintaa ja tutkimusta – sillä on myös merkittäviä vaikutuksia kansalliseen turvallisuuteen, puolustukseen ja koko kaupalliseen avaruussektoriin.

Kaupallisella puolella edullisemmat ja tiheämmät laukaisumahdollisuudet mahdollistavat uudenlaisia yrityksiä ja palveluita. Ehkä näkyvin vaikutus on ollut megakonstellaatioiden satelliittien nousu. SpaceX:n oma Starlink-projekti – jonka tavoitteena on tuhansien laajakaistasatelliittien verkko – on suora uudelleenkäytettävyyden hyötyjä. Käyttämällä Falcon 9 -kantoraketteja useita kymmeniä kertoja SpaceX on leikannut Starlink-verkon käyttöönoton kustannuksia ja laukaisee rutiininomaisesti 50–60 satelliitin eriä. Tämä ei yksinkertaisesti olisi taloudellisesti mahdollista kertakäyttöisillä raketeilla perinteisin hinnoin. Samoin muut konstellaatioita suunnittelevat yritykset (OneWeb, Amazonin Project Kuiper jne.) luottavat siihen, että korkean laukaisutiheyden ja matalampien kustannusten laukaisut (toimittajilta kuten SpaceX, Blue Origin, Arianespace tulevat uudelleenkäytettävät raketit jne.) tekevät heidän liiketoimintasuunnitelmistaan mahdollisia. Laajemmassa mielessä uudelleenkäytettävyys laajentaa avaruuden saavutettavuutta pienemmille toimijoille. Alemmat laukaisukustannukset tarkoittavat, että yliopistot, pienet startupit ja jopa kehittyvien maiden avaruusjärjestöt voivat laukaista hyötykuormia, jotka olivat aiemmin saavuttamattomissa. Näemme pienten satelliittiyritysten räjähdysmäistä kasvua (maan havainnointi, viestintä, sää, teknologiademonstraatiot) – joista monet mainitsevat edulliset laukaisut Falcon 9:llä tai Electronilla olemassaolonsa avaintekijäksi. Kuten eräs avaruustaloustieteilijä totesi, SpaceX:n uudelleenkäytettävä malli “alentaa laukaisukustannuksia dramaattisesti ja lisää lentotiheyttä” LEO-lennoilla, mikä on merkittävä muutos avaruushankkeiden kaupalliselle kannattavuudelle.

Lisäksi uudelleenkäytettävyys avaa uusia markkinoita, kuten avaruusturismi. Blue Origin ja Virgin Galactic (jälkimmäinen käyttää osittain uudelleenkäytettävää ilmalaukaistavaa avaruusalusta) ovat nyt lennättäneet yksityishenkilöitä avaruuteen. Vaikka ala on vielä alkuvaiheessa, se tulee nojaamaan aluksiin, jotka voivat lentää usein ja turvallisesti – käytännössä lentokoneen kaltaiseen toimintaan – mikä on mahdollista vain uudelleenkäytettävyydellä. Uudelleenkäytettävät raketit tekevät myös kiertoradalla tapahtuvasta huollosta ja avaruusinfrastruktuurista uskottavampia; esimerkiksi yritys voi laukaista avaruusaseman moduulin tai satelliittien polttoaineaseman tietäen, että täydennys- tai kokoonpanolennot voidaan tehdä uudelleenkäytettävillä raketeilla edullisemmin.

Vakiintuneet laukaisupalvelujen tarjoajat ja ilmailuteollisuus ovat joutuneet sopeutumaan nopeasti. Vuosikymmenten ajan yritykset kuten ULA tai kansainväliset virastot ylpeilivät erittäin luotettavilla kertakäyttöisillä raketeilla (Atlas, Delta, Ariane jne.), usein konservatiivisilla suunnittelumarginaaleilla ja vastaavasti korkeilla kustannuksilla. SpaceX:n uudelleenkäytettävyyden menestys on ollut mullistavaa – se pakotti nämä toimijat harkitsemaan uusia taloudellisia malleja tai riskinä oli menettää kaupallista markkinaosuutta. Olemme jo nähneet Arianespacen kamppailevan: heidän tuleva Ariane 6 -rakettinsa suunniteltiin ennen Falcon 9:n uudelleenkäytettävyyden todistamista eikä ole uudelleenkäytettävä; tämän seurauksena Ariane 6 voi olla vähemmän kilpailukykyinen hinnassa ja Euroopassa halutaan tuoda uudelleenkäytettävyys seuraaviin malleihin mahdollisimman pian. ULA:n Vulcan-raketti aloittaa kertakäyttöisenä, mutta ULA on jättänyt oven auki osittaiselle uudelleenkäytölle. Uudelleenkäytettävien toimijoiden aiheuttama kilpailupaine tekee laukaisumarkkinoista dynaamisemmat ja innovatiivisemmat, mikä voi johtaa konsolidaatioon tai muutoksiin – esimerkiksi jotkut ennustavat, että toimittajia on pitkällä aikavälillä vähemmän, koska jos yksi yritys voi laukaista kymmenen kertaa enemmän lentoja samalla kalustolla (uudelleenkäytettävyyden ansiosta), se voi napata suuremman osan markkinoista. Taloudellisesti uudelleenkäytettävyys voi vähentää uusien rakettien kokonaiskysyntää (koska jokainen raketti tekee useampia lentoja), mikä kiristää valmistajia, jotka ovat riippuvaisia monien yksiköiden rakentamisesta. Mutta se voi myös lisätä kysyntää alentamalla hintoja ja mahdollistamalla lisää avaruusliiketoimintaa, mikä voi lisätä laukaisujen kokonaismäärää. Näemme käytännössä klassisen disruptiivisen innovaation toteutuvan.

Sotilaallisesta ja kansallisen turvallisuuden näkökulmasta uudelleenkäytettävät raketit tarjoavat sekä mahdollisuuksia että strategisia pohdintoja. Sotilaiden tärkein hyöty on nopea laukaisuvalmius. Sotilaallisessa avaruusstrategiassa korostetaan yhä enemmän kykyä korvata tai täydentää satelliitteja nopeasti kiertoradalla, erityisesti jos osa niistä tuhoutuu konfliktissa (kutsutaan nimellä ”taktisesti reagoiva avaruus”). Uudelleenkäytettävät raketit, nopean uudelleenkäytön ansiosta, voisivat mahdollistaa sotilaille laukaisun lyhyellä varoitusajalla, koska kantoraketti voidaan valmistella ja laukaista uudelleen ilman uuden raketin rakentamista. Esimerkiksi Yhdysvaltain Space Force käytti vuonna 2021 uudelleenkäytettyä Falcon 9 -kantorakettia GPS-satelliitin laukaisuun (aluksi he olivat epäileväisiä). Kun SpaceX osoitti luotettavuutensa, sotilaat hyväksyivät uudelleenkäytön – viranomaiset sanoivat sertifioinnin jälkeen, etteivät pidä lentotestattua kantorakettia riskialttiimpana kuin uutta. Tämä on merkittävää: se tarkoittaa, että sotilaat saavat myös kustannussäästöt (miksi käyttää 100 miljoonaa dollaria uuteen rakettiin jokaista tehtävää varten, jos uudelleenkäytetty puolikkaalla hinnalla riittää?). Nämä säästöt voidaan käyttää muihin puolustustarpeisiin tai mahdollistavat useampien satelliittien laukaisun samalla budjetilla.

Lisäksi, kun mahdolliset konfliktit laajenevat avaruuteen (antisatelliittiaset jne.), uudelleenkäytettävien kantorakettien laivasto voi olla strateginen voimavara. Kuvittele tilanne, jossa valtio voi palauttaa satelliittikonstellaation muutamassa päivässä hyökkäyksen jälkeen, käyttäen raketteja, jotka laskeutuvat ja laukaistaan nopeasti uudelleen – tämä voisi estää vihollisia kohdistamasta iskuja satelliitteihin alun perinkään. Yhdysvaltain armeija ja DARPA ovat järjestäneet harjoituksia ja haasteita, joiden tavoitteena on erittäin nopeat laukaisut; yksi konsepti on pitää kantoraketit valmiudessa, jotta pieniä hyötykuormia voidaan laukaista 24 tunnin sisällä hälytyksestä. Uudelleenkäytettävät järjestelmät sopivat tähän luontevasti, koska ne alentavat kustannuksia ja niitä voidaan testata/kehittää usein rauhan aikana, mikä varmistaa luotettavuuden tarpeen tullen.

Geopoliittisesta näkökulmasta uudelleenkäytettävyydestä on tulossa myös eräänlainen varustelukilpa. Se, että Kiina panostaa voimakkaasti uudelleenkäytettävään rakettiteknologiaan, osoittaa heidän tunnistaneen sen strategisen merkityksen. Avaruuden hallinta ei ole vain rakettien omistamista, vaan halpojen, nopeasti saatavilla olevien rakettien omistamista. Jotkut kommentaattorit ovat todenneet, että SpaceX:n kyvykkyys on melkein kuin nopea maailmanlaajuinen käyttöönottosysteemi, johon muut maat eivät vielä pysty. Itse asiassa Musk on pohtinut (ja jopa allekirjoittanut sopimuksen Yhdysvaltain armeijan kanssa tutkimuksesta) Starshipin käyttämisestä pisteestä pisteeseen -kuljetuksiin Maassa, toimittamaan rahtia tai ehkä joukkoja maapallon toiselle puolelle alle tunnissa. Vaikka tämä on vielä spekulatiivista, se korostaa, miten uudelleenkäytettävillä raketeilla voi olla sotilaallisia logistisia käyttötarkoituksia paljon satelliittilaukaisua laajemmin – käytännössä kuin erittäin nopeat rahtikoneet, jotka voivat hypätä suborbitaalisti mantereelta toiselle.

Sotilaat pohtivat kuitenkin myös luotettavuutta ja hallintaa. Aluksi osa sotilasjohdosta oli epäileväinen uudelleenkäytön suhteen kriittisten kansallisen turvallisuuden hyötykuormien kohdalla, peläten että käytetty raketti olisi vähemmän luotettava. Tämä epäily on suurelta osin hälventynyt onnistuneiden laukaisujen jälkeen (Space Force on nyt lentänyt useita tehtäviä uudelleenkäytetyillä Falcon 9:illä). Toinen pohdinta on teollinen perusta ja riippumattomuus: jos yksi yksityinen yritys (esim. SpaceX) hallitsee markkinoita erittäin uudelleenkäytettävällä raketilla, riskeeraako hallitus liikaa riippuvuutta siitä? Siksi Yhdysvaltain puolustusministeriö tukee yhä useampia laukaisupalveluntarjoajia (mukaan lukien uusia kuten Blue Origin ja nousevat pienet kantorakettiyritykset) – varmistaakseen redundanssin ja välttääkseen yhden toimijan hallitseman monopolin tai riskin.

Kaupallisen satelliittiteollisuuden kannalta uudelleenkäytettävyys on ollut siunaus kustannusten alentuessa, mutta se tuo mukanaan myös uusia dynamiikkoja. Esimerkiksi satelliittivalmistajat saattavat räätälöidä suunnitelmiaan hyödyntääkseen tiheämpiä laukaisuja, ehkä tekemällä satelliiteista lyhytikäisempiä mutta lähettämällä korvaavia laitteita säännöllisemmin (koska laukaisu on halvempaa ja helposti saatavilla – strategia, joka sopii megakonstellaatioihin). Myös vakuutus- ja sopimusmallit ovat joutuneet mukautumaan: aluksi vakuuttajat pohtivat, onko “käytetyllä” raketilla lentäminen riskialttiimpaa (mikä johti korkeampiin maksuihin), mutta data on osoittanut, että uudelleenkäytetyt kantoraketit ovat tähän asti olleet yhtä luotettavia. Nyt on tavallista, että satelliittiasiakkaat jopa pyytävät lentotestattua kantorakettia, koska tietävät sen jo läpäisseen lennon ja testauksen.

Yksi seuraus vielä:

innovaation kiihtyminen. Kun laukaisut ovat tiheitä ja edullisia, uudelleenkäytettävyys mahdollistaa yrityksille ja tutkijoille nopeamman satelliittiteknologian kehityksen (vähemmän odotusta laukaisuun, pienempi kustannus kokeilla uutta). Tämä on verrattavissa siihen, miten halpa laskentateho kiihdytti ohjelmistoinnovaatiota – halpa laukaisu voi kiihdyttää avaruuslaitteiston ja -sovellusten kehitystä. Tätä nähdään jo nyt esimerkiksi siinä, että yritykset päivittävät satelliittikonstellaatioitaan muutaman vuoden välein uudella teknologialla (koska voivat laukaista korvaavia laitteita usein). Myös armeija voi hyötyä testaamalla uusia järjestelmiä avaruudessa useammin ilman kohtuuttomia kustannuksia.

Laajassa kuvassa uudelleenkäytettävät raketit muuttavat strategista maisemaa:

pääsy avaruuteen ei ole enää kiinni siitä, kenellä on suurin raketti, vaan siitä, kenellä on älykkäin ja kustannustehokkain laukaisujärjestelmä. Maat, jotka investoivat uudelleenkäytettävyyteen (USA, Kiina, mahdollisesti Intia jne.), voivat ohittaa ne, jotka eivät investoi, operatiivisen joustavuuden suhteen avaruudessa. Kaupalliset toimijat, jotka hallitsevat uudelleenkäytön, voivat päihittää ne, jotka pitäytyvät kertakäyttöisissä malleissa – olemme jo nähneet useiden pienten laukaisuyritysten muuttavan strategiaansa ja harkitsevan uudelleenkäyttöä alkuperäisen torjunnan jälkeen (Rocket Lab on hyvä esimerkki; jopa ArianeGroup Euroopassa oli aluksi sitä mieltä, ettei uudelleenkäyttö säästäisi paljoa, mutta muutti mielensä SpaceX:n osoitettua toisin). Tämä muutos muistuttaa siirtymää potkurilentokoneista suihkukoneisiin tai purjelaivoista höyrylaivoihin – ne, jotka sopeutuvat, menestyvät, ne jotka eivät, uhkaavat jäädä jälkeen.

Yhteenvetona rakettien uudelleenkäytettävyyden vaikutukset ovat laaja-alaisia:

taloudellisesti se alentaa kustannuksia ja madaltaa kynnystä; kaupallisesti se mahdollistaa uusia palveluita ja pakottaa vakiintuneet toimijat innovoimaan; sotilaallisesti se tarjoaa strategista resilienssiä ja nopean reagoinnin kykyjä. Voidaan sanoa, että olemme siirtymässä uuteen aikakauteen, jossa avaruusvoimaa mitataan ei vain sillä, kuinka monta rakettia voi laukaista, vaan kuinka nopeasti, edullisesti ja usein niitä voi laukaista – ja tämä on uudelleenkäytettävän raketin vallankumouksen perintö.

Asiantuntijoiden näkemyksiä uudelleenkäytettävistä raketeista

Uudelleenkäytettävien rakettien nousua ovat seuranneet tarkasti alan asiantuntijat, tutkijat ja ajatusjohtajat, joista monet ovat kommentoineet sen merkitystä. Tässä nostamme esiin muutamia näkemyksiä ja lainauksia tunnetuilta henkilöiltä ja asiantuntijoilta:

Elon Musk (SpaceX:n perustaja/toimitusjohtaja): Musk on ollut alusta asti yksi uudelleenkäytettävyyden äänekkäimmistä puolestapuhujista. Hän vertasi kertakäyttöisiä raketteja kuuluisasti siihen, että uusi 747-suihkukone heitettäisiin pois yhden lennon jälkeen, kutsuen sitä hulluksi. Muskin näkemyksen mukaan “täysin uudelleenkäytettävä kiertorataraketti on ratkaiseva läpimurto, joka tarvitaan, jotta elämästä tulee moniplaneetaarista.” Hän väittää, että ilman uudelleenkäytön mahdollistamaa radikaalia kustannusten alentamista Marsin asuttaminen tai todella laajamittaiset avaruusoperaatiot pysyisivät epäkäytännöllisinä. Kun SpaceX:n Starship saavutti ensimmäisen pehmeän merilaskunsa vuonna 2024, Musk twiittasi, “Starship pääsi pehmeään laskuun mereen asti!” ilmaisten innostuksensa siitä, että alus selvisi jopa lämpösuojavaurioista huolimatta. Musk näkee tämän insinöörityön vahvistuksena – että kestävyys ja uudelleenkäytettävyys ovat saavutettavissa jopa Starshipin mittakaavassa. Hänen yrityksensä strategia ilmentää hänen filosofiaansa: SpaceX:n iteratiivinen testaus ja nopea kantorakettien uudelleenkäyttö osoittavat hänen uskoaan oppimiseen tekemisen kautta ja teknologian nopeaan kehittämiseen.
Gwynne Shotwell (SpaceX:n presidentti/COO): Shotwell on antanut käytännön näkemyksiä siitä, miten uudelleenkäyttö muutti SpaceX:n toimintaa. Hän totesi, että uudelleenkäyttämällä kantoraketteja SpaceX pystyi kasvattamaan laukaisutiheyttä dramaattisesti, kertoen medialle, että sen sijaan että rakennettaisiin 40 uutta kantorakettia vuodessa, voitaisiin rakentaa esimerkiksi 10 ja lentää jokaista 4 kertaa, mikä säästää valtavasti resursseja. Hän sanoi myös kuuluisasti vuonna 2018: “Jos emme laskeuta rakettejamme, menemme konkurssiin.” Tämä korosti, kuinka keskeistä uudelleenkäyttö oli SpaceX:n kilpailustrategialle laukaisumarkkinoilla.
Jeff Bezos (Blue Originin perustaja): Bezos, joka usein puhuu pitkän aikavälin visiosta, on liittänyt uudelleenkäytettävyyden laajempaan tavoitteeseensa mahdollistaa miljoonien ihmisten eläminen ja työskentely avaruudessa. Vuonna 2016, kun Blue Origin käytti New Shepard -kantorakettia uudelleen ensimmäistä kertaa, Bezos sanoi sen olleen “yksi elämäni suurimmista hetkistä… nähdä rakettiboosterin laskeutuvan pehmeästi alustalle, valmiina lentämään uudelleen.” Hän korosti, kuinka askel askeleelta eteneminen todistaa epäilijät vääriksi. Vuoden 2023 haastattelussa Bezos esitti vivahteikkaan näkemyksen uudelleenkäytön taloudesta, todeten: “Tavoite kertakäyttövaiheelle on tulla niin halvaksi valmistaa, ettei uudelleenkäytettävyys koskaan ole järkevää. Tavoite uudelleenkäytettävälle vaiheelle on tulla niin helposti operoitavaksi, ettei kertakäyttöisyys koskaan ole järkevää.” Tällä hän korosti Blue Originin lähestymistapaa parantaa samanaikaisesti valmistusta ja operoitavuutta parhaan tasapainon löytämiseksi. Bezos sanoi myös, “Tiedämme, miten mennä avaruuteen, olemme tehneet sitä vuosikymmeniä. Meidän täytyy tehdä se huomattavasti halvemmalla – esimerkiksi sata kertaa halvemmalla – jotta raja todella avautuu.” ^[10], korostaen, että kustannusten alentaminen (uudelleenkäytön kautta) on avain kaikkeen avaruusyrittäjyydestä raskaan teollisuuden siirtämiseen pois Maasta (unelma, jonka hän mainitsee usein).
Peter Beck (Rocket Labin toimitusjohtaja): Beck oli alun perin skeptinen pienten rakettien uudelleenkäytön suhteen (kuuluisasti tokaisten vuosia sitten, että “emme aio käyttää Electronia uudelleen”), mutta muutti mielensä nähtyään dataa ja alan trendejä. Vuoteen 2020 mennessä Rocket Lab käänsi kurssinsa ja alkoi tavoitella uudelleenkäytettävyyttä. Vuonna 2023, kun Rocket Lab laukaisi uudelleen käytetyn moottorin, Beck sanoi: “Moottorit, jotka tuomme takaisin… toimivat poikkeuksellisen hyvin… olemme innoissamme lähettämässä yhtä niistä toiselle matkalleen avaruuteen, mikä on yksi viimeisistä askelista ennen koko ensimmäisen vaiheen uudelleenlentoa.” Tämä lainaus osoittaa hänen teknistä luottamustaan palautettuun laitteistoon ja vaiheittaista lähestymistapaa täyteen uudelleenkäyttöön. Se havainnollistaa myös, kuinka jopa pienet laukaisuyritykset ovat omaksuneet uudelleenkäytön mullistavana toimintatapana. Beck on huumorilla myöntänyt, että SpaceX sai hänet “syömään hattunsa” (hän söi kirjaimellisesti hatun muotoisen kakun vedonlyönnin vuoksi, koska oli aiemmin sanonut syövänsä hattunsa, jos he yrittäisivät käyttää Electronia uudelleen), mikä osoittaa, että alan johtajat voivat muuttaa näkemyksiään uuden näytön valossa.
Jean-Yves Le Gall (entinen Ranskan avaruusjärjestön CNES:n johtaja): Le Gall esitti varovaisen näkemyksen vuonna 2015 SpaceX:n ensimmäisen laskeutumisen jälkeen. Hän ylisti teknologista saavutusta, mutta varoitti: “Katsotaan, onko sitä mahdollista käyttää uudelleen ja kuinka paljon työtä tarvitaan, jotta se olisi lentovalmis… On suuri ero täydellisen maailman, jossa käytämme kantorakettia toistuvasti sellaisenaan, ja todellisen maailman välillä, jossa se täytyy korjata ja se toimii vain kerran tai kahdesti.” Tuolloin hän epäili, että SpaceX saavuttaisi toivomansa helpon uudelleenkäytön, viitaten sukkulan korkeisiin kunnostuskustannuksiin. Tämä asiantuntijaskeptisyys oli tärkeä vastapaino. Nopeasti eteenpäin nykypäivään: monet näistä kysymyksistä on SpaceX:n menestyksen myötä ratkaistu, mutta Le Gallin näkökulma korostaa, ettei ala ollut aluksi yksimielinen – mielipiteiden muuttaminen vaati todellista näyttöä.
Alan analyytikot ja taloustieteilijät: Vuoden 2025 raportti Intereconomics-lehdessä analysoi Euroopan uudelleenkäytön dilemmaa ja totesi: “uudelleenkäytettävyys on mullistanut LEO- ja GEO-lennot, [mutta] sen hyödyt syvän avaruuden tutkimuksessa ovat edelleen kiistanalaisia… se on teknologisesti kestävää LEO:ssa ja taloudellisesti kestävää vain, jos lentoja on paljon.” Tämä maltillisempi asiantuntijanäkemys huomauttaa, että vaikka SpaceX on saanut uudelleenkäytön toimimaan lukuisten Starlink-laukaisujen yhteydessä LEO:lle, muissa yhteyksissä (kuten yksittäisissä Mars-lennoissa tai markkinoilla, joilla laukaisuja on vähän) hyöty ei välttämättä ole sama. Asiantuntijat ehdottavat tapauskohtaista arviointia: uudelleenkäyttö ei ole taikaratkaisu kaikkiin tilanteisiin, mutta oikeissa markkinaolosuhteissa se on mullistava.
Sotilasviranomaiset: Space Forcen käytettyä ensimmäistä kertaa uudelleenlennettyä kantorakettia, eräs ilmavoimien kenraali totesi (vapaasti siteeraten): “Emme ole nähneet datassa mitään, mikä huolestuttaisi meitä lentokelpoisen kantoraketin käytössä. Suorituskyky oli moitteeton.” Sotilasjohdon hyväksyntä oli merkittävä leima. Lisäksi viranomaiset ovat puhuneet siitä, kuinka useat nopeat laukaisuvaihtoehdot (kiitos SpaceX:n ja pian Blue Originin) parantavat kansallista turvallisuutta. Vaikka nämä eivät ole suoria lainauksia, puolustuspiireissä asenne on muuttunut muotoon “Miten hyödynnämme tätä uutta kykyä?” sen sijaan, että sitä kyseenalaistettaisiin.
Ympäristötieteilijät: Asiantuntijat kuten Martin Ross (johon viitattiin aiemmin) ovat tuoneet näkökulmaa ympäristön kannalta. Ross totesi, että vaikka nykyisellä laukaisutoiminnalla on vain vähäinen vaikutus ilmastoon, ”meidän täytyy ymmärtää, mitä tarkalleen ottaen päästetään ilmakehään, kuinka paljon ja miten nuo hiukkaset vaikuttavat stratosfääriin… Tällä hetkellä olemme enemmän tai vähemmän arvailujen varassa.” ^[11] Tämä tutkimuskehotus osoittaa, että laukaisujen yleistyessä tutkijat tarkastelevat rakettien päästöjä entistä tarkemmin. Ympäristöasiantuntijat suhtautuvat yleensä uudelleenkäytettäviin raketteihin myönteisesti, koska ne vähentävät valmistuksen ja romun määrää, mutta korostavat puhtaampien polttoaineiden kehittämisen ja ilmakehän vaikutusten huomioimisen tärkeyttä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että asiantuntijalausunnot vaihtelevat innostuneista varovaisen optimistisiin. Uudelleenkäytettävyyden edelläkävijäyrittäjät (Musk, Bezos, Beck) ovat odotetusti sen suurimpia puolestapuhujia, ja he antavat visionäärisiä lausuntoja avaruuden avaamisesta ja talouden mullistamisesta. Vakiintuneiden avaruusjärjestöjen edustajat ja analyytikot suhtautuivat aluksi terveellä skeptisyydellä, muistuttaen, että ”uudelleenkäytettävä” ei automaattisesti tarkoita ”edullista”, ellei toimintaa saada sujuvaksi. Nyt kun uudelleenkäytettävyys on monin tavoin todistettu, useimmat asiantuntijat pitävät sitä ”pelinmuuttajana” – tosin sellaisena, jossa on yhä rajoitteita ja kehitettävää (kuten toisten vaiheiden täysi uudelleenkäytettävyys, todella nopea uudelleenkäyttö jne.). Asiantuntijapiireissä vallitsee myös yksimielisyys siitä, että uudelleenkäytettävyys on tullut jäädäkseen. Kuten entinen NASA:n johtaja Jim Bridenstine sanoi vuonna 2019: ”Uudelleenkäytettävyys on tulevaisuutta. Kyse ei ole siitä, tapahtuuko se, vaan siitä, milloin se tapahtuu kaikille.” Nykyasiantuntijat olisivat todennäköisesti samaa mieltä siitä, että kysymykseen on jo vastattu: ”milloin” on nyt, eikä ala katso enää taaksepäin.

Tulevaisuuden näkymät

Uudelleenkäytettävien rakettien tulevaisuus näyttää uskomattoman jännittävältä. Olemme uuden aikakauden kynnyksellä, jolloin täysin ja nopeasti uudelleenkäytettävät kantoraketit voivat tulla normiksi, tuoden avaruusmatkailun lähemmäs lentoliikenteen tehokkuutta. Tässä joitakin kehityskulkuja ja skenaarioita, joita voimme odottaa tulevina vuosina:

Toiminnallinen Starship ja Super Heavy -uudelleenkäytön aikakausi: SpaceX:n Starship odotetaan tulevan täysin operatiiviseksi todennäköisesti seuraavien vuosien aikana. Jos kehitys onnistuu, Starship voisi kuljettaa yli 100 tonnia kiertoradalle ja sitä voitaisiin tankata avaruudessa, kaiken tämän ollessa täysin uudelleenkäytettävää. Tämä vähentäisi huomattavasti kilogramman hintaa kiertoradalle – Musk on maininnut mahdollisina kustannuksina jopa vain muutamia kymmeniä dollareita per kg (verrattuna nykyisiin tuhansiin) pitkällä aikavälillä. Vaikka todellisuus olisi kymmenkertainen, se olisi silti ylivoimainen nykyisiin raketteihin verrattuna. Toiminnallinen Starship-laivasto, joka laukaistaan ja laskeutuu usein (SpaceX on puhunut lopulta päivittäisistä laukaisuista ja paikan päällä tapahtuvasta polttoaineen tuotannosta Starshipien nopeaan tankkaukseen), voisi mahdollistaa aiemmin kuviteltamattomia tehtäviä. Näitä ovat esimerkiksi: valtavien avaruusasemien tai kuutukikohtien rakentaminen säännöllisillä huoltolennoilla, robottitutkijalaivastojen lähettäminen ulkoisille planeetoille, aurinkokuntamatkailu ja kyllä, pitkän aikavälin tavoite lähettää ihmisiä Marsiin merkittävinä määrinä. NASA luottaa jo varhaisessa Starship-versiossa astronauttien laskeutumiseen Kuuhun (Artemis III -lento suunniteltu 2020-luvun puoliväliin). Vuoteen 2026 tai 2027 mennessä saatamme nähdä Starshipin hiovan uudelleenkäytettävyyttään nopean kääntöajan tasolle – ehkä laukaisten, laskeutuen ja laukaisten uudelleen muutamassa päivässä tai viikossa. Jos Starship saavuttaa edes osan mainostetusta kyvykkyydestään, se todennäköisesti pakottaa kaikki muut toimijat nopeuttamaan omia uuden sukupolven uudelleenkäytettäviä suunnitelmiaan.
Blue Originin New Glenn ja tulevaisuus: Blue Originin New Glenn odotetaan lentävän pian (ensilento tähtäimessä 2024/2025). Kun se on operatiivinen, se tarjoaa raskaan noston vaihtoehdon uudelleenkäytettävällä ensimmäisellä vaiheella, kilpaillen SpaceX:n Falcon Heavyn kanssa ja tietyllä tapaa toimien siltana Starship-luokkaan. Blue Origin suunnittelee New Glennille korkeaa lentotiheyttä, jos markkinakysyntä sallii – he ovat maininneet useiden boostereiden rakentamisesta vuodessa ja tavoitteena 12 lentoa vuodessa lopulta. Pidemmällä aikavälillä Blue Origin on vihjannut tulevasta “New Armstrong” -raketista (nimitys, joka kiertää avaruuspiireissä), jonka oletetaan olevan vielä kehittyneempi, mahdollisesti täysin uudelleenkäytettävä ja ehkä tarkoitettu kuutehtäviin tai erittäin raskaisiin nostoihin. Bluen visioon kuuluu laajamittainen infrastruktuuri: he työskentelevät kiertoradalla sijaitsevien avaruusasemien (Orbital Reef) ja kuulaskeutujien konseptien parissa, joista kaikki hyötyisivät kustannustehokkaasta uudelleenkäytettävästä kuljetuksesta kiertoradalle. Jeff Bezosin usein mainitsema tavoite on siirtää raskas teollisuus pois Maasta; vaikka se on kaukana, välivaihe on edullinen ja tiheä pääsy avaruuteen, ja Blue Origin asemoituu tarjoamaan tätä. Odota Bluen jatkavan uudelleenkäytettävyyden kehittämistä – esimerkiksi heidän salamyhkäinen Project Jarvis (uudelleenkäytettävä toinen vaihe) saattaa tulla julkisuuteen, jos se osoittautuu toteuttamiskelpoiseksi. Tämän vuosikymmenen loppuun mennessä Blue Originilla voisi olla täysin uudelleenkäytettävä kaksivaiheinen järjestelmä, jos Jarvis onnistuu, tai ainakin paljon uudelleenkäytetty ensimmäinen vaihe ja kertakäyttöinen ylävaihe, joka on tarpeeksi halpa ollakseen lähes kertakäyttöinen (Bezosin taloudellisen kompromissin filosofian mukaisesti).
Muiden laukaisuyritysten tulevaisuuden suunnitelmat:Rocket Lab todennäköisesti esittelee Neutron-rakettinsa vuosina 2024–2025. Neutron on suunniteltu laskeutumaan ensimmäinen vaiheensa (itse asiassa Rocket Lab aikoo leikillisesti napata sen laskutelineillä merialustalle, sen sijaan että käyttäisi erillistä drone-alusta). Jos Neutron onnistuu, siitä tulee uudelleenkäytettävä keskikokoluokan kantoraketti (8 tonnia LEO:lle), joka palvelee satelliittikonstellaatioiden laukaisuja ja mahdollisesti miehitettyä avaruuslentoa (he ovat maininneet suunnittelevansa sen ihmiskäyttöön sertifioitavaksi). United Launch Alliance saattaa palata uudelleenkäytettävyyden pariin, jos Vulcanin ensilennot sujuvat hyvin – ehkä herättämällä henkiin suunnitelman moottorien talteenotosta tai kehittämällä Vulcanin seuraajaversion, joka mahdollistaa boosterin uudelleenkäytön siivekkeiden tai laskuvarjojen avulla. Arianespace/ESA: Euroopan Ariane Next on suunnitteilla 2030-luvun alkuun, mutta ennen sitä ESA saattaa yrittää sisällyttää uudelleenkäytettävyyttä Ariane 6:n päivityksiin (he ovat aloittaneet SALTO-projektin ylävaiheen talteenottoa varten, ja Themis-demolennot antavat tietoa boosterin kehitykseen). Saatamme nähdä eurooppalaisen uudelleenkäytettävän ensimmäisen vaiheen prototyypin (kuten Themisin täyden ylös-alas -testilennon) 2020-luvun lopulla, mikä pitää heidät mukana kilpailussa.

Uudet tulokkaat: Relativity Space aikoo Terran R -rakettinsa (mahdollisesti laukaisu ~2026) olevan täysin uudelleenkäytettävä ja 3D-tulostettu nopeaa tuotantoa varten. He tähtäävät uudelleenkäytettävyyteen alusta alkaen, oppien SpaceX:n polulta mutta käyttäen uutta valmistustekniikkaa. Stoke Space kehittää täysin uudelleenkäytettävää pientä rakettia (mukaan lukien ainutlaatuinen lämpösuojattu ylävaihe); he suunnittelevat toisen vaiheen prototyypin hyppelytestejä mahdollisesti vuonna 2024, mikä voisi johtaa kiertoradan demonstrointiin muutamaa vuotta myöhemmin, jos rahoitus järjestyy. Kiina todennäköisesti esittelee kiertoradalle menevän boosterin pystysuoran laskeutumisen seuraavan vuoden tai kahden aikana – ehkä ensin yksityisen yrityksen raketilla (useat ovat lähellä) tai CASC:n uuden Long March 8R:n avulla, jota testataan ohjausristikoilla. Vuoteen 2030 mennessä Kiina aikoo saada Long March 9 -superraskaan raketin Kuu-lentoihin, ja he ovat äskettäin uudelleensuunnitelleet sen ainakin osittain uudelleenkäytettäväksi (ensimmäinen vaihe laskeutuu). Heillä on myös avaruussukkulaprojekteja (kuten Tengyun-avaruussukkulakonsepti), jotka voisivat olla uudelleenkäytettäviä. Odota siis, että Kiina ottaa nopeasti kiinni uudelleenkäytettävyydessä, ja saattaa jopa yrittää Starshipin kaltaista täysin uudelleenkäytettävää järjestelmää 2030-luvun alkuun mennessä, kun otetaan huomioon heidän tavoitteensa kilpailla kuututkimuksessa ja mahdollisesti miehitetyissä Mars-lennoissa tulevaisuudessa.

Sotilaalliset ja pisteestä pisteeseen -käytöt: Yhdysvaltain Space Force ja DARPA jatkavat todennäköisesti nopean laukaisukyvyn kehittämistä. Saatamme nähdä saman boosterin 24 tunnin kääntöaikakokeiluja (SpaceX on vihjannut yrittävänsä tätä Starshipillä tulevaisuudessa). Myös pisteestä pisteeseen -suborbitaalikuljetuksen konseptia raketeilla saatetaan kokeilla. Esimerkiksi SpaceX on tehnyt sopimuksen puolustusministeriön kanssa Starshipin käyttämisestä rahtien toimittamiseen maapallon toiselle puolelle alle tunnissa. Ehkä 2020-luvun lopulla saatamme nähdä Starshipin tekevän pitkän matkan suborbitaalilennon (esim. Texasista Tyynenmeren saarelle) todisteena konseptista. Jos se onnistuu, se voi avata oven erittäin nopealle logistiikalle tai jopa matkustajaliikenteelle (vaikka sääntely- ja turvallisuushaasteet matkustajaliikenteessä ovat valtavat). Silti on tulevaisuudessa mahdollista, että avaruussatamien verkosto mahdollistaa rakettien kuljettavan korkean prioriteetin rahtia tai ihmisiä kansainvälisesti minuuteissa – tieteiskirjallisuudelta kuulostava idea, jonka uudelleenkäytettävyys tekee mahdolliseksi.
Lisää toimijoita & innovaatiota: Uudelleenkäytettävyyden menestys inspiroi lisää innovaatioita. Intia saattaa nopeuttaa Avatar-avaruuskoneensa tai muiden RLV-konseptien kehitystä, jos se näkee globaalit trendit. Japani:lla on startup (ispace), joka on maininnut uudelleenkäytettävän raketin suunnitelmat; myös JAXA harkitsee siivekästä boosteria seuraavalle sukupolvelle. Avaruuskoneet yleisesti saattavat tehdä paluuyrityksen: esim. Sierra Space kehittää Dream Chaser -alusta (nostorunkoinen avaruuskone, joka aluksi laukaistaan perinteisellä raketilla, mutta tulevaisuuden versio toivotaan täysin uudelleenkäytettäväksi ja mahdollisesti laukaistavaksi uudelleenkäytettävällä ensimmäisen vaiheen boosterilla). Hypersoniset koneet tai yhden vaiheen kiertoradalle -ratkaisut ovat edelleen vaikea haaste, mutta esimerkiksi Reaction Enginesin Skylon (SABRE-ilmahengittävillä moottoreilla) jatkaa T&K:ssa; läpimurto 2030-luvulla voisi tuoda täysin uuden luokan täysin uudelleenkäytettäviä SSTO-aluksia (vaikka moni suhtautuu SSTO:n toteutettavuuteen skeptisesti – kaksivaiheinen vaikuttaa toistaiseksi käytännöllisemmältä).
Taloudellinen näkymä: Laukaisukustannukset todennäköisesti jatkavat laskuaan, kun uudelleenkäyttöä optimoidaan. Jotkut analyytikot ennustavat, että voimme nähdä 100 dollaria per kilogramma tai vähemmän LEO:lle kymmenen vuoden sisällä (Starshipin tai sen kilpailijoiden myötä). Jos Starship todella saavuttaa jotain alle 10 miljoonan dollarin marginaalikustannuksen per laukaisu, kuten Musk pitkällä aikavälillä toivoo, se mullistaisi avaruustoiminnan talouden. Tämä voisi laukaista avaruusliiketoiminnan kambrilaisen räjähdyksen: valtavat konstellaatioverkot tarjoamassa globaalia internetiä ja Maan havainnointia, avaruustehtaita (hyödyntäen mikrogravitaatiota ainutlaatuisten materiaalien valmistukseen), sekä avaruusturismin buumin (kiertoratahoteleja jne.). Alemmat kustannukset ja tiheämmät lennot tukevat myös tutkimussuunnitelmia: esimerkiksi, jos voit laukaista monta Starshipiä, Mars-tukikohdan perustaminen säännöllisillä huoltolähetyksillä muuttuu ainakin teknisesti ja taloudellisesti mahdolliseksi. NASAn Artemis-ohjelma itsekin luottaa kaupallisen uudelleenkäytön vallankumoukseen Kuun tukikohdan ylläpidossa – he odottavat paitsi SpaceX:n, myös muiden (Blue Originin mahdollisesti uudelleenkäytettävän laskeutujan ja rahtia toimittavien yritysten) tekevän kuulogistiikasta edullista.
Ympäristö- ja sääntelytulevaisuus: Kun raketteja laukaistaan enemmän, ympäristövaikutuksia tarkastellaan entistä tarkemmin. Saatamme nähdä uusia säädöksiä tai standardeja laukaisupäästöille, jos avaruusliikenne kasvaa dramaattisesti. Tämä voi kannustaa yrityksiä ottamaan käyttöön vihreämpiä ajoaineita ja puhtaampaa moottoriteknologiaa. Yritykset tutkivat jo nyt bio-pohjaisia polttoaineita tai hiilidioksidin talteenottoa metaanin valmistukseen, jotta laukaisut voisivat olla polttoaineen osalta hiilineutraaleja. Uudelleenkäytettävyys auttaa tekemään alasta kestävämpää, mutta toiminnan kasvaessa jonkinlainen ympäristövalvonta on todennäköistä (esimerkiksi mustan hiilen päästörajoitukset tai laukaisujen välttäminen tiettyinä ilmakehän olosuhteina otsonikerroksen suojelemiseksi – spekulatiivista, mutta mahdollista, jos tutkimus osoittaa ongelmia).
Infrastruktuuripäivitykset: Avaruussatamat kehittyvät käsittelemään uudelleenkäytettäviä operaatioita. Cape Canaveralin ja Kennedyn avaruuskeskuksen alueesta on tulossa avaruuslentokoneiden kaltainen keskus – vuonna 2024 Space Force julkaisi 50 vuoden suunnitelman Capelle, joka sisältää lisää laskeutumisalustoja ja uudelleenvalmistelutiloja boostereille. Voimme odottaa uusia laskeutumispaikkoja (ehkä merialustoja, sillä SpaceX osti öljynporauslauttoja muuntaakseen ne Starshipin merialustoiksi). Saattaa jopa syntyä kansainvälisiä laskeutumissopimuksia – esimerkiksi Starship voisi lähteä Texasista ja laskeutua Australiaan tai päinvastoin point-to-point -lentoina, mikä vaatii kansainvälistä koordinointia. Maailma saattaa tarvita ”rakettiportteja” useisiin maihin, mikä nostaa esiin sääntely- ja politiikkakysymyksiä (samoin kuin ilmailu vaati globaaleja sopimuksia).

Yhteenvetona tulevaisuus tuo todennäköisesti isompia, suorituskykyisempiä uudelleenkäytettäviä raketteja ja laajenevan joukon toimijoita, jotka hyödyntävät niitä. Olemme siirtymässä paradigmaan, jossa raketit eivät enää ole kertakäyttöisiä ohjuksia vaan työjuhtakulkuvälineitä, joita käytetään yhä uudelleen, aivan kuten kaupallisia lentokoneita tai rahtialuksia. Tämä avaa valtavia mahdollisuuksia: rutiininomaisia Kuu-käyntejä, ehkä ensimmäinen miehitetty Mars-lento, tuhansien satelliittien muodostamia konstellaatioita Maan ympärillä, nopeita rahtilentoja mantereiden välillä, ja ennakoimattomia sovelluksia, kun avaruuteen pääsy helpottuu entisestään. Haasteita tulee varmasti – teknisiä takaiskuja, markkinoiden vaihtelua, ehkä jopa onnettomuuksia, jotka muistuttavat riskeistä – mutta suunta on selvä. Kuten eräs alan tarkkailija totesi, uudelleenkäytettävyyden henki on päässyt pullosta, eikä sitä voi enää laittaa takaisin. Seuraava vuosikymmen näyttää, toteutuvatko tämän päivän uudelleenkäytettävien rakettien rohkeat lupaukset täysin, mutta jos nykyinen kehitys jatkuu, edessämme on rakettien renessanssi, joka tekee avaruudesta saavutettavamman kuin koskaan ennen.

Yhteenveto

Uudelleenkäytettävien rakettien matka rohkeasta ideasta vallitsevaksi todellisuudeksi on yksi ilmailu- ja avaruushistorian merkittävimmistä luvuista. Olemme siirtyneet aikakaudesta, jolloin jokainen laukaisu tarkoitti monen miljoonan dollarin laitteiston menettämistä, aikakauteen, jossa rakettiboosterit palaavat rutiininomaisesti laukaisupaikalle tai drone-alustalle ja valmistellaan seuraavaa tehtävää varten. Uudelleenkäytettävät raketit ovat määritelleet avaruuslentojen mahdollisuudet uudelleen, laskeneet kustannuksia ja demokratisoineet pääsyn avaruuteen. Ne syntyivät kekseliäisyydestä ja sinnikkyydestä – insinöörien väsymättömistä kokeiluista, jotka eivät suostuneet hyväksymään, että rakettien täytyy olla kertakäyttöisiä.

Tänä päivänä, kun Falcon 9 -boosterit palaavat kellontarkasti, kun suborbitaalihypyt vievät turisteja hetkeksi mustaan taivaaseen, ja kun jättiläiset kuten Starship valmistautuvat seuraaviin harppauksiin, todistamme aidosti uuden aikakauden alkua. Se on aikakausi, jolloin avaruuden esteet madaltuvat, startupit ja opiskelijat voivat päästä kiertoradalle, avaruusjärjestöt suunnittelevat kunnianhimoisia tehtäviä kertaluonteisten laukaisujen sijaan kestävinä kampanjoina. Uudelleenkäytettävyys on myös synnyttänyt tervettä kilpailua ja yhteistyötä maailmanlaajuisesti – kaikkien on täytynyt parantaa tasoaan, mikä lupaa hyvää tulevalle innovaatiolle.

Tietenkin haasteita on edelleen, ja meidän on hillittävä optimismia ahkeruudella: rakettitekniikan tekeminen ilmailun kaltaiseksi luotettavuudessa ja nopeassa kääntöajassa on kunnianhimoinen tavoite, joka vaatii jatkuvaa kehitystä teknologiassa, operaatioissa ja turvallisuudessa. Ja meidän on varmistettava, että lisääntynyttä toimintaa avaruudessa hallitaan vastuullisesti sekä avaruusliikenteen että ympäristövaikutusten osalta Maassa. Mutta nämä ovat voitettavissa olevia ongelmia, ja asiantuntijayhteisö työskentelee niiden parissa aktiivisesti, kuten keskustelimme.

Lopuksi on todettava, ettei tämän “rakettivallankumouksen” merkitystä voi liioitella. Kuten tämän raportin otsikko viittaa – Laukaise, laskeudu, toista – siitä on tulossa avaruusmatkailun uusi mantra. Yleisö voi nyt katsoa suorana lähetyksenä videoita, joissa kantoraketit laskeutuvat pehmeästi, kuva, joka tuntuu yhä hieman tieteistarinalta vuosia sen jälkeen, kun se tapahtui ensimmäisen kerran. Ei koskaan kyllästy näkemään, kuinka valtava raketti putoaa taivaalta, oikaisee itsensä moottorin voimalla ja asettuu laskeutumisalustalle – ja sitten tajuaa, että se lentää uudelleen. Rakettien uudelleenkäytettävyys on vanginnut mielikuvituksen, inspiroinut uuden sukupolven avaruusintoilijoita ja herättänyt toivoa siitä, että ihmiskunnan laajentuminen avaruuteen ei ole vain unelma, vaan käytännön todellisuutta tekeillä.

Vaikutukset ulottuvat halvemmasta internetistä syrjäisille alueille satelliittiverkkojen kautta, parempaan sään ja ilmaston seurantaan sekä mahdollisuuteen, että ihmiset asettuvat muille taivaankappaleille. Ei ole ihme, että alan asiantuntijat ja johtajat puhuvat uudelleenkäytettävyydestä mullistavin termein – “game-changer”, “paradigman muutos”, jopa “avain moniplaneettariseen elämään”.

Kun katsomme tulevaisuuteen, voimme odottaa uudelleenkäytettävän rakettiteknologian kehittyvän ja yleistyvän edelleen. Kymmenen tai kahdenkymmenen vuoden kuluttua historia saattaa kirjata 2020-luvun vuosikymmeneksi, jolloin avaruusmatkailu todella kääntyi uudelle aikakaudelle – jolloin kiertoradalle pääsy muuttui monumentaalisesta, kallista saavutuksesta lähes rutiininomaiseksi, verrattavissa lentomatkaan valtameren yli. Ja aivan kuten kaupallisen ilmailun tulo 1900-luvulla pienensi maailmaa ja vauhditti globalisaatiota, rutiininomaisen uudelleenkäytettävän rakettitekniikan tulo 2000-luvulla saattaa hyvinkin laajentaa maailmaamme – ulottaen ihmiskunnan kädenjäljen Kuuhun, Marsiin ja sen yli, ja integroiden avaruuden osaksi arkeamme tavoilla, joita vasta alamme kuvitella.

Uudelleenkäytettävien rakettien vallankumous on täällä, ja se vie meidät kaikki uuteen avaruusaikaan – yksi laskeutuminen kerrallaan.

Lähteet:

NASA – Launch Services Program / Rockets: Falcon 9:n uudelleenkäytettävä suunnittelu; Electronin uudelleenkäytettävä ohjelma ^[12].
NASA – The Space Shuttle: Ensimmäinen uudelleenkäytettävä avaruusalus ja vertailu kertakäyttöisiin raketteihin.
Reuters – J. Roulette, “SpaceX’s Starship survives return to Earth, aces landing test on fourth try” (6. kesäkuuta 2024): Starshipin kiertoratalento ja laskeutuminen mereen; Muskin lainaus pehmeästä laskeutumisesta; NASA:n riippuvuus Starshipistä.
Reuters – J. Roulette, “US FAA ends probe of Blue Origin’s 2022 rocket mishap…” (27. syyskuuta 2023): New Shepard -moottorin suuttimen vika ja vaaditut korjaukset.

I Bought a REAL SpaceX Rocket!

Watch this video on YouTube.

References

1. impulso.space, 2. impulso.space, 3. impulso.space, 4. impulso.space, 5. payloadspace.com, 6. www.nasa.gov, 7. impulso.space, 8. impulso.space, 9. www.nasa.gov, 10. payloadspace.com, 11. www.space.com, 12. www.nasa.gov