שיגור, נחיתה, חזרה: כיצד רקטות רב-פעמיות מהפכניות את מסעות החלל

בדצמבר 2015, הפאלקון 9 של SpaceX השיג את הנחיתה הראשונה של משגר בדרגת מסלול.
ב-2016, SpaceX השיגה את הנחיתה הראשונה על ספינת רחפן בים.
במרץ 2017, SpaceX שיגרה מחדש משגר פאלקון 9 שנחת בעבר, מה שסימן את השימוש החוזר הראשון בשלב רקטה מסלולית.
בתחילת שנות ה-2020, שלבי פאלקון 9 ראשונים טסו באופן שגרתי ביותר מ-10 משימות, וב-2023 ל-SpaceX היו מעל 170 נחיתות של משגרים, כאשר חלקם טסו 15–16 פעמים.
SpaceX החלה לעשות שימוש חוזר במעטפות המטען, וחסכה כ-6 מיליון דולר לכל שיגור.
ב-6 ביוני 2024, סטארשיפ השלימה את טיסת המסלול הראשונה שלה ונחתה באוקיינוס ההודי לאחר ירידה מבוקרת.
נאס"א בחרה בסטארשיפ להנחית אסטרונאוטים על הירח כחלק מתוכנית ארטמיס.
Blue Origin החלה בטיסות נוסעים על רכב הניו שפרד התת-מסלולי ב-2021, ואחרי עיצוב מחדש של נחיר המנוע ב-2022, חידשה את הטיסות בדצמבר 2023.
ה-New Glenn של Blue Origin יכלול שלב ראשון לשימוש חוזר עם שבעה מנועי BE-4 מונעי מתאן, שתוכננו ללפחות 25 מחזורי שימוש ועד 100 טיסות לכל משגר, עם זמן היערכות חוזרת של 16 יום.
ה-Electron של Rocket Lab היא הרקטה הקטנה היחידה בדרגת מסלול לשימוש חוזר שפועלת כיום, עם תפיסה במסוק ביולי 2022 ומשימה ב-23 באוגוסט 2023 שבה נעשה שימוש במנוע רתרפורד משוחזר.

שיגורי רקטות פעם היו אומרים להיפרד מחומרה יקרה לאחר שימוש יחיד. במשך עשרות שנים, רקטות נחשבו כחד-פעמיות – כל משימה השליכה מאיצים ושלבים משומשים לאוקיינוסים או שרפה אותם באטמוספירה. כיום, מתרחש שינוי רדיקלי. רקטות לשימוש חוזר – משגרי לוויינים שנבנו כדי לטוס, לנחות ולטוס שוב – משנים את הכלכלה והאפשרויות של מסע לחלל. על ידי השבה ושיפוץ של רכיבי רקטה עיקריים במקום להשליך אותם, חברות מורידות את עלויות השיגור ומגבירות את תדירות השיגורים. דוח זה בוחן מהן רקטות לשימוש חוזר, כיצד הן נוצרו, מי מוביל את המהפכה, ולמה הן חשובות לכלכלה, לסביבה, לצבא ולעתיד חקר החלל.

מהן רקטות לשימוש חוזר?

רקטות לשימוש חוזר הן משגרי לוויינים שנבנו כך שחלקים משמעותיים מהן יושבו ויטוסו מספר פעמים, בניגוד לרקטות חד-פעמיות שמשמשות פעם אחת ואז נזרקות. במערכת שיגור לשימוש חוזר, רכיבים עיקריים – לרוב המאיצים הראשונים, מנועים, או אפילו מעטפות המטען – חוזרים לכדור הארץ לאחר השיגור לשיפוץ ושימוש חוזר. על ידי ביטול הצורך לייצר שלבי רקטה חדשים לחלוטין לכל משימה, השימוש החוזר יכול להפחית משמעותית את העלות לכל שיגור. SpaceX מתארת את הפאלקון 9 שלה כ"משגר המסלול הראשון בעולם לשימוש חוזר", ומציינת ששימוש חוזר "בחלקים היקרים ביותר של הרקטה… מוריד את עלות הגישה לחלל".

הניגוד לרקטות חד-פעמיות הוא חד. רכב חד-פעמי הוא מערכת לשימוש חד-פעמי – באופן מסורתי, כל שלב של רקטה היה מושמד במהלך הכניסה מחדש לאטמוספירה או נותר כפסולת לאחר שנגמר הדלק שלו. למעשה, שיגור רקטה חד-פעמית קלאסית הושווה ל-בניית מטוס נוסעים חדש לכל טיסה – גישה שברור שאינה בת-קיימא אם תיושם בתעופה. רקטות רב-פעמיות שואפות לפתור את הבעיה הזו על ידי נחיתה או השבה של השלבים שלהן כדי שיוכלו לטוס שוב, בדומה למטוסים. לעיתים קרובות זה דורש חומרה ותכונות עיצוב נוספות: מאיצים רב-פעמיים נושאים דלק נוסף, רגלי נחיתה או סנפירי היגוי, ומערכות הגנה תרמית (כמו מגן חום) כדי לשרוד את הנפילה הלוהטת חזרה לכדור הארץ. תוספות אלו הופכות את השלבים הרב-פעמיים לכבדים יותר ומפחיתות מעט את הביצועים שלהם בטיסה בודדת, אך התגמול הוא היכולת "לשגר, לנחות ולחזור על הפעולה" במקום להשליך את הרקטה.

בפועל, חברות יישמו את הרב-פעמיות בדרכים שונות. חלק מהמאיצים חוזרים בטיסה בכוח עצמם לנחיתה רקטית אנכית (השיטה המזוהה של SpaceX), בעוד שאחרים פורסים מצנחים ונוחתים בעדינות בים לשם השבה (כפי שעושים המאיצים הקטנים של Rocket Lab) או אפילו נתפסים באוויר על ידי מסוקים בטכניקות ניסיוניות. כמה מערכות משתמשות ב-מעבורות מכונפות או מטוסי חלל (כמו שעשתה מעבורת החלל של נאס"א) שדואות חזרה למסלול נחיתה. לא משנה מהי השיטה, הרעיון המרכזי זהה: להשיב את החומרה כך שמנועי הרקטה היקרים, המבנה והאלקטרוניקה יוכלו לעבור שיפוץ ולהיות בשימוש חוזר במשימות רבות, במקום לאבד אותם לאחר אחת. רכבים רב-פעמיים מבטלים את הצורך לבנות מחדש את החלקים הללו מאפס בכל שיגור, ומחליפים מורכבות תכנון גבוהה מראש בעלות שולית נמוכה לאורך טיסות רבות. כפי שנראה, גישה זו משנה את תעשיית השיגור.

היסטוריה קצרה של רקטות רב-פעמיות

הרעיון של כלי רכב חלליים רב-פעמיים קיים כבר עשרות שנים, אך הפיכת החזון הזה למציאות התגלתה כאתגר. הרקטות הראשונות בשנות ה-50 וה-60 היו כולן חד-פעמיות. חזונים כמו ורנר פון בראון שרטטו רעיונות למאיצים מכונפים רב-פעמיים בעידן אפולו, אך הטכנולוגיה של אותה תקופה לא הייתה מוכנה. הניסיון המשמעותי הראשון לרב-פעמיות הגיע עם מעבורת החלל של נאס"א בשנות ה-70. שהושקה לראשונה ב-1981, המעבורת הייתה החללית הרב-פעמית הראשונה בעולם, שתוכננה לשיגור כרקטה ולחזרה לכדור הארץ כמטוס. המעבורת (עם מנועיה הראשיים) ושני המאיצים המוצקים שוקמו ושופצו לאחר כל טיסה – רק מיכל הדלק החיצוני היה חד-פעמי בכל שיגור ^[1]. זה היה הישג פורץ דרך: בניגוד לרקטות לשימוש חד-פעמי, המעבורת יכלה להיות משוגרת שוב ושוב.

עם זאת, תוכנית מעבורת החלל גם הדגישה את האתגרים של שימוש חוזר. התברר כי הרבה יותר יקר ודורש עבודה רבה לשפץ את המעבורת בין משימות ממה שציפו. כל מעבורת דרשה בדיקה קפדנית, תיקונים לאריחי מגן החום שלה, ושיפוץ של המנועים והמערכות. זמן ההכנה מחדש ארך חודשים, והעלויות לכל שיגור נותרו גבוהות מאוד – בסדר גודל של 1.5 מיליארד דולר לשיגור לפי הערכות מסוימות, כלומר המעבורת לא הצליחה להשיג את הכלכלה הדומה לחברת תעופה שלה קיוו. כפי שציין נשיא CNES ז'אן-איב לה גאל, "משגרים לשימוש חוזר כבר קיימים, כאשר מעבורות החלל הן דוגמה אחת. אך כאשר צריך להכין אותן מחדש לטיסה, העלויות היו משמעותיות". הספקנות המוקדמת לגבי שימוש חוזר נבעה מהמציאות הזו: המעבורת הוכיחה שאפשר לעשות שימוש חוזר בחומרה, אך לא שזה משתלם כלכלית.

לאחר פרישת המעבורת ב-2011, תחום המשגרים לשימוש חוזר נכנס לתקופת קיפאון. בשנות ה-90 היו תוכניות ניסיוניות כמו DC-X “Delta Clipper”, מתקן ניסוי רקטי חד-שלבי להמראה ונחיתה אנכית, ומחקרי קונספט שונים, אך לא הופיע משגר לשימוש חוזר תפעולי. עם זאת, שנות ה-2000 הביאו התעוררות מחודשת בהובלת המגזר הפרטי. מאמצים פורצי דרך כללו את SpaceShipOne של Scaled Composites (מטוס חלל תת-מסלולי לשימוש חוזר שזכה בפרס X ב-2004) ואת ניסויי ניו שפרד המוקדמים של Blue Origin, וכן רקטות ניסיוניות כמו כלי הרכב של Armadillo Aerospace. אלה סללו את הדרך למהפכה.

הכניסה של SpaceX שינתה באמת את כללי המשחק. החברה, שהוקמה ב-2002, הפכה את השימוש החוזר ברקטות למטרה מרכזית. מנכ"ל החברה, אילון מאסק, טען לעיתים קרובות כי רקטות חייבות להיות לשימוש חוזר כדי להוריד באופן דרמטי את עלויות הטיסה לחלל, והקניט שרקטה חד-פעמית היא אבסורדית כמו מטוס חד-פעמי. SpaceX התחילה עם Falcon 1 החד-פעמי הקטן, אך במהרה פיתחה את Falcon 9 מתוך מחשבה על שימוש חוזר. לאחר שנים של ניסויים הדרגתיים (שהחלו בטיסות ריחוף נמוכות של "Grasshopper" ב-2012–2013), SpaceX השיגה נחיתת בוסטר של השלב הראשון בדצמבר 2015, והנחיתה בהצלחה בוסטר של Falcon 9 על כן בקייפ קנוורל ^[2]. הנחיתה ההיסטורית הזו – שתוארה כ"הישג טכנולוגי" אפילו על ידי מתחרים ספקנים – הוכיחה שבוסטר ברמת מסלול יכול לחזור בשלמותו. רק כמה חודשים לאחר מכן, ב-2016, SpaceX הצליחה לראשונה בנחיתה על ספינת רחפן בים, ובמרץ 2017 היא שיגרה מחדש בוסטר שנחת בעבר, ובכך סימנה את השימוש החוזר הראשון בעולם בשלב רקטי מסלולי ^[3].

מאז, ההתקדמות הייתה מהירה. SpaceX הגדילה במהירות את השימוש החוזר, והקימה צי של מאיצים שטסו שוב ושוב. בתחילת שנות ה-2020, שלבי הבוסטר הראשונים של Falcon 9 טסו באופן שגרתי 10 משימות או יותר כל אחד, עם בדיקות ותחזוקה מתונות בלבד בין לבין. נכון ל-2023, SpaceX השיגה מעל 170 נחיתות בוסטר מוצלחות והיו לה לפחות שני בוסטרים בודדים שכל אחד מהם טס 15 משימות כל אחד ^[4]. (למעשה, השיא מאז נשבר עוד יותר – SpaceX דחפה כמה בוסטרים של Falcon 9 ל-16 טיסות וממשיכה לספור תוך כדי בדיקת גבולות החיים של החומרה.) רמת שימוש חוזר כזו לא נראתה קודם לכן בתחום הרקטות. החברה גם החלה לעשות שימוש חוזר במעטפי המטען (חצאי החרטום), וחסכה בסדר גודל של 6 מיליון דולר לשיגור על ידי דייג המעטפות מהאוקיינוס ושיפוצן. על ידי החזרת כ-75% מחומרת השיגור (שלב ראשון ומעטפות), המודל של SpaceX הוריד באופן דרסטי את עלות שיגור המטענים למסלול. נשיאת SpaceX, גוויין שוטוול, סיכמה את ההישג: "הוכחנו שהרכב יכול לטוס מספר פעמים עם שיפוץ מינימלי. זהו הישג אדיר… זה מתחיל להיראות די נורמלי לעשות שימוש חוזר ברקטה" (מצוטט מראיון ב-2022).

שחקנים נוספים הלכו בעקבותיה בעידן החדש של "שגר, נחת, חזור". Blue Origin, שהוקמה על ידי ג'ף בזוס מאמזון, הדגימה את רקטת ה-New Shepard התת-מסלולית שלה ב-2015–2016, כאשר ביצעה נחיתת בוסטר חוזרת ראשונה חודש בלבד לפני הנחיתה של Falcon 9 של SpaceX ב-2015. מאז, New Shepard טסה עשרות פעמים, כשהיא משגרת קפסולה לגבול החלל (כ-100 ק"מ גובה) ומנחיתה את הבוסטר שלה חזרה על כן. למרות ש-New Shepard היא רקטה תת-מסלולית לתיירות ומחקר (המסיעה אנשים לטיסות קצרות לחלל), היא הוכיחה טכנולוגיה ותפעול של שימוש חוזר (הכנה מהירה, טיסות רבות לכל בוסטר) במקביל להישגים המסלוליים של SpaceX. הסיסמה של Blue Origin, "Gradatim Ferociter" ("צעד אחר צעד, בנחישות"), משקפת את הגישה השיטתית שלה לפיתוח שימוש חוזר.

בסוף שנות ה-2010, ה-פרדיגמה השתנתה בבירור. השימוש החוזר כבר לא היה ניסוי שולי; הוא הפך לציפייה. גל של משגרי חלל חדשים בפיתוח ברחבי העולם תוכננו עם שימוש חוזר מההתחלה. כפי שנכתב באחד מיומני הטיסות לחלל: "משגרים רבים צפויים להופיע עם שימוש חוזר בשנות ה-2020", כולל Starship של SpaceX, New Glenn של Blue Origin, Neutron של Rocket Lab, Vulcan המתוכנן של United Launch Alliance (שימוש חוזר במנוע), ופרויקטים מעבר לים כמו Soyuz-7 של רוסיה, Ariane Next של אירופה, גרסאות Long March 8/9 של סין, וסטארטאפים כמו Terran R של Relativity Space. בקיצור, שנות ה-2020 מביאות נורמה חדשה: אם הרקטה שלך לא ניתנת לשימוש חוזר (או לפחות לשימוש חוזר חלקי), אתה נשאר מאחור.

שחקנים מרכזיים במהפכת המשגרים החוזרים

SpaceX: חלוצה ברקטות מסלוליות לשימוש חוזר

SpaceX היא החלוצה הבלתי מעורערת של עידן הרקטות הרב-פעמיות המודרניות. משגר ה-Falcon 9 של החברה הפך למשגר המסלול הראשון שנחת והוטס מחדש. SpaceX השיגה את השיגור החוזר הראשון של משגר ב-2017, ומאז שיפרה בהתמדה את הנהלים שלה כדי להפוך את השימוש החוזר לשגרה. כיום, משגרי Falcon 9 נוחתים כמעט אחרי כל משימה – וחוזרים או לרציף קרקעי או לאסדה ימית – ולעיתים קרובות מוכנים לשיגור נוסף תוך שבועות. לפי תוכנית שירותי השיגור של נאס"א, הרב-פעמיות של Falcon 9 "מאפשרת ל-SpaceX להטיס מחדש את החלקים היקרים ביותר של הרקטה, מה שמוריד את עלות הגישה לחלל". האסטרטגיה השתלמה בענק: SpaceX מפרסמת שיגור Falcon 9 בכ-67 מיליון דולר בלבד, שבריר מהעלות של רקטות קודמות בקטגוריה זו, בעיקר בזכות שימוש חוזר בחומרה. נכון לאמצע 2025, SpaceX רשמה מאות נחיתות מוצלחות של משגרים (מתקרבת ל-500) ושיגרה עשרות משגרים במספר טיסות – משגר אחד אף השלים 16 משימות לפני שיצא לגמלאות.

מעבר ל-Falcon 9, SpaceX השתמשה מחדש גם במשגר הכבד Falcon Heavy (שמשגרי הצד שלו הם ליבות Falcon 9 שעברו התאמה ונוחתות חזרה בכדור הארץ), והיא משיבה חלליות Dragon לשימוש חוזר במשימות מאוישות ומטען. אך המאמץ הגדול ביותר של החברה בתחום הרקטות הרב-פעמיות הוא תוכנית Starship. Starship היא רקטה דו-שלבית סופר-כבדה, רב-פעמית לחלוטין, בפיתוח, המורכבת ממשגר ענק (Super Heavy) וחללית בגובה 50 מטר (Starship) מעליו. כל המערכת נועדה לשגר למסלול ואז שתי השלבים יחזרו לשימוש חוזר – קפיצה שאפתנית לרב-פעמיות מלאה. ב-2023 ו-2024 ביצעה SpaceX את טיסות הניסוי המשולבות הראשונות של Starship. לאחר ניסיונות ראשונים שהתפוצצו, SpaceX השיגה פריצת דרך ביוני 2024 כאשר Starship השלימה את טיסת הניסוי המלאה הראשונה שלה, כמעט הקיפה את כדור הארץ ונחתה רכה בשליטה בניסיון הרביעי. אילון מאסק חגג את ההישג וכתב: "למרות אובדן של הרבה אריחים ונזק למדף, Starship הגיעה עד לנחיתה רכה באוקיינוס!". הדבר הוכיח שמגן החום וההנחיה של Starship יכולים לשרוד חזרה לאטמוספירה – מכשול מרכזי בדרך לרב-פעמיות מלאה. SpaceX שואפת ש-Starship תנחית בעתיד את המשגר חזרה על כן (שייתפס בזרוע מגדל) והחללית העליונה תנחת בהנעה חזרה בכדור הארץ (ואף במאדים או בירח). כאשר תיכנס לפעולה, העיצוב הרב-פעמי המלא של Starship אמור להיות זול בהרבה ועוצמתי בהרבה מ-Falcon 9, ולשמש עמוד השדרה של עסקי SpaceX בעתיד. נאס"א כבר בחרה ב-Starship להנחית אסטרונאוטים על הירח במסגרת תוכנית ארטמיס, מה שמעיד על האמון הרב של התעשייה במערכות רב-פעמיות.

Blue Origin: Gradatim Ferociter – צעד אחר צעד אל השימוש החוזר

בלו אוריג'ין, שנוסדה על ידי ג'ף בזוס בשנת 2000, הייתה שחקנית מרכזית בקידום יכולת השימוש החוזר, אם כי בקצב מתון יותר. רקטת New Shepard של בלו אוריג'ין היא משגר תת-מסלולי קטן, אך היא הדגימה שימוש חוזר אולי בצורה נקייה יותר מכל מערכת מסלולית אחרת. הבוסטר והקפסולה של ניו שפרד טסו מספר פעמים (הבוסטר אף יותר משש פעמים במקרים מסוימים) עם תחזוקה מינימלית. הרכב משוגר ישר לקצה החלל (~105 ק"מ), לאחר מכן קפסולת הצוות נפרדת ונוחתת באמצעות מצנחים, בעוד הבוסטר מבצע נחיתה אנכית מונעת. בשנת 2021 החלה בלו אוריג'ין להטיס נוסעים בניו שפרד, כולל בזוס עצמו, והציגה תיירות חלל בשימוש חוזר מלא. למעט כשל שיגור ב-2022 (משימה לא מאוישת שבה הופעל מנגנון מילוט של הקפסולה עקב תקלה במנוע הבוסטר), ניו שפרד הוכיחה אמינות. לאחר אותו אירוע, בלו אוריג'ין עיצבה מחדש את נחיר המנוע ו-החזירה בהצלחה את ניו שפרד לטיסה בדצמבר 2023, כשהיא משגרת מטען מחקרי של נאס"א לחלל ומנחיתה שוב את הבוסטר בשלום על כן הנחיתה. החזרה לשירות הזו הדגימה את הקפדנות ההנדסית של בלו אוריג'ין בהפיכת טיסה חוזרת לאמינה.

השאיפה הגדולה יותר של בלו אוריג'ין היא רקטת המסלול New Glenn. ניו גלן היא משגר כבד (בעוצמה דומה ל-Falcon Heavy של SpaceX) שנבנה עם שלב ראשון לשימוש חוזר. הבוסטר הענק של ניו גלן, בקוטר של יותר מ-7 מטרים ומונע על ידי שבעה מנועי BE-4 מונעי מתאן, מתוכנן לשוב ולנחות על פלטפורמה ימית לאחר שיגור השלב השני למסלול. ג'ף בזוס הצהיר כי בוסטר ניו גלן מתוכנן ל-לפחות 25 מחזורי שימוש חוזר בתחילה, עם יעד של עד 100 טיסות לכל בוסטר לאורך חייו. הבוסטר יצויד ברגלי נחיתה חזקות וציפוי מגן תרמי עמיד כדי למזער שיפוץ, במטרה להגיע ל-16 ימי היערכות בין טיסות. נכון ל-2025, בלו אוריג'ין בנתה מספר בוסטרים של ניו גלן במפעל שלה בפלורידה ומתכוננת לשיגור הראשון של הרקטה. (הטיסה הראשונה צפויה ב-2024 או 2025 לאחר מספר שנות עיכוב.) הצלחת ניו גלן תציב את בלו אוריג'ין בזירת השימוש החוזר במסלול לצד SpaceX.

ראוי לציון כי Blue Origin ובזוס מדגישים גישה מחושבת וארוכת טווח. בזוס מרבה להדגיש כי היכולת לשימוש חוזר היא אמצעי למטרה: המטרה האמיתית היא להוזיל באופן דרמטי את העלות של הגעה לחלל כדי לאפשר שימוש נרחב במשאבי חלל. "מסע לחלל הוא בעיה פתורה… מה שלא פתור זה העלות. אנחנו צריכים להיות מסוגלים לעשות את זה בזול פי מאה," הסביר בזוס בראיון, והוסיף שהשגת מטרה זו "תפתח באמת את השמים לאנושות" על ידי שחרור חדשנות יזמית בחלל ^[5]. הפילוסופיה ההנדסית של Blue Origin לעיתים מאזנת בין שימוש חוזר לבין גורמים אחרים. לדוגמה, בזוס חשף שבשלב השני של New Glenn, החברה בוחנת פנימית שלב עליון לשימוש חוזר מלא (Project Jarvis) אך גם פתוחה לשימוש בשלב עליון חד-פעמי אם יתברר שהוא כלכלי יותר. "המטרה של השלב החד-פעמי היא להפוך אותו לזול כל כך לייצור, ששימוש חוזר לעולם לא יהיה הגיוני. המטרה של השלב לשימוש חוזר היא להפוך אותו לתפעולי כל כך, שחד-פעמיות לעולם לא תהיה הגיונית," אמר בזוס, כשהוא מכיר בפשרה ומריץ את שתי הגישות במקביל. הלך הרוח הפרגמטי הזה מדגיש ש-Blue Origin רואה בשימוש חוזר כלי, לא דוגמה – אך כזה שהם מצפים שיהיה מהותי בטווח הארוך. עם New Glenn ומגוון פרויקטים נוספים (כמו נחתת ירח ותחנת חלל מתוכננת) באופק, Blue Origin צפויה להיות מתחרה מרכזית בשוק השיגור לשימוש חוזר.

Rocket Lab: רקטה קטנה, צעדים גדולים לעבר שימוש חוזר

Rocket Lab היא חברה קטנה יותר לעומת הענקיות שהוזכרו לעיל, אך היא רשמה הישגים מרשימים ביצירת אפשרות לשימוש חוזר ברקטות שיגור קטנות. החברה, שממוקמת בקליפורניה/ניו זילנד, מפעילה את רקטת ה-Electron, שהיא קטנה בהרבה מ-Falcon 9 או New Glenn – היא מיועדת לשגר כ-300 ק"ג בלבד למסלול. בתחילה, ה-Electron הייתה חד-פעמית לחלוטין, אך בשנים האחרונות Rocket Lab פיתחה תוכנית ל-שחזור ושימוש חוזר בשלב הראשון של ה-Electron. האתגר הוא שה-Electron קטנה מדי מכדי לשאת דלק נוסף לנחיתה מונעת, ולכן Rocket Lab בחרה בגישה חדשנית: לאחר סיום פעולת המנוע, השלב הראשון שורד את הכניסה מחדש לאטמוספירה באופן פסיבי ופורס מצנח, ואז הוא נתפס באוויר על ידי מסוק או נאסף מהאוקיינוס. עד סוף 2022, Rocket Lab הצליחה לבצע נחיתות רכות במצנח למספר מאיצי Electron ואף ניסתה תפיסות מסוק (תפיסה אחת הצליחה, אך המסוק שחרר את המאיץ מסיבות בטיחות זמן קצר לאחר מכן).

בשנת 2023, החברה הגיעה לאבן דרך חדשה כאשר השתמשה מחדש ברכיב מרכזי: היא לקחה מנוע רתרפורד מבוסטר שהוחזר, שיפצה אותו, והטיסה אותו במשימת אלקטרון חדשה – ציון דרך ראשון שבו מנוע על רקטה קטנה למסלול שימש בשנית. "המשימה הזו היא צעד גדול לעבר רקטות אלקטרון רב-פעמיות," אמר מייסד ומנכ"ל Rocket Lab, פיטר בק, באותה תקופה, וציין כי המנועים שהוחזרו שלהם מתפקדים "יוצא מן הכלל" במבחנים וכי הטסת בוסטר שלם מחדש היא היעד הבא. אכן, Rocket Lab התקדמה בהדרגה לעבר הטסה מחדש של שלב ראשון שלם. לפי החברה ותוכנית השיגור של נאס"א, Electron נחשבת כיום לרקטה הקטנה היחידה למסלול שהיא רב-פעמית, ו-Rocket Lab מצפה שלכידת בוסטרים והטסתם מחדש תאפשר קצב שיגור גבוה יותר מבלי לבנות כל כך הרבה רקטות חדשות, ובכך להוזיל עלויות ללקוחות לוויינים קטנים ^[6]. הרקטה מהדור הבא של Rocket Lab בפיתוח, המשגר הבינוני Neutron, מתוכננת מראש להיות רב-פעמית – היא תהיה רכב גדול יותר (כ-8 טון למסלול) שיוכל להנחית את השלב הראשון שלו בדחף עצמי על פלטפורמה בים, בדומה יותר לשיטת Falcon 9 ^[7]. אפילו בקצה הקטן של השוק, הרב-פעמיות מוכיחה את עצמה, ו-Rocket Lab היא דוגמה מובהקת לאופן שבו הרעיון התפשט במהירות בתעשייה.

שחקנים נוספים ומאמצים גלובליים

מהפכת הרקטות הרב-פעמיות היא תופעה עולמית. ספקי שיגור ותיקים וסטארט-אפים חדשים כאחד נדחפו להגיב כאשר SpaceX ואחרים הדגימו את היתרונות הכלכליים. בארה"ב, United Launch Alliance (ULA) – שהייתה מזוהה שנים עם רקטות חד-פעמיות – בחנה בתחילה תוכנית להשתמש מחדש רק ב-מנועים של רקטת ה-Vulcan העתידית שלה (על ידי השלכתם עם מגן חום ולכידתם באוויר). בעוד ש-ULA הקפיאה את התוכנית הספציפית הזו, הלחץ התחרותי מ-SpaceX אילץ את ULA ואחרים להוריד עלויות באופן דרסטי ולשקול רב-פעמיות בעיצובים עתידיים. סטארט-אפ אמריקאי נוסף, Relativity Space, מפתח את Terran R, רקטה בינונית רב-פעמית שנבנית ברובה בטכניקות הדפסה בתלת-ממד, וצפויה להופיע מאוחר יותר בעשור הנוכחי. סטארט-אפ נוסף, Stoke Space, בוחן שלב שני רב-פעמי לחלוטין לרקטות קטנות, במטרה לרכב עם זמן היערכות מחודש מהיר במיוחד (שלב הקונספט שלהם כולל מגן חום ומנוע חדשני שיחזיר אותו מהמסלול וינחית אותו אנכית).

אירופה, ששלטה במשך זמן רב בשוק השיגור המסחרי עם טילי אריאן חד-פעמיים, שינתה גם היא כיוון. סוכנות החלל האירופית ו-ArianeGroup מקדמות פרויקטים כמו Themis (מדגים שלב ראשון רב-שימושי) ו-Prometheus (מנוע רב-שימושי זול), שמטרתם לסלול את הדרך למשגר Ariane Next רב-שימושי חלקית בשנות ה-30 של המאה הנוכחית ^[8]. ב-2023 ביצעה ESA ניסויים ראשוניים ב-Themis בנמל חלל בשוודיה, והסוכנות הצהירה במפורש כי טילים אירופיים עתידיים יידרשו ככל הנראה שלבים רב-שימושיים כדי להישאר תחרותיים. יש גם התרבות של סטארט-אפים אירופיים (בגרמניה, צרפת, ספרד ובריטניה) שעובדים על משגרים קטנים רב-שימושיים, מה שמסמן שהמגמה היא באמת גלובלית.

סין רודפת באגרסיביות גם אחרי מערכות שיגור רב-פעמיות. תאגיד המדע והטכנולוגיה האווירית של סין (CASC), בונה הטילים הממשלתי הראשי של המדינה, הודיע על תוכניות לטיסות ניסוי של שני טילים גדולים רב-פעמיים עד 2025 ו-2026. מאמינים כי אלה כוללים משגר בינוני חדש (אולי גרסה רב-פעמית של Long March 8 או מאיץ בקוטר 4 מטרים בפיתוח) ואת Long March 10, טיל גדול המיועד למשימות מאוישות לירח, שצפוי לכלול שלב ראשון רב-פעמי. במקביל, חברות פרטיות סיניות רבות – שמות כמו LandSpace, Space Pioneer, Galactic Energy ו-iSpace – מבצעות ניסויי "הופ" ושיגורי אב-טיפוס של טילים רב-פעמיים. LandSpace, למשל, עשתה כותרות כאשר שיגרה טיל מונע מתאן למסלול ב-2023 וביצעה ניסוי נחיתה אנכית של אב-טיפוס של שלב. Deep Blue Aerospace ביצעה ניסוי המראה ונחיתה אנכית לגובה 100 מטר, בדומה לניסויי Grasshopper המוקדמים של SpaceX. ברור שסין רואה ברב-שימושיות חשיבות אסטרטגית; לממשלתם יש אסטרטגיה לאומית להרחבת הגישה לחלל ולהפחתת עלויות, בין היתר כדי להתחרות ביכולות של SpaceX ולתמוך בגל צפוי של שיגורי לוויינים (כולל מגה-קונסטלציות לאינטרנט בפס רחב).

אפילו תוכניות לאומיות קטנות יותר מצטרפות למגמה: סוכנות החלל ההודית ISRO ביצעה ניסוי מדגים טכנולוגיה של משגר רב-פעמי (דגם מוקטן של מעבורת חלל גולשת) ובוחנת שלב מאיץ רב-פעמי לעתיד. רוסיה החזירה לתחייה רעיונות של מאיצי "Baikal" רב-פעמיים עם חזרה עצמאית והציגה דגמים של טיל מתאלוקס רב-פעמי בשם Amur (אם כי לוח הזמנים שלו לא ברור). יפן ואחרות השקיעו במחקר מנועים רב-פעמיים ובהדגמות נחיתה בקנה מידה קטן. בקיצור, אנו עדים למהפך של ממש. בעוד SpaceX ו-Blue Origin הובילו את עידן הרב-שימושיות המודרני, כמעט כל מדינה חללית מרכזית ורבים מהסטארט-אפים מפתחים או מתכננים כיום טילים רב-פעמיים. הקונצנזוס הוא שרב-שימושיות היא המפתח להוזלה, תדירות גבוהה יותר וגמישות רבה יותר בגישה לחלל.

אבני דרך אחרונות ואירועים עכשוויים בטילים רב-פעמיים

השנים האחרונות היו סוערות בעולם המשגרים הרב-פעמיים, עם התקדמות מהירה והישגים שזכו לכותרות:

פריצות הדרך של סטארשיפ של SpaceX (2023–2024): תוכנית הסטארשיפ של SpaceX רשמה התקדמות משמעותית. טיסת הניסוי המלאה הראשונה של הסטארשיפ המשולבת עם הבוסטר סופר-הבי ב-20 באפריל 2023 הסתיימה בפיצוץ דרמטי באוויר דקות לאחר השיגור, וניסיון נוסף בנובמבר 2023 גם הוא "התפוצץ לאחר שהגיע לחלל" בשל בעיות בהפרדת שלבים. כישלונות אלה לא היו בלתי צפויים בגישת ה"ניסוי מהיר" של SpaceX. עד ל-טיסת הניסוי השלישית במרץ 2024, הסטארשיפ הגיעה הרבה יותר רחוק – כמעט השלימה טיסה מסביב לכדור הארץ – אך היא התפרקה במהלך הכניסה מחדש לאטמוספירה מעל האוקיינוס. לבסוף, ב-6 ביוני 2024, SpaceX הצליחה להטיס את סטארשיפ למסלול (כמעט) ולהחזיר אותה בשלמותה, מה שסימן את הפעם הראשונה שכלי חלל רב-שימושי בקנה מידה כזה שרד טיסה לחלל וכניסה מחדש. הסטארשיפ שוגרה מטקסס, הגיעה לגובה של כ-200 ק"מ והקיפה את כדור הארץ, ואז ביצעה צלילה מבוקרת חרטום-קדימה חזרה לאטמוספירה. למרות שחלק מאריחי מגן החום התקלפו ואחד המדפים ניזוק, הרכב האט והתהפך בהצלחה לנחיתה מתוכננת במים. הוא נחת ברכות באוקיינוס ההודי 65 דקות לאחר השיגור, והשיג את היעדים העיקריים של הניסוי. מאסק שיבח את הטיסה, ו-SpaceX התכוננה לניסויים הבאים. סדרת השיגורים המהירים וההצלחה בניסיון הרביעי ב-2024 הדגימו את היתכנות הסטארשיפ וקירבו את SpaceX למערכת רב-שימושית תפעולית. מאחר ש-NASA מסתמכת על סטארשיפ לתוכנית ארטמיס לירח, ההתפתחויות הללו זכו למעקב הדוק. SpaceX ציינה כי היא מתכננת עשרות טיסות ניסוי נוספות ושואפת להגיע לתדלוק במסלול ולשימוש חוזר מלא בשני השלבים בשנים הקרובות. ניסויי הסטארשיפ הדגישו את הפילוסופיה של SpaceX: לדחוף את הגבול, ללמוד מכישלונות, ולהוכיח רב-שימושיות גם בקנה מידה חסר תקדים.
החזרה לטיסה של ניו שפרד של Blue Origin (2023): Blue Origin השעתה את טיסות רקטת ניו שפרד הסוב-אורביטלית שלה לאחר תקרית בספטמבר 2022 שבה נחלה נחית כשל מבני בזרבובית מנוע הבוסטר, מה שהפעיל הפסקה אוטומטית של הקפסולה הבלתי מאוישת. נדרשה יותר משנה של חקירה ותיקונים – ה-FAA דרשה מ-Blue Origin ליישם 21 פעולות מתקנות כולל עיצוב מחדש של המנוע. ב-דצמבר 2023, Blue Origin חידשה בהצלחה את שיגורי ניו שפרד, ושלחה קפסולה מלאה בניסויים לקצה החלל והנחיתה את הבוסטר בשלום על כן השיגור. זה היה אישור חשוב לעיצוב הרב-שימושי של Blue Origin ולבטיחות התפעולית שלה. הטיסה הוכיחה שהזרבובית החדשה והשינויים עבדו, וסללה את הדרך לחידוש טיסות התיירות לחלל של החברה. (לא היו נוסעים בטיסת דצמבר, אך טיסות עם לקוחות משלמים היו צפויות בהמשך.) במקביל, Blue Origin התקדמה עם ניו גלן – בסוף 2024 כבר הורכבו רקטות ניסוי מלאות והושק יעד לשיגור בכורה ב-2024/25. ב-2023 ו-2024, Blue גם בדקה רכיבים של פרויקט ג'רוויס שלה לשלב שני רב-שימושי (בעיקר בסודיות) והמשיכה בפיתוח מנועי BE-4 ו-BE-7 שיניעו את ניו גלן ונחתת ירח עתידית. חדשות גדולות במאי 2023 היו זכייתה של Blue Origin בחוזה נאס"א לפיתוח נחתת ירח מאוישת (בשיתוף עם לוקהיד מרטין), מה שמעיד על אמון נאס"א בטכנולוגיה של Blue, שכנראה תסתמך על הבוסטר ניו גלן לשיגור. בסך הכול, ההישגים האחרונים של Blue Origin היו שקטים יותר מאלה של SpaceX, אך הם מתקדמים בהתמדה עם הפילוסופיה של צעדים מדודים.
אבני דרך בשימוש חוזר של Rocket Lab (2022–2023): Rocket Lab רשמה התקדמות משמעותית בהוכחת שימוש חוזר עבור טילים קטנים. ב-יולי 2022, החברה ביצעה ניסוי דרמטי שבו מסוק תפס את מאיץ ה-Electron הנופל באמצעות מצנח – פעלול שהראה כי התאוששות באוויר אפשרית (למרות שהם שחררו אותו רגעים לאחר מכן). לאורך 2022 ו-2023, Rocket Lab ביצעה מספר משימות שבהן השלב הראשון שרד את הכניסה מחדש לאטמוספירה ונמשה מהאוקיינוס. בסוף 2023, הם משו מאיצים שש פעמים, כולל שלוש התאוששויות מוצלחות ב-2023 בלבד. הקפיצה הגדולה התרחשה ב-אוגוסט 2023 כאשר Rocket Lab שיגרה מחדש מנוע שכבר טס בעבר. אחד ממנועי Rutherford של Electron, ששימש בטיסה במאי 2023, עבר הסמכה מחדש והותקן על טיל חדש, ששוגר ב-23 באוגוסט 2023 עם לוויין מסחרי. "המשימה הזו היא צעד גדול לעבר טילי Electron לשימוש חוזר," אמר המנכ"ל פיטר בק, והסביר שזהו אחד הצעדים האחרונים לפני שהחברה תנסה להטיס מחדש שלב ראשון שלם. המנוע המחודש פעל ללא דופי. לאחר מכן, Rocket Lab הודיעה שב-2024 היא שואפת לשגר מחדש מאיץ שלם ששוקם לאחר שנמשה. הישגים אלה מראים שגם צוות קטן עם טיל קטן יכול לפצח את אתגר השימוש החוזר, אם כי בגישה שונה מנחיתה מונעת. כל הצלחה מקרבת אותם לשימוש חוזר שגרתי. הידע שנצבר גם תורם לעיצוב של Neutron, הטיל מהדור הבא שלהם, שנבנה עבור שימוש חוזר מהיר מההתחלה.
שחקנים וניסויים חדשים: האקוסיסטם של שיגורים לשימוש חוזר התרחב. Relativity Space ביצעה את השיגור הראשון של טיל ה-Terran 1 שלה במרץ 2023 – הטיל הראשון שהודפס בתלת-ממד – שלמרות שהיה מוצלח חלקית בלבד (הגיע לחלל אך לא למסלול), סיפק נתונים עבור Terran R, טיל לשימוש חוזר מלא ש-Relativity מפתחת. Arianespace/ESA באירופה ביצעה ניסויי הצתה ראשוניים למנוע ה-Prometheus לשימוש חוזר וניסוי "קפיצה" קטן לשלב אב-טיפוס לשימוש חוזר ב-2023 באתר Esrange בשבדיה, במסגרת תוכנית Themis. ב-הודו, סוכנות החלל ISRO ביצעה באפריל 2023 ניסוי שבו רכב אב-טיפוס מכונף מסוג RLV שוחרר ממסוק ונחת אוטונומית על מסלול, והדגים מרכיבים מרכזיים של מעבורת חלל לשימוש חוזר בעתיד. הסטארט-אפים של סין השיגו מספר אבני דרך: ביולי 2023, Zhuque-2 של LandSpace הפך לטיל הראשון בעולם המונע במתאן שהגיע למסלול (למרות שבטיסה זו לא היה לשימוש חוזר), ובינואר 2024, חברה סינית (Space Pioneer) ביצעה ניסוי נחיתה אנכית לשלב טיל קטן. בסוף 2024, חברת Deep Blue Aerospace הסינית התכוננה לניסיון התאוששות של שלב ראשון משיגור למסלול. ביפן, JAXA החלה בפיתוח טיל ניסוי לשימוש חוזר (לטיסות תת-מסלוליות) כבסיס טכנולוגי. בינתיים, החברה האמריקאית SpaceX המשיכה לשבור שיאי שימוש חוזר במשימות שגרתיות – עד 2025 היא שיגרה יותר מ-70 משימות Falcon 9 בשנה אחת (2022 ושוב ב-2023), רוב מוחלט מהן על מאיצים משומשים, וקבעה שיא טיסות חוזרות למאיץ (16 משימות על אותו מאיץ). הם גם חגגו את המשימה ה-500 של משפחת Falcon ב-2023, והדגישו כיצד השימוש החוזר אפשר קצב שיגורים כה גבוה.

בסך הכל, חדשות עדכניות מראות ש-שיגור רקטות רב-פעמיות עובר מלהיות חידוש לדבר שבשגרה. כישלונות עדיין קורים (שיגור רקטות זה עסק קשה, בסופו של דבר), אבל העובדה שרקטה גדולה כמו סטארשיפ יכולה לשרוד מסלול וחזרה לאטמוספירה, או שחברה קטנה כמו רוקט לאב מצליחה לאסוף מאיצים מהאוקיינוס ולהשתמש שוב במנועים, הייתה נשמעת כמו מדע בדיוני עד לא מזמן. המגמה מואצת: כל הצלחה מדרבנת את הבאה, ואפילו מהמורות (כמו כשל המנוע של בלו אוריג'ין או הפיצוצים המוקדמים של סטארשיפ) נלמדות במהירות ומתגברים עליהן. חשוב לא פחות, מדיניות וגישות השתנו גם הן. נאס"א והצבא האמריקאי, שבעבר היו זהירים, אימצו לחלוטין כלי שיגור רב-פעמיים. ב-2022 חיל החלל האמריקאי איפשר לראשונה לספייסאקס לשגר לוויין GPS יקר ערך על גבי מאיץ פלקון 9 משומש, והביע ביטחון לאחר הסמכה יסודית שמאיץ שטס כבר אינו מסוכן יותר ממאיץ חדש. זה היה בלתי נתפס לפני עשור. גם רגולטורים כמו ה-FAA הסתגלו, וכעת מעניקים רישיונות שגרה לנחיתות מאיצים ושיגורים חוזרים. בשוק, מפעילי לוויינים התרגלו (ואף מעדיפים) את המחירים הנמוכים יותר ואת תדירות השיגורים שמציעות רקטות רב-פעמיות.

לסיכום, המצב הנוכחי (נכון ל-2024–2025) הוא ש-רקטות רב-פעמיות כאן כדי להישאר והן הופכות במהירות לסטנדרט עבור שירותי שיגור רבים.

השפעות כלכליות וסביבתיות: יתרונות וחסרונות של רב-פעמיות

יתרונות ואתגרים כלכליים

ההיגיון הכלכלי מאחורי רקטות רב-פעמיות הוא פשוט: על ידי שימוש חוזר בחומרה, מפזרים את העלות האדירה של בניית רקטה על פני מספר שיגורים, במקום להשליך את ההשקעה לים אחרי שימוש אחד. עלויות השיגור היו היסטורית חסם מרכזי לפעילות בחלל – שיגור בודד עלה לעיתים עשרות עד מאות מיליוני דולרים. רב-פעמיות מבטיחה לשבור את החסם הזה. למעשה, שימוש במאיץ וקפסולה רב-פעמיים, במקום מערכות חד-פעמיות, יכול להוזיל משמעותית את עלות השיגור. יש ניתוחים שמראים ש-רקטה רב-פעמית יכולה להיות זולה עד 65% מרקטה חד-פעמית דומה לאותה משימה. הירידה הדרמטית במחירי פלקון 9 של ספייסאקס מוכיחה זאת: בכ-67 מיליון דולר, פלקון 9 יכולה לשגר מעל 20 טון למסלול, בעוד שרקטות חד-פעמיות בעבר גבו פי שניים עד שלושה עבור יכולת דומה. גם רוקט לאב מצפה לירידת עלויות משמעותית לשיגורים קטנים כאשר רב-פעמיות האלקטרון תיושם במלואה. כפי שמאמר תעשייתי עדכני ניסח זאת: אם כל טיסת נוסעים הייתה דורשת לבנות בואינג 747 חדש, טיסות היו יקרות להחריד – למרבה המזל, מטוסים משמשים שוב ושוב, ואותו עיקרון יכול לחול גם על רקטות.

שימוש חוזר גם מאפשר קצב שיגורים גבוה יותר. כאשר מאיץ יכול לטוס, לנחות ולטוס שוב בפרק זמן קצר, לספק אין צורך לייצר רקטה חדשה לחלוטין לכל משימה. משמעות הדבר היא ש-היקף השיגורים יכול לגדול מבלי להגדיל באופן ליניארי את עלויות הייצור או את גודל המפעל ^[9]. SpaceX היא דוגמה מובהקת: על ידי שימוש חוזר במאיצים, היא הצליחה לתמוך בגל שיגורי לווייני Starlink (לעיתים משגרת מאיצים 5-10 פעמים בשנה כל אחד), דבר שהיה יקר מדי אם כל משימה הייתה דורשת רקטה חדשה. למעשה, פיזור עלות הייצור הקבועה על פני טיסות רבות מוריד משמעותית את העלות הממוצעת לכל שיגור. זה פותח את הדלת למשימות שבעבר לא היו כלכליות. חברות קטנות, מטענים של אוניברסיטאות וסטארטאפים יכולים להרשות לעצמם שיגורים; פרויקטים שאפתניים כמו מגה-קונסטלציות או משימות חלל עמוק הופכים ליותר אפשריים כלכלית.

עם זאת, שימוש חוזר אינו "ארוחה חינם" כלכלית. פיתוח רקטה לשימוש חוזר דורש הרבה כסף למחקר ופיתוח מראש, והשיפוץ בין טיסות אינו בחינם. יש נקודת איזון כלכלית: צריך להטיס מאיץ מספר מסוים של פעמים כדי שהחיסכון יעלה על עלויות הפיתוח והעיבוד הנוספות. אם רקטה משמשת רק מספר מועט של פעמים, היתרון עשוי להיות שולי או אפילו שלילי. כפי שנכתב בניתוח אחד: "רקטה לשימוש חוזר שטסה רק שלוש או ארבע פעמים בשנה רחוקה מלהיות יותר בת-קיימא [כלכלית] מאשר רקטה חד-פעמית" כאשר לוקחים בחשבון תחזוקה והוצאות קבועות. השימוש החוזר באמת משתלם כאשר יש תדירות שיגורים גבוהה ויכולת להחזיר רכבים לפעולה במהירות. SpaceX הצליחה בכך על ידי יצירת ביקוש פנימי (שיגורי Starlink) כדי להטיס מאיצים לעיתים קרובות. בשווקים עם קצב שיגור נמוך (למשל, מדינה עם רק כמה שיגורים ממשלתיים בשנה), מערכת יקרה לשימוש חוזר עלולה להתקשות להצדיק את עצמה. פקידים אירופאים התחבטו בשאלה זו: ללא ביקוש דמוי Starlink, האם אירופה יכולה להצדיק רקטה לשימוש חוזר מלא, או שהיא תעמוד ריקה רוב הזמן? זו משוואה מורכבת.

בנוסף, שימוש חוזר עלול לכלול פשרות בביצועים שמשפיעות על הכלכלה. מאיץ לשימוש חוזר בדרך כלל שומר דלק לתמרוני נחיתה או נושא מסה נוספת (רגלי נחיתה, מיגון חום), מה שאומר שהוא מרים פחות מטען לעומת מאיץ חד-פעמי. לדוגמה, Falcon 9 של SpaceX יכול לשגר כ-23 טון למסלול לווייני נמוך במצב חד-פעמי, אך רק ~18 טון כאשר נוחת השלב הראשון, כי הוא שומר דלק ומוביל ציוד התאוששות. לרוב המשימות זו פשרה סבירה, אך למשימות כבדות או עתירות אנרגיה במיוחד, לפעמים השימוש החוזר אינו מעשי. SpaceX לעיתים בוחרת להקריב מאיץ (לא להשיב אותו) עבור מטען תובעני במיוחד כדי לקבל עוד קצת ביצועים. זה מראה ש-יש לשקול את ערך השימוש החוזר מול דרישות המשימה. ליעדים כמו מסלול גיאוסטציונרי או מסלולים בין-פלנטריים, משגר לשימוש חוזר חלקי עשוי להידרש לפעול במצב חד-פעמי או להשתמש ביותר שלבים. במונחים כלכליים, השימוש החוזר כיום הכי משתלם עבור שיגורים בנפח גבוה ובאנרגיה נמוכה (כמו שיגור לוויינים ל-LEO) בהם ניתן להשתמש שוב ושוב. למשימות נדירות וכבדות במיוחד (גשושיות למאדים וכו'), ייתכן שעדיין יהיה מקום למאיצים חד-פעמיים – לפחות עד שסופר-רקטות לשימוש חוזר מלא כמו Starship ייכנסו לפעולה וישנו את המשוואה.

לסיכום, היתרונות הכלכליים של שימוש חוזר בטילים משכנעים: ירידה דרסטית בעלות השולית לכל שיגור, אפשרות להגדיל את תדירות השיגורים, ופתיחת שווקים חדשים (כמו תיירות חלל או מערכות לוויינים גדולות) על ידי הפיכת השיגור לנגיש יותר מבחינה כלכלית. החסרונות או האתגרים הם שנדרש לכך השקעה ראשונית משמעותית, והרווחיות המלאה מתקבלת רק עם קצב שיגורים מספק ויעילות תפעולית. עם התבגרות הטכנולוגיה, אין ספק שמודל העלות משתנה. הגישה לחלל הופכת לזולה יותר, והשימוש החוזר הוא סיבה מרכזית לכך. מעניין לציין שגם הספקנים השתכנעו – באמצע שנות ה-2020, גם גורמים רשמיים באירופה ובארה"ב הודו כי הצלחת המודל של SpaceX "שינתה את פני התעשייה" ושאי אפשר להתעלם מהשימוש החוזר בטווח הארוך. במילותיו של אילון מאסק, טילים רב-פעמיים הם "הפריצה הקריטית הנדרשת כדי להפוך את החיים לרב-פלנטריים" – וזו אמנם השקפה שאפתנית, אך יש הסכמה שהם בהחלט מהווים פריצת דרך בהפיכת טיסות החלל לעסקיות-כדאיות.

שיקולים סביבתיים

לשיגורי טילים יש השפעות סביבתיות, והשימוש החוזר משנה את אותן השפעות בדרכים שונות – חלקן חיוביות, וחלקן דורשות ניתוח זהיר. מהצד החיובי, שימוש חוזר בטילים פירושו שיש צורך לייצר ולגרוט פחות טילים, מה שיכול להפחית פסולת וזיהום מתהליכי הייצור והסילוק. כל שלב טיל שמוחזר ונטען מחדש הוא שלב אחד פחות ששוקע לקרקעית האוקיינוס או נשרף באטמוספירה (עם פוטנציאל לנפילת פסולת). זה מתורגם לצריכת חומרים נמוכה יותר (סגסוגות מתכת, סיבי פחמן וכו') ולפחות ייצור תעשייתי של טילים חדשים, מה שמועיל מבחינת ניצול משאבים. כפי שצוין במאמר של קונסורציום חלל, "הפחתת מספר רכיבי הטילים המושלכים מצמצמת את פסולת החלל… ויש לה השפעה סביבתית, בהתאם לדגש הגובר על פרקטיקות בנות-קיימא." במקום להתייחס לשלבי טילים כפסולת חד-פעמית, השימוש החוזר משאיר אותם במחזור. זה גם מסייע בצמצום הבעיה הגוברת של פסולת חלל במסלולים – לדוגמה, אם שלבים עליונים יוכלו בעתיד לשמש שוב או להיות מושמדים באחריות, יהיו פחות עצמים מתים שיישארו לנדוד בחלל.

יתרון סביבתי נוסף שמוזכר לעיתים קרובות: יעילות דלק. רקטה רב-שימושית מתוכננת לניצול מיטבי של הדלק, משום שכל מרווח דלק לא מנוצל מוחזר אידיאלית (אם כי באופן פרדוקסלי, רב-שימושיות דורשות נשיאת דלק נוסף לנחיתה). יש הטוענים ש-בסך הכול מערכת רב-שימושית עשויה להשתמש ב-פחות דלק כולל לכל מטען משוגר מאשר ייצור ושיגור של כמה רקטות חד-פעמיות כדי להרים את אותו מטען מצטבר. ההיגיון הוא שבניית רקטה חדשה לכל שיגור דורשת הרבה אנרגיה וחומרים, בעוד ששיפוץ רקטה קיימת דורש פחות משאבים. מקור אחד אף מציע שרקטות רב-שימושיות "משתמשות בפחות דלק מרקטות חד-פעמיות, מה שהופך אותן לטובות יותר לסביבה באופן יחסי". טענה זו עשויה להיראות מפתיעה, שכן שיגור רב-שימושי בודד צורך יותר דלק במהלך המשימה (יש לשמור דלק לנחיתה), אך אם הדבר מאפשר שימוש באותו כלי במקום לבנות, למשל, חמש רקטות נפרדות, עלות הדלק (והאנרגיה) הכוללת לאורך מחזור החיים עשויה להיות נמוכה יותר. ניתוחי מחזור חיים הם מורכבים, אך האינטואיציה היא ש-מיחזור רקטה דומה למיחזור כל דבר – הוא יכול לחסוך באנרגיה ובפליטות לעומת ייצור חדש בכל פעם. בנוסף, רקטות רב-שימושיות חדשות רבות עוברות ל-דלקים נקיים יותר: ה-Starship של SpaceX וה-New Glenn של Blue Origin שתיהן משתמשות ב-מתאן נוזלי (CH4) וחמצן נוזלי, אשר נשרפים בצורה מלאה יותר ומייצרים פחות פיח (פחמן שחור) לעומת הקרוסין (RP-1) ששימש ברקטות ישנות. לפי SpaceX, רקטות מתאן פולטות כ-20–40% פחות פחמן דו-חמצני ופחות פיח וחלקיקים לאטמוספירה העליונה לעומת רקטות קרוסין. ה-New Shepard של Blue Origin וחלק מהשלבים של New Glenn משתמשים ב-מימן נוזלי וחמצן, כאשר הפליטה היא אדי מים בלבד, כלומר אפס פליטת CO₂ (אם כי ייצור המימן עצמו כרוך בעלויות סביבתיות אלא אם כן נעשה בשיטות ירוקות). בקיצור, רקטות רב-שימושיות נמצאות לעיתים קרובות בחזית טכנולוגיית הרקטות הירוקה, ומשתמשות בדלקים ומנועים שמטרתם לצמצם פליטות מזיקות כמו CO₂, CO וחלקיקים.

עם זאת, רב-שימושיות אינה פתרון קסם סביבתי. רקטות עדיין פולטות גזי בעירה ישירות לאטמוספירה העליונה, ותדירות שיגורים מוגברת – שרב-שימושיות מאפשרת כלכלית – משמעותה יותר שיגורים ואולי יותר פליטות בסך הכול. אמנם כיום שיעור השיגורים העולמי נמוך יחסית (כ-150 שיגורים למסלול ב-2023) ולכן טביעת הרגל הפחמנית הכוללת זעירה לעומת תעופה (שריפת דלק רקטי היא פחות מ-1% מזו של תעופה, היסטורית), אך החשש הוא שאם טיסות חלל יתרבו פי סדרי גודל (כפי שחוזים עם תיירות חלל, קונסטלציות לוויינים וכו'), ההשפעות המצטברות על האטמוספירה עלולות להפוך למשמעותיות. לדוגמה, רקטות פולטות פחמן שחור (פיח) וחלקיקי אלומינה לסטרטוספירה, שם מזהמים אלו עשויים להישאר ולהשפיע על הכימיה והאקלים האטמוספריים. מנועי דלק מוצק (כמו של מעבורת החלל וחלק מהרקטות כיום) פולטים חומצה הידרוכלורית ותחמוצת אלומיניום שיכולות לדלל את שכבת האוזון בענן הפליטה – אם כי עם מעט שיגורים ההשפעה הייתה מקומית וזמנית בלבד. אם תדירות השיגורים תגדל משמעותית, ההשפעות הללו עלולות להצטבר. רקטות רב-שימושיות מסייעות בכך על ידי מעבר לדלקים נוזליים (למשל, צמצום השימוש במוצקים) ועל ידי הפחתת הצורך לייצר רקטות רבות (פליטות תעשייתיות) עבור מספר נתון של שיגורים.

שיקול סביבתי אחד הוא תהליך החזרה וההתאוששות. כאשר שלב של רקטה חוזר דרך האטמוספירה, אם לא שולטים בו כראוי, הוא עלול להתפרק ולהשאיר פסולת על פני שטחים נרחבים (בעיית "פסולת החלל" המפורסמת). רקטות רב-פעמיות נמנעות מחזרות לא מבוקרות – הן מתוכננות לחזור או לאתר נחיתה או לנחיתה מתוכננת באוקיינוס. זה משפר את הבטיחות והניקיון הסביבתי בהשוואה לשלבים שננטשים ועלולים לפזר פסולת. עם זאת, גם חזרה מבוקרת יוצרת גל הלם על-קולי, ופעולות הנחיתה (במיוחד נחיתות מונעות) דורשות הקמת אזורי הרחקה, ספינות וכו', שלהם יש השפעה סביבתית ולוגיסטית מסוימת. לרציפי נחיתה ומתקני שיפוץ יש צרכים ניהוליים סביבתיים משלהם (לטיפול בדלקים שנותרו וכו'). לכן, למרות שמדובר בנושאים יחסית מינוריים, הם ממחישים כי הרב-פעמיות מעבירה חלק מההשפעות מאתרי הייצור לאתרי התפעול.

נקודה חיובית נוספת: פחות פסולת מסלולית. מערכת רב-פעמית לחלוטין כמו סטארשיפ תבטיח ש-אף שלב לא יישאר במסלול. שלבים עליונים חד-פעמיים כיום לעיתים נשארים במסלול כפסולת או נכנסים מחדש לא מבוקר. על ידי החזרת שני השלבים, סטארשיפ כמעט ומבטלת יצירת פסולת מסלולית חדשה משיגורים. גם מערכות רב-פעמיות חלקית (כמו פאלקון 9) מפחיתות פסולת – לעיתים SpaceX מבצעת שריפת דה-אורביט מבוקרת לשלב השני (למרות שאינו בשימוש חוזר) כדי להבטיח שייכנס מחדש ולא יישאר בחלל. הגישה של "לא להשאיר זבל בחלל" קלה יותר לאימוץ כאשר הרב-פעמיות היא חלק מהתפיסה התכנונית.

לסיכום ההיבט הסביבתי: רקטות רב-פעמיות משתלבות היטב עם יעדי הקיימות אך דורשות יישום מודע. מצד אחד, הן מפחיתות פסולת, חוסכות חומרים, ויכולות לנצל טכנולוגיות דלק נקיות יותר – מה שהופך כל שיגור ל-יעיל יותר במשאבים. מצד שני, בכך שהן מאפשרות הרבה יותר שיגורים (וכלים גדולים יותר), הן עלולות להגדיל את סך הפליטות והזיהום בגובה רב אם לא ייעשה שימוש בדלקים ונהלים ירוקים יותר. התעשייה מודעת לכך וכבר בוחנת פתרונות (כמו דלקים נייטרליים פחמן, או אפילו רעיונות עתידיים לשלב ראשון נושם אוויר וכו'). מדען הסביבה החללית מרטין רוס מ-The Aerospace Corporation ניסח זאת כך: פליטות הפחמן של תעשיית החלל כיום זניחות (פחות מ-1% מתעופה), אך עלינו לחקור ולצפות את ההשפעות ככל שנגדיל את ההיקף. באופן מעודד, הדור החדש של הרקטות בוחר מתוך מחשבה על השפעה סביבתית: לדוג' המנועים BE-3 ו-BE-7 של Blue Origin שורפים מימן/חמצן (פליטה נקייה), SpaceX עברה מקרוסין מפויח למתאן נקי יותר, ו-Rocket Lab משתמשת בקרוסין מזוקק במיוחד אך מתכננת לקזז או למזער את ההשפעה שלה.

לסיכום, ההשפעה הסביבתית של הרב-פעמיות היא חיובית נטו ברבים מהמובנים – במיוחד בהפחתת ייצור תעשייתי ופסולת חלל – אך היא לא פותרת את כל הדאגות. כשם שרקטות רב-פעמיות הופכות את החלל לנגיש יותר, חשוב לוודא שהנגישות המוגברת לא תוביל לנזק סביבתי לא מכוון. עם ניהול קפדני וחדשנות מתמשכת (אולי מיחזור דלקים, שימוש בדלקים ירוקים יותר וכו'), המטרה היא מחזור שיגור חללי בר-קיימא באמת שבו רקטות יכולות לשגר ולנחות באופן שגרתי עם השפעה מינימלית על כוכב הלכת שלנו.

אתגרים טכניים והנדסיים

בניית רקטה שיכולה לא רק להגיע לחלל אלא גם לחזור בשלמותה היא אתגר הנדסי עצום. משגרים רב-פעמיים מתמודדים עם כל אותם מכשולים כמו רקטות חד-פעמיות (מנועים חזקים, הפחתת משקל, הנחיה וכו'), ובנוסף לכך עם מערך שלם של מורכבויות נוספות. הנה כמה מהאתגרים הטכניים המרכזיים וכיצד מהנדסים התמודדו איתם:

הישרדות בכניסה מחדש וחום: אולי האתגר הברור ביותר הוא לעמוד בחום ובעומסים האדירים של כניסה מחדש לאטמוספירה של כדור הארץ. כאשר שלב של רקטה נופל חזרה משפת החלל, הוא יכול לנוע במהירות של פי 10 עד 25 ממהירות הקול, ולהתנגש באוויר צפוף שמחמם את המעטפת לאלפי מעלות. עבור כלי שיגור רב-פעמיים, המשמעות היא שמיגון תרמי הוא קריטי. מעבורות החלל היו מצופות באלפי אריחים תרמיים כדי לשרוד כניסה מחדש ממסלול. משגרים מודרניים רב-פעמיים כמו Falcon 9 מתמודדים עם הכניסה מחדש בצורה שונה: הם "דורכים על הברקסים" באמצעות הצתה רטרו-פרופולסיבית על-קולית של המנועים כדי להאט ולהימנע מהחימום הקשה ביותר. ובכל זאת, הם חייבים להיות בנויים חזק – סנפירי רשת ומשטחים אחרים עשויים מחומרים עמידים בחום (SpaceX משתמשת בסנפירי רשת מטיטניום ב-Falcon 9 כי סנפירי אלומיניום התעוותו מהחום בטיסות הראשונות). השלב העליון של Starship של SpaceX, שחווה מהירויות כניסה מחדש גבוהות יותר ממסלול, מצופה באריחי מיגון תרמי קרמיים על בטנו, בדומה למעבורת. בניסויי הכניסה מחדש של Starship ב-2023–24, מהנדסים הבחינו באריחים שמתקלפים ובכנפיים שנצרבות – סימן עד כמה התנאים קשים. בטיסת Starship המוצלחת ביוני 2024, "חתיכות מתכת ו… אריחי מגן חום החלו לעוף" במהלך הירידה הלוהטת. ברור כי שיפור מיגון חום עמיד וקל משקל (ולוודא שהוא נשאר מחובר!) הוא אתגר מרכזי. SpaceX משפרת את עיצוב האריחים ושיטות ההצמדה כדי להבטיח ש-Starship תוכל להיכנס מחדש ממסלול מספר פעמים מבלי להזדקק לשיפוץ מלא בכל פעם. גישות אחרות, כמו המשגר New Glenn של Blue Origin, ישתמשו ב-ציפוי תרמי עמיד הנמרח בצבע וקירור אקטיבי מסוים כדי לשרוד את הכניסה מחדש במהירות נמוכה יותר ממהירות מסלול. כל עיצוב רב-פעמי חייב למצוא דרך למנוע מהמבנים הקריטיים להינמס או להתפרק – משימה שאינה טריוויאלית.

הפיזיקה למעשה מעדיפה רקטות גדולות יותר כשמדובר בנחיתה אנכית

שחיקה מבנית: רקטות נבנות קלות ככל האפשר, מה שבימים של רקטות חד-פעמיות לעיתים קרובות הביא לדחיקת גבולות החומר עבור טיסה אחת. רקטות לשימוש חוזר חייבות לעמוד לא בטיסה אחת אלא ברבות, ולכן מהנדסים צריכים להבטיח שהמבנה, המכלים והמנועים ישרדו מחזורי מאמץ חוזרים. זה כולל התמודדות עם עייפות החומר (סדקים זעירים שגדלים בעומס חוזר), רעידות ואקוסטיקה (שיגור וחזרה לאטמוספירה רועשים ואלימים, מה שעלול לפרק דברים בהדרגה), ומחזורי חום וקור (חימום וקירור חוזרים יכולים להחליש חומרים). SpaceX התגברה על חלק מהבעיות הללו על ידי חיזוק רכיבים מסוימים ב-Falcon 9 בגרסאות עוקבות (ה-Falcon 9 "Block 5" שהוצג ב-2018 תוכנן במיוחד לשימוש חוזר מהיר, עם נחירי מנוע עמידים יותר בחום, ציפויים מגנים וכו'). יש להם גם שגרות בדיקה לאיתור בעיות מבניות בין טיסות. רכיב קריטי אחד שחווה הרבה מאמץ הוא המנוע – הדלקה חוזרת של מנוע מספר פעמים וויסותו יכולים לגרום לעומס. ובכל זאת, מנועי Merlin של SpaceX הוכיחו עמידות מרשימה, עם חלקם שטסו מעל 10 פעמים. הגישה של Rocket Lab עם Electron הייתה מעניינת: הבוסטר שלהם עשוי מתרכובת פחמן ולכאורה לשימוש חד-פעמי, אך מצאו שהשלבים שהושבו היו במצב מספיק טוב כדי אולי לטוס שוב עם שיפוץ מינימלי, מה שמראה שהיו מרווחי בטיחות. עם זאת, אישור חומרה לשימוש חוזר דורש ניתוח קפדני ולעיתים בדיקות הרס של רכיבים כדי להבין גבולות. האתגר הוא למצוא את האיזון הנכון: לעשות את הרקטה עמידה מספיק לשימוש חוזר, אך לא כל כך מחוזקת עד שמאבדים ביצועים. חומרים מודרניים (כמו השימוש של SpaceX בפלדת אל-חלד עבור Starship, שמסוגלת לעמוד טוב יותר בחום ומאמץ מאשר אלומיניום) מסייעים בכך.
מערכות הנעה ונחיתה: ביצוע שריפת נחיתה ברגע הנכון הוא עניין של חיים ומוות עבור מאיץ רב-שימושי. זה דורש מנועים שיכולים להתניע מחדש באופן אמין ולשנות דחף בצורה עמוקה. מנועי רקטה מסורתיים רבים לא תוכננו להפסיק ולהתניע מחדש במהלך הטיסה, ובוודאי שלא מספר פעמים. SpaceX הייתה צריכה להפוך את מנוע המרלין ליכול להתניע מחדש עבור שריפות חזרה, שריפות כניסה ושריפות נחיתה. מנוע BE-3 של Blue Origin (ב-New Shepard) יכול להוריד דחף לעומק עד אחוזים בודדים מהדחף המרבי, מה שמאפשר נחיתות עדינות – יכולת שחסרה למנועים רבים. תכנון מנועים לשימוש חוזר גם אומר שהם חייבים לעמוד בהפעלה חוזרת שוב ושוב. זו הסיבה שתחזוקה בין טיסות היא גורם: לדוגמה, מנועי החללית הראשיים של מעבורת החלל (RS-25) היו רב-שימושיים ובעלי ביצועים מדהימים, אך דרשו בדיקות ושיפוץ נרחבים לאחר כל משימה, כולל החלפת חלקי טורבינה וכו'. SpaceX כיוונה לגישה הרבה יותר "תעשייתית" עם המרלינים: ביצועים מתונים אך קלים לשימוש חוזר עם מינימום עבודה (למעשה, המטרה שלהם הייתה "בדיקת Falcon 9 בין טיסות צריכה להיות כמו בדיקת מטוס" – סבב מהיר). השגת זאת דרשה פישוטים כמו שימוש בעיצובים עמידים תרמית, הימנעות מחומרים אקזוטיים שעלולים להיות שבירים, ותכנון לפחות אי-יציבות בבעירה (הצרה של מנועי רקטה). בחירת הדלק גם חשובה – למשל, מתאן נשרף בצורה נקייה יותר מקירוסין, מה שאומר פחות פיח בתוך המנוע והצנרת, ומפחית את הצורך בניקוי בין טיסות. ראוי לציין ש-Rocket Lab נאלצו להתמודד עם טבילה במי מלח כאשר שיחזרו מנועי Electron – קורוזיה ממלח עלולה להרוס מנועים, ולכן עבדו על שיטות להגן או לשטוף במהירות מנועים לאחר השחזור. בעתיד, ייתכן שנראה מערכות תפיסת מנועים או נחיתות ביבשה כדי להימנע ממי ים לחלוטין (SpaceX נמנעים ממי מלח על ידי נחיתה על ספינות). כל אחד מאלה הוא אתגר הנדסי פתיר, אך הוא דורש איטרציה ופתרונות יצירתיים.
פעולות סבב מהירות: לא מדובר רק בחומרת הטיל, אלא גם בתהליכים שהם אתגר. כדי להפיק את התועלת הכלכלית האמיתית, השימוש החוזר חייב להיות מהיר וזול. אם מאיץ דורש פירוק ושיפוץ של שלושה חודשים בין טיסות, מאבדים הרבה מהיתרון (כפי שגילתה מעבורת החלל). לכן האתגר הוא לתכנן פעולות שבהן אפשר להנחית מאיץ ותוך ימים או שבועות לתדלק אותו ולהטיס שוב עם מינימום התערבות אנושית. SpaceX התקדמה: השיא שלהם הוא מאיץ שהוטס מחדש תוך כ-21 יום, והם שואפים לקצר זאת. ג'ף בזוס אמר שיעד הסבב של מאיץ ה-New Glenn הוא 16 ימים. השגת היעד הזה דורשת ייעול בדיקות (אולי באמצעות בדיקות מתקדמות ללא הרס כמו דימות מבנה לאיתור סדקים, או אפילו חיישנים פנימיים שמנטרים את בריאות הטיל במהלך הטיסה), אוטומציה של תהליכים (כמו שימוש ברובוטים להנחת או בדיקת אריחי מגן חום וכו'), והבטחת עיצוב הטיל כך שיהיה "בר תפעול" – קל לתחזוקה, גישה והרכבה מחדש. במילותיו של בזוס, הם רוצים שימוש חוזר כל כך חלק ש"להפעיל אותו אף פעם לא יהפוך את החד-פעמיות להגיונית" – רף גבוה בהחלט. מצד שני, יש מומחים שמזהירים כי דחיפה חזקה מדי לסבב מהיר עלולה לסכן בטיחות או לגרום לנזקים נסתרים להצטבר. הקונספט הצבאי של "שימוש חוזר מהיר" (כמו שיגור אותו טיל פעמיים ב-24 שעות) הודגם בניסויים תת-מסלוליים, אך עדיין לא במסלוליים, ועדיין לא ברור אם סבב מהיר במיוחד יהיה כלכלי או נחוץ לרוב הלקוחות. עם זאת, יצירת מערכת שימוש חוזר כוללת תכנון של הכל – מהובלה (החזרת מאיצים שנחתו לאתר השיגור), האנגרים לשיפוץ, אחסון בין טיסות, ועוד. SpaceX בנתה צי שלם של אוניות חילוץ, מנופים, וכעת אפילו זרוע רובוטית לתפיסה (מגדל "Mechazilla" בבוקה צ'יקה) כדי לייעל את תפעול ה-Starship בעתיד. זהו אקוסיסטם של אתגרים הנדסיים שמעבר לטיל עצמו.

בקיצור, הפיכת טילים לשימוש חוזר דורשת התמודדות עם בעיות פיזיקליות והנדסיות מורכבות במיוחד: חום קיצוני, שליטה מדויקת, עמידות חומרים במאמץ, מנועים אמינים ותפעול יעיל. כל חברה נתקלה במכשולים בדרך – SpaceX איבדה כמה אבות-טיפוס לפני שהשלימה נחיתות של Falcon, Blue Origin נאלצה לעצב מחדש חלק במנוע לאחר כשל, Rocket Lab נאלצה לשפר עיצובי מצנחים וללמוד לדוג מאיצים מימים סוערים. אבל אתגרים אלה נפתרים בזה אחר זה. כל טיסת ניסוי, אפילו הכישלונות, מלמדת את המהנדסים לקחים יקרי ערך. כתוצאה מכך, מה שפעם נראה כמעט בלתי אפשרי – למשל, להחזיר שלב טיל בגובה 14 קומות שנע במהירות על-קולית בשלום לכדור הארץ – הוא כיום שגרה מוכחת (אם כי עדיין מרשימה). אתגרים נוספים עוד לפנינו (כמו הפיכת שלבים עליונים לשימוש חוזר, אתגר קשה אף יותר בשל מהירויות כניסה גבוהות יותר ומעט דלק לנחיתה), אך המגמה היא שהמהנדסים מוצאים פתרונות חדשניים. המכשולים הטכניים של אתמול הופכים לנורמות של היום בעולם הטילים לשימוש חוזר.

השלכות צבאיות ומסחריות

הופעתם של טילים לשימוש חוזר לא רק משנה את עולם העסקים והחקר – אלא גם משפיעה משמעותית על ביטחון לאומי, הגנה, והמגזר המסחרי בחלל כולו.

בצד ההמסחרי, הזדמנויות שיגור זולות ותכופות יותר מאפשרות סוגים חדשים של עסקים ושירותים. אולי ההשפעה הבולטת ביותר היא עלייתן של מגה-קונסטלציות של לוויינים. פרויקט Starlink של SpaceX – שמטרתו אלפי לווייני אינטרנט בפס רחב – הוא נהנה ישיר מהיכולת לשימוש חוזר. על ידי שימוש חוזר במאיצי Falcon 9 עשרות פעמים, SpaceX הפחיתה משמעותית את עלות פריסת רשת Starlink, ומשגרת באופן שגרתי קבוצות של 50-60 לוויינים. זה פשוט לא היה כלכלי עם טילים חד-פעמיים במחירים המסורתיים. באופן דומה, חברות אחרות שמתכננות קונסטלציות (OneWeb, פרויקט Kuiper של אמזון וכו') בונות על זמינות שיגורים תכופים וזולים (מספקים כמו SpaceX, Blue Origin, טילים חוזרי-שימוש עתידיים של Arianespace וכו') כדי להפוך את התוכניות העסקיות שלהן לאפשריות. במובן רחב יותר, שימוש חוזר מרחיב את הגישה לחלל לשחקנים קטנים יותר. עלויות שיגור נמוכות יותר מאפשרות לאוניברסיטאות, סטארט-אפים קטנים ואפילו לסוכנויות חלל של מדינות מתפתחות לשגר מטענים שבעבר לא היו בהישג יד. אנו עדים לפריחה של סטארט-אפים ללוויינים קטנים (להדמיית כדור הארץ, תקשורת, מזג אוויר והדגמות טכנולוגיה) – רבים מהם מציינים במפורש את מחירי השיגור הנוחים על Falcon 9 או Electron כגורם מרכזי לקיומם. כפי שציין כלכלן חלל אחד, המודל החוזר של SpaceX "מוריד באופן דרסטי את עלויות השיגור ומגביר את תדירות הטיסות" למשימות למסלול לווייני נמוך (LEO), וזהו שינוי מהותי לכדאיות המסחרית של מיזמי חלל.

בנוסף, שימוש חוזר פותח שווקים חדשים כמו תיירות חלל. Blue Origin ו-Virgin Galactic (האחרונה משתמשת במעבורת חלל אווירית חלקית לשימוש חוזר) כבר הטיסו אזרחים פרטיים לחלל. למרות שזהו תחום בראשיתו, התעשייה הזו תסתמך על כלי טיס שיכולים לטוס לעיתים קרובות ובבטחה – למעשה תפעול דמוי מטוס – וזה אפשרי רק עם שימוש חוזר. טילים לשימוש חוזר גם הופכים רעיונות כמו שירות במסלול ותשתיות חלליות לסבירים יותר; לדוגמה, חברה עשויה לשגר מודול לתחנת חלל או מאגר דלק ללוויינים בידיעה שמשימות אספקה או הרכבה יכולות להתבצע על מאיצים משומשים בעלות נמוכה יותר.

הספקים הוותיקים של שיגורים ותעשיית התעופה והחלל נאלצו להסתגל במהירות. במשך עשרות שנים, חברות כמו ULA או סוכנויות בינלאומיות התגאו בטילים חד-פעמיים אמינים במיוחד (Atlas, Delta, Ariane וכו'), לרוב עם מרווחי תכנון שמרניים ועלויות גבוהות בהתאם. ההצלחה של SpaceX בשימוש חוזר הייתה משבשת – היא אילצה את השחקנים הללו לשקול מודלים כלכליים חדשים או להסתכן באובדן נתח שוק מסחרי. כבר ראינו את Arianespace מתקשה: ה-Ariane 6 שבפיתוח תוכנן לפני שהוכח השימוש החוזר ב-Falcon 9 ואינו ניתן לשימוש חוזר; כתוצאה מכך, Ariane 6 עשוי להיות פחות תחרותי במחיר ויש באירופה לחץ להכניס שימוש חוזר לדגמים הבאים בהקדם האפשרי. טיל Vulcan של ULA יתחיל כחד-פעמי, אך ULA השאירה פתח לשימוש חוזר חלקי. הלחץ התחרותי מהשחקנים החוזרים דוחף את שוק השיגורים להיות דינמי וחדשני יותר, מה שעשוי להוביל לקונסולידציה או שינויים – למשל, יש החוזים שיהיו פחות ספקים בטווח הארוך, כי אם חברה אחת יכולה לשגר פי עשרה משימות עם אותו צי (בזכות שימוש חוזר), היא עשויה לתפוס נתח שוק גדול יותר. במונחים כלכליים, שימוש חוזר עשוי להקטין את הביקוש הכולל לטילים חדשים (כי כל טיל מבצע יותר טיסות), וללחוץ על יצרנים שתלויים בבניית יחידות רבות. אך הוא גם יכול להמריץ את הביקוש על ידי הורדת מחירים ואפשרות לעסקים מבוססי חלל נוספים, כך שאולי מספר השיגורים הכולל דווקא יגדל. למעשה, אנו עדים להתממשות תרחיש קלאסי של חדשנות משבשת.

עבור הצבא וביטחון לאומי, רקטות רב-שימושיות מביאות עמן גם הזדמנויות וגם שיקולים אסטרטגיים מסוימים. היתרון העיקרי שהצבא מזהה הוא שיגור תגובתי. באסטרטגיית החלל הצבאית, יש דגש הולך וגובר על היכולת להחליף או להוסיף לוויינים במסלול במהירות, במיוחד אם חלקם מושמדים בעימות (מושג הנקרא "חלל תגובתי טקטית"). רקטות רב-שימושיות, עם זמן ההכנה הקצר שלהן, עשויות לאפשר לצבא לשגר בהתראה קצרה, שכן ניתן להכין ולשגר מחדש משגר קיים מבלי להמתין לבניית רכב חדש. לדוגמה, חיל החלל האמריקאי השתמש ב-2021 במשגר Falcon 9 ממוחזר לשיגור לוויין GPS (לאחר שבהתחלה היסס). לאחר ש-SpaceX הוכיחה אמינות, הצבא אימץ את השימוש החוזר – בכירים אמרו שלאחר ההסמכה הם אינם רואים במשגר שטס בעבר סיכון גבוה יותר ממשגר חדש. זה משמעותי: המשמעות היא שגם הצבא נהנה מהחיסכון בעלויות (למה להוציא 100 מיליון דולר על רקטה חדשה לכל משימה אם אפשר להשתמש באחת ממוחזרת בחצי המחיר?). את החיסכון הזה אפשר להשקיע בצרכים ביטחוניים אחרים או לאפשר שיגור של יותר לוויינים באותו תקציב.

יתרה מכך, עם אפשרות לעימותים שיתרחבו לחלל (נשק נגד לוויינים וכו'), צי של משגרים רב-שימושיים עשוי להפוך לנכס אסטרטגי. דמיינו תרחיש שבו מדינה יכולה לשקם מערך לוויינים תוך ימים לאחר מתקפה, באמצעות רקטות שנוחתות ומשוגרות מחדש במהירות – זה עשוי להרתיע יריבים מלפגוע בלוויינים מלכתחילה. הצבא האמריקאי ו-DARPA ערכו תרגילים ואתגרים שמטרתם שיגורים מהירים מאוד; אחד הרעיונות הוא להחזיק משגרים בכוננות שיכולים לשגר מטענים קטנים תוך 24 שעות מההזנקה. מערכות רב-שימושיות מתאימות לכך באופן טבעי, שכן הן מוזילות עלויות וניתן לבדוק ולשפר אותן בשימוש תדיר בזמן שלום, מה שמבטיח אמינות כשצריך.

מנקודת מבט גיאופוליטית, הרב-שימושיות הופכת גם למעין מרוץ חימוש. העובדה ש-סין משקיעה רבות בטכנולוגיית רקטות רב-שימושיות מראה שהם מבינים את חשיבותה האסטרטגית. שליטה בחלל אינה רק עניין של רקטות, אלא של רקטות זולות, זמינות במהירות. יש פרשנים שהעירו כי היכולת של SpaceX דומה כמעט למערכת פריסה גלובלית מהירה שאין למדינות אחרות עדיין מענה לה. למעשה, מאסק העלה רעיון (ואף חתם על הסכם עם הצבא האמריקאי לבחינה) להשתמש ב-Starship ל-הובלה מנקודה לנקודה על פני כדור הארץ, להעברת מטען או אולי חיילים ברחבי העולם בפחות משעה. למרות שזה עדיין בגדר ספקולציה, זה מדגיש כיצד רקטות רב-שימושיות עשויות לשמש גם ללוגיסטיקה צבאית הרבה מעבר לשיגור לוויינים – למעשה לפעול כמו מטוסי מטען מהירים במיוחד שיכולים "לקפוץ" תת-מסלולית בין יבשות.

עם זאת, צבאות גם בוחנים את נושא ה-אמינות ושליטה. בתחילה, חלק מהבכירים הצבאיים היו ספקנים לגבי שימוש חוזר במשימות קריטיות לביטחון הלאומי, מתוך חשש שרקטה משומשת תהיה פחות אמינה. הספקנות הזו פחתה ברובה לאחר הצלחות מוכחות (חיל החלל כבר ביצע משימות רבות על גבי Falcon 9 ממוחזר). שיקול נוסף הוא בסיס תעשייתי ועצמאות: אם חברה פרטית אחת (למשל SpaceX) משתלטת על השוק עם רקטה רב-שימושית במיוחד, האם הממשלה מסתכנת בתלות יתר בה? זו אחת הסיבות לכך שמשרד ההגנה האמריקאי ממשיך לתמוך במספר ספקי שיגור (כולל חדשים כמו Blue Origin וחברות שיגור קטנות מתפתחות) – כדי להבטיח יתירות ולמנוע נקודת כשל אחת או מונופול.

עבור תעשיית הלוויינים המסחרית, השימוש החוזר היווה יתרון משמעותי מבחינת עלויות נמוכות יותר, אך הוא גם יוצר דינמיקות חדשות. לדוגמה, יצרני לוויינים עשויים להתאים את העיצובים שלהם כדי לנצל שיגורים תכופים יותר, אולי לבנות לוויינים עם אורך חיים קצר יותר אך לשגר תחליפים לעיתים קרובות (מכיוון שהשיגור זול וזמין – אסטרטגיה שמתאימה לגישות של מגה-קונסטלציות). בנוסף, מודלים של ביטוח וחוזים נאלצו להתאים את עצמם: בתחילה, מבטחי הלוויינים תהו אם טיסה על גבי רקטה "משומשת" מסוכנת יותר (מה שהוביל לפרמיות גבוהות יותר), אך הנתונים הראו שבוסטרים משומשים אמינים באותה מידה עד כה. כיום זה נפוץ שלקוחות לוויינים מבקשים דווקא בוסטר שטס כבר, מתוך ידיעה שהוא כבר עבר טיסה ונבדק.

השלכה נוספת: האצת חדשנות. על ידי הפיכת השיגורים לתכופים וזולים, השימוש החוזר מאפשר לחברות ולחוקרים לאב-טיפוס ולשפר טכנולוגיות לוויין מהר יותר (פחות המתנה לשיגור, עלות נמוכה יותר לנסות משהו חדש). זה דומה לאופן שבו כוח מחשוב זול האיץ חדשנות בתוכנה – שיגור זול יכול להאיץ חדשנות בחומרה וביישומים לחלל. אנחנו רואים את תחילתו של תהליך זה, למשל, כאשר חברות מעדכנות את קונסטלציות הלוויינים שלהן כל כמה שנים עם טכנולוגיה חדשה (כי הן יכולות לשגר תחליפים לעיתים קרובות). גם הצבא יכול להרוויח בכך שיבחן מערכות חדשות בחלל לעיתים קרובות יותר וללא עלות מופרזת.

בתמונה הגדולה, רקטות לשימוש חוזר משנות את המאזן האסטרטגי: הגישה לחלל הופכת לפחות עניין של מי שיש לו את הרקטה הגדולה ביותר ויותר עניין של מי שיש לו את מערכת השיגור החכמה והחסכונית ביותר. מדינות שמשקיעות בשימוש חוזר (ארה"ב, סין, אולי הודו וכו') עשויות להקדים את אלו שלא, מבחינת גמישות תפעולית בחלל. גופים מסחריים שישלטו בשימוש החוזר יוכלו להתחרות טוב יותר באלו שעדיין דבקים במודלים חד-פעמיים – כבר ראינו מספר סטארטאפים קטנים לשיגור משנים כיוון לשימוש חוזר לאחר שבתחילה פסלו זאת (Rocket Lab היא דוגמה בולטת; אפילו ArianeGroup באירופה טענה בתחילה ששימוש חוזר לא יחסוך הרבה, ורק לאחר ש-SpaceX הוכיחה אחרת שינתה כיוון). שינוי זה דומה למעבר ממטוסי מדחף לסילון או מספינות מפרש לאניות קיטור – מי שמסתגל משגשג, מי שלא – מסתכן בהפיכה למיושן.

לסיכום, להשלכות של שימוש חוזר ברקטות יש טווח רחב: כלכלית, זה מפחית עלויות ומנמיך חסמי כניסה; מסחרית, זה מאפשר שירותים חדשים ומאלץ את הוותיקים לחדש; צבאית, זה מעניק חוסן אסטרטגי ויכולת תגובה מהירה. אפשר לומר שאנחנו נכנסים לעידן חדש שבו עוצמה בחלל תימדד לא רק לפי כמה רקטות אתה יכול לשגר, אלא לפי כמה מהר, בזול ולעיתים קרובות תוכל לשגר – וזו המורשת של מהפכת הרקטות לשימוש חוזר.

נקודות מבט של מומחים על רקטות לשימוש חוזר

עלייתן של רקטות לשימוש חוזר נצפית מקרוב על ידי מומחי תעשייה, מדענים ומובילי דעה, שרבים מהם התייחסו לחשיבותה. כאן אנו מדגישים מספר תובנות וציטוטים מדמויות בולטות ומומחים:

"טיל מסלול מלא לשימוש חוזר הוא הפריצה הקריטית הנדרשת כדי להפוך את החיים לרב-פלנטריים."

"Starship הגיע עד לנחיתה רכה באוקיינוס!"

גוויין שוטוול (נשיאה/סמנכ"לית התפעול של SpaceX): שוטוול סיפקה תובנות מעשיות לגבי האופן שבו השימוש החוזר שינה את פעילות SpaceX. היא ציינה שבעזרת שימוש חוזר במשגרים, SpaceX יכלה להגדיל את קצב השיגורים באופן דרמטי, ואמרה לעיתונות שבמקום לבנות 40 משגרים חדשים בשנה, הם יכולים לבנות, למשל, 10 ולהטיס כל אחד 4 פעמים, ובכך לחסוך משאבים עצומים. היא גם אמרה ב-2018: "אם אנחנו לא נוחתים עם הטילים שלנו, אנחנו יוצאים מהעסק." זה הדגיש עד כמה השימוש החוזר היה מרכזי לאסטרטגיה התחרותית של SpaceX בשוק השיגורים.
ג'ף בזוס (מייסד Blue Origin): בזוס, שלרוב מדבר עם חזון לטווח ארוך, קישר את השימוש החוזר למטרה הרחבה יותר שלו לאפשר למיליוני אנשים לחיות ולעבוד בחלל. ב-2016, לאחר השימוש החוזר הראשון במשגר New Shepard של Blue Origin, אמר בזוס שזה היה "אחד הרגעים הגדולים בחיי… לראות את המשגר נוחת בעדינות על כן השיגור, מוכן לטוס שוב." הוא הדגיש כיצד התקדמות צעד-אחר-צעד מוכיחה שהספקנים טועים. בראיון ב-2023, בזוס הציג גישה מעמיקה לכלכלה של שימוש חוזר, ואמר: "המטרה של שלב חד-פעמי היא להפוך לכה זול לייצור עד שלשימוש חוזר לא יהיה היגיון. המטרה של שלב לשימוש חוזר היא להפוך לכל כך תפעולי עד שלשימוש חד-פעמי לא יהיה היגיון." בכך הדגיש את הגישה של Blue Origin לשפר במקביל את הייצור והתפעוליות כדי למצוא את האיזון הטוב ביותר. בזוס גם אמר, "אנחנו יודעים איך להגיע לחלל, עשינו זאת במשך עשרות שנים. אנחנו צריכים לעשות זאת בעלות נמוכה בהרבה – פי 100 זול יותר – כדי באמת לפתוח את החזית." ^[10], והדגיש שהפחתת עלויות (באמצעות שימוש חוזר) היא המפתח להכל – מיזמות בחלל ועד העברת תעשייה כבדה מכדור הארץ (חלום שהוא מזכיר לעיתים קרובות).
פיטר בק (מנכ"ל רוקט לאב): בק בתחילה היה ספקן לגבי שימוש חוזר בטילים קטנים (התפרסם באמירה לפני שנים ש-“אנחנו לא הולכים לעשות שימוש חוזר באלקטרון”), אך שינה כיוון לאחר שראה נתונים ומגמות בתעשייה. עד 2020, רוקט לאב עברה לנסות שימוש חוזר. ב-2023, כאשר רוקט לאב שיגרה מחדש מנוע משומש, בק אמר, “המנועים שאנחנו מחזירים… מתפקדים בצורה יוצאת דופן… אנחנו נרגשים לשלוח אחד מהם לטיסה שנייה לחלל כאחד השלבים האחרונים לפני טיסה חוזרת של כל השלב הראשון.” ציטוט זה מראה את הביטחון הטכני שלו בחומרה שהוחזרה ואת הגישה ההדרגתית לשימוש חוזר מלא. זה גם ממחיש כיצד גם ספקי שיגור קטנים אימצו את רוח השימוש החוזר כמשנה משחק. בק הודה בהומור ש-SpaceX גרמה לו "לאכול את הכובע" (הוא ממש אכל עוגה בצורת כובע בהתערבות, כי פעם אמר שיאכל את כובעו אם ינסו לעשות שימוש חוזר באלקטרון), מה שמראה שמנהיגי תעשייה יכולים לשנות את דעתם לאור ראיות חדשות.
ז'אן-איב לה גאל (נשיא לשעבר של CNES, סוכנות החלל הצרפתית): לה גאל הציג גישה זהירה ב-2015 לאחר הנחיתה הראשונה של SpaceX. הוא שיבח את ההישג הטכנולוגי אך הזהיר, “נראה אם אפשר להשתמש בזה שוב וכמה עבודה תידרש כדי להפוך אותו למוכן לטיסה… הפער גדול בין עולם מושלם שבו אנחנו משתמשים שוב ושוב במשגר כמו שהוא, לבין העולם האמיתי שבו צריך לתקן אותו והוא עובד רק פעם או פעמיים.” באותה תקופה, הוא היה ספקן ש-SpaceX תצליח להגיע להחזרה מהירה וקלה כפי שקיוו, והזכיר את עלויות השיפוץ הגבוהות של מעבורת החלל. הספקנות המקצועית הזו הייתה חשובה כנקודת נגד. בהמשך, רבות מהשאלות הללו נענו בזכות הצלחת SpaceX, אך נקודת המבט של לה גאל מדגישה שהתעשייה לא הייתה משוכנעת פה אחד בהתחלה – היה צורך בהוכחה ממשית כדי לשנות דעות.
אנליסטים כלכליים ומומחי תעשייה: דוח משנת 2025 בכתב העת Intereconomics ניתח את הדילמה האירופית לגבי שימוש חוזר וציין, “השימוש החוזר חולל מהפכה במשימות LEO ו-GEO, [אך] יתרונותיו לחקר חלל עמוק עדיין שנויים במחלוקת… הוא בר-קיימא טכנולוגית ל-LEO ובר-קיימא כלכלית רק במשימות בתדירות גבוהה.” נקודת המבט המומחית והמדודה הזו מצביעה על כך ש-SpaceX הצליחה להפעיל שימוש חוזר בהקשר של שיגור לווייני Starlink רבים ל-LEO, אך בהקשרים אחרים (כמו משימות חד-פעמיות למאדים או שוק עם מעט שיגורים) ייתכן שלא יראו את אותו היתרון. המומחים מציעים הערכה פרטנית: שימוש חוזר אינו פתרון קסם לכל תרחיש, אך בתנאי שוק מתאימים הוא משנה מציאות.
בכירים צבאיים: לאחר השימוש הראשון של חיל החלל בבוסטר משומש, גנרל בחיל האוויר צוטט כאומר (בפרפרזה), “לא ראינו שום דבר בנתונים שיגרום לנו לחשוש משימוש בבוסטר שטס כבר. הביצועים היו מושלמים.” האישור מצד הנהגת הצבא היה חותמת משמעותית. בנוסף, בכירים דיברו על כך שלקיום אפשרויות שיגור מהירות רבות (בזכות חברות כמו SpaceX ובקרוב גם Blue Origin) יש תרומה לביטחון הלאומי. אף שזה לא ציטוט ישיר, התחושה במעגלי הביטחון עברה ל-“איך ממנפים את היכולת החדשה הזו?” במקום להטיל בה ספק.
מדעני סביבה: מומחים כמו מרטין רוס (שצוטט קודם) סיפקו נקודת מבט על ההיבט הסביבתי. רוס ציין שבעוד שלפעילות השיגור הנוכחית יש השפעה אקלימית מזערית, "אנחנו צריכים להבין מה בדיוק נפלט, כמה מזה, ואיך החלקיקים האלו משפיעים על הסטרטוספירה… כרגע אנחנו פחות או יותר מנחשים." ^[11] הקריאה למחקר נוסף מצביעה על כך שככל שהשיגורים מתרבים, מדענים בוחנים מקרוב את פליטות הטילים. מומחי סביבה רואים בדרך כלל בטילים רב-פעמיים דבר חיובי בשל הפחתת ייצור ופסולת, אך מדגישים את הצורך להמשיך לפתח דלקים נקיים יותר ולהיות מודעים להשפעות אטמוספריות.

בעיקרו של דבר, דעות המומחים נעות בין התלהבות לאופטימיות זהירה. היזמים שהובילו את הרב-פעמיות (מאסק, בזוס, בק) הם, כצפוי, התומכים הגדולים ביותר שלה, ומספקים ציטוטים חזוניים על פתיחת החלל ושינוי יסודי של הכלכלה. דמויות מסוכנויות חלל ותיקות ואנליסטים הציגו בתחילה ספקנות בריאה, והזכירו לכולם ש"רב-פעמי" לא אומר אוטומטית "זול" אלא אם פותרים את נושא התפעול. כעת, כאשר הרב-פעמיות הוכחה במובנים רבים, רוב המומחים מכירים בכך כ"משנה משחק" – אם כי כזה שעדיין יש לו מגבלות ותחומים לשיפור (כמו רב-פעמיות מלאה של שלבים שניים, זמן היערכות מהיר באמת וכו'). יש גם קונצנזוס בקרב מומחים שהרב-פעמיות כאן כדי להישאר. כפי שאמר מנהל נאס"א לשעבר ג'ים בריידנסטין ב-2019: "אני חושב שרב-פעמיות היא העתיד. זו לא שאלה של אם, אלא של מתי עבור כולם." סביר להניח שמומחים כיום יסכימו שהשאלה נענתה: ה"מתי" הוא עכשיו, והתעשייה לא מסתכלת לאחור.

מבט לעתיד

העתיד של טילים רב-פעמיים נראה מרגש במיוחד. אנו על סף עידן חדש שבו כלי שיגור רב-פעמיים ומהירים לחלוטין עשויים להפוך לסטנדרט, ולהפוך את המסע לחלל ליעיל כמעט כמו תעופה. הנה כמה התפתחויות ותסריטים שנוכל לצפות להם בשנים הקרובות:

סטארשיפ מבצעי ועידן השימוש החוזר של סופר הבי: ה-Starship של SpaceX צפוי להפוך למבצעי לחלוטין, כנראה בשנים הקרובות. אם הפיתוח שלו יצליח, סטארשיפ תוכל לשאת מעל 100 טון למסלול ולהתמלא בדלק בחלל, וכל זאת תוך שימוש חוזר מלא. זה יקטין באופן דרסטי את העלות לקילוגרם למסלול – מאסק הזכיר עלויות פוטנציאליות של עשרות דולרים בודדים לק"ג (לעומת אלפים כיום) בטווח הארוך. גם אם המציאות תהיה בסדר גודל גבוה יותר, זה עדיין יאפיל על כל הרקטות הקיימות. צי סטארשיפים מבצעי שממריא ונוחת לעיתים תכופות (SpaceX דיברה על שיגורים יומיים בסופו של דבר, ושימוש בייצור דלק באתר למילוי מהיר של סטארשיפים) עשוי לאפשר משימות שבעבר לא ניתן היה לדמיין. אלה כוללות: בניית תחנות חלל ענקיות או בסיסים ירחיים עם משלוחים סדירים, שיגור צי של רובוטים חוקרים לכוכבי הלכת החיצוניים, תיירות מערכת השמש, וכן, ניסיון להשיג את היעד ארוך הטווח של שליחת בני אדם למאדים במספרים משמעותיים. נאס"א כבר בונה על גרסה מוקדמת של סטארשיפ להנחית אסטרונאוטים על הירח (משימת ארטמיס III המתוכננת לאמצע שנות ה-2020). עד 2026 או 2027, ייתכן שנראה את סטארשיפ משכללת את יכולת השימוש החוזר שלה עד לרמת סבב מהיר – אולי שיגור, נחיתה ושיגור חוזר תוך ימים או שבועות. אם סטארשיפ תשיג אפילו חלק מהיכולות המוצהרות שלה, היא כנראה תדחוף את כל שאר השחקנים להאיץ את פיתוח הדגמים החוזרים הבאים שלהם.
ניו גלן של בלו אוריג'ין ומה שמעבר: ה-New Glenn של Blue Origin צפוי לטוס בקרוב (מכוון לשיגור ראשון ב-2024/2025). לאחר שיהיה מבצעי, הוא יספק אפשרות שיגור כבד עם שלב ראשון לשימוש חוזר, יתחרה בפאלקון הבי של SpaceX ובמידה מסוימת יגשר לעבר רמת הסטארשיפ. Blue Origin מתכננת קצב שיגור גבוה לניו גלן אם הביקוש יאפשר – הם הזכירו בניית מספר מאיצים בשנה עם יעד של 12 שיגורים בשנה בסופו של דבר. בטווח הארוך יותר, Blue Origin רמזה על רקטה עתידית בשם "New Armstrong" (שם רעיוני שמסתובב בחוגי החלל) שלכאורה תהיה מתקדמת אף יותר, אולי לשימוש חוזר מלא ואולי מיועדת למשימות ירחיות או שיגור כבד במיוחד. החזון של בלו כולל תשתיות בקנה מידה גדול: הם עובדים על רעיונות לתחנות חלל במסלול (Orbital Reef) ונחתות ירח, שכולם ייהנו מהובלה חוזרת וחסכונית למסלול. המטרה המוצהרת של ג'ף בזוס היא להעביר את התעשייה הכבדה מכדור הארץ; למרות שזה רחוק, אבן הדרך היא גישה תכופה וזולה לחלל, ו-Blue Origin ממקמת את עצמה לספק זאת. צפו שבלו תמשיך לשפר את השימוש החוזר – לדוגמה, Project Jarvis הסודי שלהם (שלב שני לשימוש חוזר) עשוי להיחשף לציבור אם יתברר כישים. עד סוף העשור, Blue Origin עשויה להחזיק מערכת דו-שלבית לשימוש חוזר מלא אם Jarvis יצליח, או לפחות שלב ראשון בשימוש חוזר גבוה ושלב עליון חד-פעמי זול מספיק כדי להיות כמעט חד-פעמי (בהתאם לפילוסופיית הסחר הכלכלי של בזוס).
תוכניות עתידיות של חברות שיגור אחרות:Rocket Lab צפויה להשיק את רקטת ה-Neutron שלה בסביבות 2024–2025. Neutron מתוכננת לנחות את השלב הראשון שלה (למעשה, Rocket Lab מתכננת בצחוק לתפוס אותו עם רגלי נחיתה על פלטפורמה באוקיינוס, במקום להשתמש בספינת רחפן נפרדת). אם Neutron תצליח, היא תהיה משגר בינוני רב-פעמי (8 טון למסלול לווייני נמוך) שישרת פריסת קונסטלציות לוויינים ואולי גם טיסות מאוישות (הם הזכירו שהם מתכננים אותה כך שתוכל לקבל הסמכה לאנושות). United Launch Alliance עשויה לשקול מחדש שימוש חוזר אם טיסות ה-Vulcan הראשונות יצליחו – אולי תחזיר תוכנית לשחזור מנועים או תפתח גרסה מתקדמת של Vulcan שתוכל לעשות שימוש חוזר בבוסטר באמצעות כנפונים או מצנחים. Arianespace/ESA: רקטת Ariane Next של אירופה מתוכננת לתחילת שנות ה-2030, אך לפני כן, ESA עשויה לנסות לשלב שימוש חוזר בשדרוגי Ariane 6 (הם החלו בפרויקט בשם SALTO לשחזור שלב עליון, וטיסות הדגמה של Themis יספקו מידע לבוסטר). ייתכן שנראה אב-טיפוס אירופי לשלב ראשון רב-פעמי (כמו Themis שמבצע טיסת הדגמה מלאה למעלה ולמטה) עד סוף שנות ה-2020, מה שישאיר אותם במרוץ.

שחקנים חדשים: Relativity Space מתכננת שרקטת ה-Terran R שלה (אולי תשוגר בסביבות 2026) תהיה רב-פעמית לחלוטין ומודפסת בתלת-ממד לייצור מהיר. הם שואפים לשימוש חוזר מהיום הראשון, תוך למידה מנתיב SpaceX אך עם ייצור חדשני. Stoke Space עובדת על רקטה קטנה רב-פעמית לחלוטין (כולל שלב עליון ייחודי עם מגן חום); הם מתכננים ניסויי "קפיצה" לאב-טיפוס של שלב שני אולי כבר ב-2024, מה שעשוי להוביל להדגמה במסלול תוך כמה שנים אם יימצא מימון. סין צפויה להדגים נחיתה אנכית של בוסטר למסלול בשנה-שנתיים הקרובות – אולי תחילה עם רקטה של חברה פרטית (כמה קרובות לכך) או עם Long March 8R החדש של CASC שנבדק עם כנפונים. עד 2030, סין מתכננת את רקטת-העל Long March 9 למשימות ירח, ולאחרונה עיצבה אותה מחדש כך שתהיה לפחות חלקית רב-פעמית (השלב הראשון ינחת). יש להם גם פרויקטים של מטוסי חלל (כמו קונספט ה-Tengyun) שיכולים להיות רב-פעמיים. לכן, צפו ש-סין תדביק במהירות את הפער בתחום השימוש החוזר, ואולי אף תנסה מערכת רב-פעמית לחלוטין בסגנון Starship בתחילת שנות ה-2030, לאור מטרותיה המוצהרות להתחרות בחקר הירח ואולי במשימות מאוישות למאדים בעתיד.

שימושים צבאיים ומסעות נקודה-לנקודה: חיל החלל האמריקאי ו-DARPA כנראה ימשיכו לדחוף ליכולת שיגור מהירה. ייתכן שנראה הדגמות של שיגור חוזר תוך 24 שעות של אותו בוסטר (SpaceX רמזה שתנסה זאת עם Starship בעתיד). בנוסף, ייתכן שייבחן הרעיון של הובלה תת-מסלולית מנקודה לנקודה באמצעות רקטות. לדוגמה, SpaceX חתמה על חוזה עם משרד ההגנה האמריקאי לבחון שימוש ב-Starship להעברת מטען ברחבי העולם בפחות משעה. ייתכן שבסוף שנות ה-2020 נראה Starship מבצע טיסה תת-מסלולית למרחק רב (למשל מטקסס לאי באוקיינוס השקט) כהוכחת היתכנות. אם זה יעבוד, זה עשוי לפתוח את הדלת ללוגיסטיקה מהירה במיוחד או אפילו נסיעות נוסעים (אם כי החסמים הרגולטוריים והבטיחותיים לנסיעות כאלה עצומים). ועדיין, ייתכן שבעתיד רשת של נמל חלל תאפשר לרקטות להעביר מטען או אנשים דחופים בין מדינות תוך דקות – רעיון שנשמע מדע בדיוני, אך השימוש החוזר הופך אותו לאפשרי.

הודו

יפן

מטוסי חלל

Sierra Space

Dream Chaser

מטוסים היפרסוניים

(עם מנועי SABRE נושמי אוויר) ממשיכים במחקר ופיתוח; פריצת דרך שם בשנות ה-30 עשויה להביא דור חדש של כלי SSTO רב-פעמיים לחלוטין (אם כי רבים ספקנים לגבי היתכנות SSTO – שני שלבים נראים מעשיים יותר כרגע).
תחזית כלכלית: עלויות השיגור צפויות להמשיך לרדת ככל שהשימוש החוזר יתייעל. יש אנליסטים שמנבאים שנראה 100 דולר לק"ג או פחות למסלול לווייני נמוך (LEO) בתוך עשור (עם Starship או מתחריה). אם Starship אכן תגיע לעלות שולית של פחות מ-10 מיליון דולר לשיגור כפי שמאסק מקווה בטווח הארוך, זה יהפוך את הכלכלה של כל פעילות בחלל. זה עשוי להצית "פיצוץ קמבריאני" של עסקים בחלל: מקבוצות לוויינים ענקיות לאינטרנט עולמי וניטור כדור הארץ, דרך מפעלים בחלל (שינצלו מיקרו-כבידה לייצור חומרים ייחודיים), ועד בום תיירות חלל (מלונות במסלול וכו'). עלות נמוכה וטיסות תכופות גם מחזקות תוכניות חקר: למשל, אם אפשר לשגר הרבה Starship, הקמת בסיס במאדים עם אספקה סדירה הופכת לפחות אפשרית טכנית וכלכלית. גם תוכנית ארטמיס של נאס"א בונה על מהפכת השימוש החוזר המסחרית כדי לקיים בסיס ירח – הם מצפים לא רק ל-SpaceX אלא גם לאחרים (הנחתת Blue Origin, אולי בשימוש חוזר, וחברות שמספקות מטען) כדי להפוך את הלוגיסטיקה הירחית לבר-השגה.

עתיד סביבתי ורגולטורי: עם ריבוי שיגורים, תהיה בחינה קפדנית יותר של ההשפעה הסביבתית. ייתכן שנראה תקנות או תקנים חדשים לפליטות משיגורים אם תנועת החלל תגדל משמעותית. זה עשוי לדחוף חברות לאמץ דלקים ירוקים יותר וטכנולוגיות מנוע נקיות יותר. כבר כיום חברות בוחנות דלקים ממקור ביולוגי או לכידת פחמן ליצירת מתאן, כך שהשיגורים יהיו ניטרליים פחמן מבחינת הדלק. השימוש החוזר מסייע להפוך את התעשייה לברת-קיימא יותר, אך ככל שהפעילות תתרחב, סביר שתידרש פיקוח סביבתי כלשהו (למשל, הגבלות על פליטות פחמן שחור או הימנעות משיגורים בתנאים אטמוספריים מסוימים להגנה על האוזון – תרחיש ספקולטיבי אך אפשרי אם מחקר יראה בעיה).
שדרוגי תשתיות:

נמלי חלל מתפתחים כדי להתמודד עם פעולות חוזרות. אזור קייפ קנוורל ומרכז החלל קנדי הופך למרכז דמוי מטוס חלל – בשנת 2024, חיל החלל פרסם תוכנית ל-50 שנה לקייפ הכוללת עוד משטחי נחיתה ומתקני שיפוץ למאיצים. ניתן לצפות לאתרי נחיתה חדשים (אולי פלטפורמות ימיות, שכן SpaceX רכשה אסדות נפט כדי להמיר לפלטפורמות ימיות עבור Starship). ייתכן שיהיו אפילו הסכמי נחיתה בינלאומיים – לדוגמה, אולי Starship תשוגר מטקסס ותנחת באוסטרליה או להפך עבור טיסות נקודה-לנקודה, מה שידרוש תיאום בינלאומי. ייתכן שהעולם יזדקק ל

"נמלי רקטות"

לסיכום, העתיד צפוי להביא רקטות חוזרות גדולות ומתקדמות יותר ומגוון רחב יותר של שחקנים שינצלו אותן. אנו מתקדמים לעבר פרדיגמה שבה רקטות אינן עוד טילים חד-פעמיים אלא כלי עבודה עיקריים המשמשים שוב ושוב, בדיוק כמו מטוסי נוסעים מסחריים או אוניות מטען. זה יפתח אפשרויות אדירות: ביקורים שגרתיים בירח, אולי משימת האדם הראשונה למאדים, קונסטלציות של אלפי לוויינים שמקיפים את כדור הארץ, משלוחי מטען מהירים בין יבשות, ויישומים בלתי צפויים ככל שהגישה לחלל תהפוך קלה יותר ויותר. אתגרים בוודאי יופיעו – כישלונות טכניים, תנודות שוק, ואולי אף תאונות שיזכירו לנו את הסיכונים – אך הכיוון כבר נקבע. כפי שאמר אחד מהעוקבים בתעשייה, השד של החוזרנות יצא מהבקבוק, ואין דרך להחזיר אותו פנימה. העשור הבא יבחן האם ההבטחות הנועזות של רקטות חוזרות ימומשו במלואן, אך אם המגמה הנוכחית מעידה על משהו, אנו עומדים בפני רנסאנס רקטות שיהפוך את החלל לנגיש יותר מאי פעם.

סיכום

המסע של רקטות חוזרות מרעיון נועז למציאות דומיננטית הוא אחד הפרקים המרשימים ביותר בהיסטוריה של התעופה והחלל. עברנו מתקופה שבה כל שיגור פירושו אובדן חומרה בשווי מיליוני דולרים, לעידן שבו מאיצי רקטות חוזרים באופן שגרתי לאתר השיגור או לאוניית רחפן ומוכנים למשימתם הבאה. רקטות חוזרות הגדירו מחדש את מה שאפשרי בתחום הטיסות לחלל, הפחיתו עלויות ופתחו את הגישה לחלל בפני רבים. הן נולדו מתוך תעוזה והתמדה – ניסויים בלתי פוסקים של מהנדסים שסירבו לקבל שרקטות חייבות להיות בזבזניות. כיום, כאשר מאיצי Falcon 9 חוזרים כמו שעון, כאשר קפיצות תת-מסלוליות לוקחות תיירים לזמן קצר לשמים השחורים, וכאשר ענקיות כמו Starship מתכוננות לקפיצות הבאות, אנו עדים לזריחה של עידן חדש באמת. זהו עידן שבו המחסומים לכניסה לחלל יורדים, שבו סטארטאפים וסטודנטים יכולים להגיע למסלול, שבו סוכנויות חלל מתכננות משימות שאפתניות לא כיריות חד-פעמיות אלא כמסעות בני קיימא. החוזרנות גם עוררה תחרות בריאה ושיתופי פעולה ברחבי העולם – כולם נאלצו להשתפר, וזה מבשר טובות לחדשנות עתידית. כמובן, אתגרים עדיין קיימים ועלינו לאזן אופטימיות עם התמדה: הפיכת תחום המשגרים לאמין ויעיל כמו תעופה היא מטרה שאפתנית שתדרוש המשך התקדמות בטכנולוגיה, תפעול ובטיחות. עלינו גם להבטיח שגידול בפעילות בחלל ינוהל באחריות, הן מבחינת תעבורת חלל והן מבחינת השפעה סביבתית על כדור הארץ. אך אלו סוגיות שניתן להתגבר עליהן, וקהילת המומחים עוסקת בהן באופן פעיל, כפי שדנו.

לסיום, אי אפשר להפריז בחשיבותה של "מהפכת המשגרים" הזו. כפי שמרמז שם הדו"ח – שגר, נחת, חזור – הופך להיות המנטרה החדשה של מסע בחלל. הציבור יכול כיום לצפות בשידורים חיים של משגרים שנוחתים בעדינות, תמונה שעדיין מרגישה קצת כמו מדע בדיוני גם שנים אחרי שקרתה לראשונה. זה אף פעם לא מתיישן לראות משגר ענק נופל מהשמיים, מתייצב בעזרת דחף, ונוחת על כן – ואז להבין שהוא יטוס שוב. היכולת להשתמש שוב במשגרים כבשה את הדמיון, עוררה דור חדש של חובבי חלל, והציתה תקווה שהתרחבות האנושות לחלל אינה רק חלום, אלא מציאות מעשית בהתהוות.

ההשלכות נעות מאינטרנט זול יותר לקהילות מרוחקות באמצעות לוויינים, דרך ניטור מזג אוויר ואקלים משופר, ועד הסיכוי שבני אדם יתבססו בעולמות אחרים. אין פלא שמומחים ומובילים בתחום מדברים על שימוש חוזר במונחים מהפכניים – "משנה משחק", "שינוי פרדיגמה", ואפילו "המפתח להפיכת החיים לרב-פלנטריים".

כשאנו מביטים לעתיד, ניתן לצפות שטכנולוגיית המשגרים הרב-פעמיים תמשיך להתפתח ולהתרחב. בעוד עשר או עשרים שנה, ייתכן שההיסטוריה תתעד את שנות ה-2020 כעשור שבו מסע לחלל באמת שינה כיוון – כאשר שיגור למסלול חדל להיות הישג אדיר ויקר והפך לדבר כמעט שגרתי, בדומה לטיסה מעבר לאוקיינוס. וכפי שהופעת התעופה האזרחית במאה ה-20 הקטינה את העולם והאיצה את הגלובליזציה, ייתכן שהופעת המשגרים הרב-פעמיים השגרתיים במאה ה-21 תרחיב את עולמנו – תרחיב את נוכחות האנושות לירח, למאדים ומעבר לכך, ותשלב את החלל במרקם חיינו בדרכים שאנו רק מתחילים לדמיין.

מהפכת המשגרים הרב-פעמיים כבר כאן, והיא משגרת את כולנו לעידן חלל חדש – נחיתה אחת בכל פעם.

מקורות:

נאס"א – תוכנית שירותי השיגור / משגרים: עיצוב רב-פעמי של פאלקון 9; תוכנית רב-פעמית של אלקטרון ^[12].
נאס"א – מעבורת החלל: החללית הרב-פעמית הראשונה והשוואה למשגרים חד-פעמיים.
רויטרס – ג'יי רולט, "הסטארשיפ של SpaceX שורד חזרה לכדור הארץ, מצליח בנחיתת מבחן בניסיון הרביעי" (6 ביוני 2024): טיסת מסלול של סטארשיפ ונחיתה בים; ציטוט של מאסק על נחיתה רכה; הסתמכות נאס"א על סטארשיפ.
רויטרס – ג'יי רולט, "רשות התעופה האמריקאית סיימה חקירת תקלה במשגר של Blue Origin ב-2022…" (27 בספטמבר 2023): כשל בזרבובית מנוע של ניו שפרד והתיקונים הנדרשים.
CBS News – W. Harwood, “בלו אוריג'ין משגרת את ניו שפרד… בעקבות תקלה ב-2022” (19 בדצמבר 2023): חזרת בלו אוריג'ין לטיסה, נחיר מחודש, נחיתת בוסטר.
Space.com – M. Wall, “רוקט לאב משגרת בוסטר עם מנוע שטס בעבר לראשונה” (24 באוגוסט 2023): ציטוט של פיטר בק על התקדמות השימוש החוזר באלקטרון.
NSTXL (קונסורציום המיזמים בחלל) – “הפחתת עלות הנסיעה לחלל עם משגרים רב-פעמיים” (12 בפברואר 2024): נתון של 65% הפחתה בעלות; יתרונות סביבתיים של שימוש חוזר (פחות פסולת, דלק); אנלוגיה למטוס.
Impulso.space – G. Guerrieri, “רקטות רב-פעמיות: ההיסטוריה וההתקדמות” (8 בפברואר 2023): ציר זמן של נחיתות/שימוש חוזר של SpaceX ^[13] (מעל 170 נחיתות, בוסטר שוגר מחדש 15 פעמים); חיסכון משימוש חוזר במעטפת; Ariane Next ואחרים בדרך ^[14].
Intereconomics (2025) – S. Ferra ואחרים, “הרקטה החסרה: … דילמת השימוש החוזר במגזר החלל האירופי”: ניתוח כלכלי של שימוש חוזר, דורש קצב טיסות גבוה; SpaceX משנה את התעשייה עם הביקוש ל-Starlink; פגיעה חלקית במטען לשימוש חוזר לעומת חד-פעמי; 75% מהחומרה של Falcon 9 בשימוש חוזר מורידה עלות.
Phys.org / AFP – T. Quemener, “נחיתת SpaceX היא 'הישג' אך עדיין לא משנה משחק, אומר מומחה” (22 בדצמבר 2015): נשיא CNES לה גאל מזהיר לגבי עלויות שיפוץ ושינוי פרדיגמה “מוקדם מדי לקבוע”.
Payload Space – “ג'ף בזוס… מדבר על שימוש חוזר” (נובמבר 2024): ציטוטים של בזוס על שימוש חוזר בניו גלן (25 שימושים, שואפים ל-100); “נחיתה אנכית אוהבת רקטות גדולות” (מקל מטאטא מול עיפרון); יעד סבב בוסטר של 16 יום; פרויקט ג'רוויס וציטוט על פשרה בין חד-פעמי לרב-פעמי; “הנסיעה לחלל נפתרה, העלות לא – צריך 100 פעמים זול יותר” ^[15].
Universe Today (דרך Reddit/אחרים) – מידע על שיאי שימוש חוזר בבוסטרים של SpaceX: בוסטרי Falcon 9 הגיעו ל-16 טיסות (Ars Technica, יולי 2023).
Universe Magazine (6 במרץ 2024) – “סין תקבל שתי רקטות רב-פעמיות”: תוכניות סיניות לרקטות רב-פעמיות ב-2025/26; חברות פרטיות סיניות בודקות טכנולוגיה רב-פעמית.
Space.com – T. Pallini, “ההשפעה הסביבתית של שיגורי רקטות: ה'מלוכלך' וה'ירוק'” (יוני 2022): דלק מתאן מפחית פליטות בכ-40% לעומת קרוסין; מנועי LOX/LH2 של בלו אוריג'ין פולטים רק מים; רקטות פולטות הרבה פחות CO₂ מתעופה (השוואה של 1%).
SpaceNews – (מצוטט דרך UniverseMag) A. Jones, “סין תשיק רקטות רב-פעמיות גדולות ב-2025 ו-2026” (5 במרץ 2024), מצוטט ב-SAIS Review: אישור לוח הזמנים של סין למשגרים רב-פעמיים חדשים.
NASA – תכנית 50 השנים של תחנת כוח החלל קייפ קנוורל (2024), מצוטט בוויקיפדיה: ציפייה לקצב שיגורים גבוה יותר ולצורך בתשתיות חדשות לנחיתות.