Je kunt rijk genoeg zijn om een raket te kopen en toch een sticker shock krijgen. Begin 2002 was PayPal-medeoprichter Elon Musk, op zijn dertigste al multimiljonair, bezig met een groots plan om de publieke belangstelling voor het sturen van mensen naar Mars weer aan te wakkeren. Musk, een levenslange ruimtevaartfanaat met diploma’s in natuurkunde en bedrijfskunde, wilde een kleine kas vol zaden en voedingsgel op het Marsoppervlak plaatsen om daar leven te vestigen, al was het maar tijdelijk. Het probleem was niet de lander zelf; hij had al met aannemers gesproken die hem voor een relatief lage prijs zouden bouwen. Het probleem was de lancering. Musk wilde niet betalen wat Amerikaanse raketbedrijven vroegen en maakte drie reizen naar Rusland om te proberen een gerenoveerde Dnepr-raket te kopen, maar vond het sluiten van deals in het wilde westen van het Russische kapitalisme financieel te riskant.
Van dit verhaal
Tijdens de vlucht naar huis, herinnert hij zich: “Ik probeerde te begrijpen waarom raketten zo duur waren. Het is duidelijk dat de laagste kosten waarvoor je iets kunt maken, de spotwaarde van de materiaalbestanddelen is. En dat is als je een toverstaf had en de atomen kon herschikken. Het is dus maar de vraag hoe efficiënt je de atomen van grondstof tot raketvorm kunt brengen. Dat jaar richtte Musk met een handvol ervaren ruimtevaartingenieurs Space Exploration Technologies, of SpaceX, op met twee duizelingwekkend ambitieuze doelen:
Negen jaar later heeft SpaceX 1500 mensen in dienst en bezet het een faciliteit van een half miljoen vierkante meter in Hawthorne, Californië, waar vroeger rompsecties voor Boeing 747’s werden geproduceerd. Vandaag de dag is het gevuld met raketonderdelen, waaronder trappen en motoren voor de Falcon 9 boosters, die tot 23.000 pond aan lading in een lage baan om de aarde kunnen brengen. Aan de zijkant bevindt zich een licht verkoolde, kegelvormige Dragon-capsule die een jaar geleden als eerste commerciële ruimtevaartuig in een baan om de aarde werd gebracht en weer werd teruggevonden. Ergens volgend jaar wil SpaceX de eerste van 12 Dragons naar het internationale ruimtestation lanceren, elk met zes ton lading, onder een herbevoorradingscontract van 1,6 miljard dollar met de NASA. Meer dan twee dozijn commerciële lanceringen zijn ook geboekt. En tegen 2015 zal de pilootversie van Dragon naar verwachting klaar zijn om verder te gaan waar de spaceshuttle ophield en astronauten van en naar de buitenpost in de ruimte te vervoeren.
Alles zeer indrukwekkend. Maar wat SpaceX echt onderscheidt, en het tot een magneet voor controverse heeft gemaakt, zijn zijn prijzen: Zoals geadverteerd op de website van het bedrijf, kost een Falcon 9 lancering gemiddeld 57 miljoen dollar, wat neerkomt op minder dan 2.500 dollar per pond naar een baan om de aarde. Dat is aanzienlijk minder dan wat andere Amerikaanse lanceerbedrijven rekenen, en zelfs de fabrikant van China’s goedkope Long March raket (die de VS heeft verboden te importeren) zegt dat het niet kan tippen aan SpaceX’s prijzen. Tegen 2014 wil de volgende raket van het bedrijf, de Falcon Heavy, de kosten verlagen tot $1.000 per pond. En Musk houdt vol dat dat nog maar het begin is. “Onze prestaties zullen toenemen en onze prijzen zullen in de loop van de tijd dalen,” schrijft hij op de website van SpaceX, “zoals het geval is met elke andere technologie.” Net als de Chinezen vragen veel waarnemers in dit land zich af hoe SpaceX kan leveren wat het belooft.
Na bijna een decennium van worstelen om dit punt te bereiken, is Musk niet van plan om de fijnere details te onthullen van hoe hij en zijn privébedrijf de Falcon en Dragon hebben gemaakt. Ze dienen zelfs geen patenten in, zegt Musk, omdat “we proberen geen recept te geven waardoor China ons kan kopiëren en we onze uitvindingen direct terugvinden.” Maar hij praat vrijuit over SpaceX’ benadering van raketontwerp, die voortkomt uit één kernprincipe: eenvoud maakt zowel betrouwbaarheid als lage kosten mogelijk. Denk aan auto’s, zegt Musk. “Is een Ferrari betrouwbaarder dan een Toyota Corolla of een Honda Civic?”
Simplificeren van iets zo complex als een raket is geen gemakkelijke taak. En historisch gezien, hebben de meeste raketmakers hun topprioriteit gemaakt van prestatie, niet van kosten. De hoofdmotoren van de spaceshuttle waren de raketten met de hoogste prestaties ooit gevlogen, maar ze hielpen de shuttle te maken tot wat Musk “een Ferrari tot de n-de macht” noemt, die duizenden arbeidersuren vereiste om tussen vluchten op te knappen. De Atlas- en Delta-raketten die zijn gekocht onder het Evolved Expendable Launch Vehicle-programma van de overheid dienen NASA- en Defensieklanten wier belangrijkste zorg betrouwbaarheid is. “Het EELV-programma lanceert nationale verkenningssatellieten die miljarden dollars per stuk kosten,” legt voormalig NASA-administrateur Alan Stern uit. “Het kan ze niet schelen of het 100 miljoen of 300 miljoen dollar is; het zit in de ruis. Wat ze willen is een garantie dat het gaat werken.” En, zegt Stern, de track records van Atlas en Delta zijn bijna foutloos. “Ze zijn spectaculair…. Dat gezegd hebbende, ze zijn erg duur.”
United Launch Alliance, het consortium van Boeing en Lockheed Martin dat zowel de Delta als de Atlas produceert, maakt zijn prijzen niet openbaar. Maar uit begrotingsdocumenten blijkt dat het EELV-programma in 2010 $ 1,14 miljard ontving voor drie raketten – een gemiddelde van $ 380 miljoen per lancering. En er wordt verwacht dat de prijzen de komende jaren aanzienlijk zullen stijgen, volgens ambtenaren van het defensiedepartement. Waarom? Musk zegt dat een groot deel van het antwoord te maken heeft met het traditionele “cost plus”-contractsysteem van de overheid, dat ervoor zorgt dat fabrikanten winst maken, zelfs als ze hun geadverteerde prijzen overschrijden. “Als je bij Boeing en Lockheed op een directievergadering zou zitten en je kwam met een briljant idee om de kosten van Atlas of Delta te verlagen, dan zou je ontslagen worden”, zegt hij. “Omdat je aan je aandeelhouders moet gaan rapporteren waarom je minder geld hebt verdiend. Dus hun prikkel is om de kosten van een voertuig te maximaliseren, tot aan de drempel van annulering.”
Dat is een beetje overdreven, zegt Stern. Ja, raketten zijn duur, grotendeels “omdat het systeem het toelaat.” Maar in de huidige economie vragen de militaire klanten van ULA om de prijzen te verlagen. “Ik weet dat ze een stimulans hebben om hun kosten te verlagen,” zegt Stern, “maar het is aan de marge.” Met andere woorden, ULA’s kostenbesparende inspanningen worden beperkt door de hoge overhead die gepaard gaat met traditionele manieren om raketten te bouwen en te lanceren.
Musk zegt dat die overhead begint met hoe de draagraket is ontworpen. Het werkpaard Atlas V bijvoorbeeld, dat wordt gebruikt voor alles van planetaire sondes tot spionagesatellieten, maakt gebruik van maximaal drie soorten raketten, elk afgestemd op een specifieke fase van de vlucht. De in Rusland gebouwde RD-180 motoren van de eerste trap verbranden een zeer verfijnde vorm van kerosine, RP1 genaamd. Optionele vaste brandstof boosters kunnen extra stuwkracht leveren bij de lancering, en een vloeibare waterstof bovenste trap neemt het over in de laatste fase van de vlucht. Het gebruik van drie soorten raketten in hetzelfde voertuig kan de prestaties optimaliseren, maar tegen een prijs: “Tot een eerste-orde benadering, heb je gewoon je fabriekskosten en al je operationele kosten verdrievoudigd,” zegt Musk.
In plaats daarvan heeft SpaceX vanaf het begin zijn Falcon-raketten ontworpen met gemeenschappelijkheid in het achterhoofd. Beide trappen van Falcon 9 worden aangedreven door RP1 en vloeibare zuurstof, dus er is slechts één type motor nodig. Beide hebben dezelfde diameter en zijn gemaakt van dezelfde aluminium-lithiumlegering, waardoor de hoeveelheid gereedschap en het aantal processen wordt verminderd, wat resulteert in wat Musk “enorme kostenbesparingen” noemt.”