throbber
Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE 
`
`    
`
`BEFORE THE PATENT TRIAL AND APPEAL BOARD 
`
`     
`
`Space Exploration Technologies Corp. 
`Petitioner 

`v. 

`Blue Origin LLC 
`Patent Owner 

`Patent No. 8,678,321 
`Filing Date: June 14, 2010 
`Issue Date: March 25, 2014 
`Title: SEA LANDING OF SPACE LAUNCH VEHICLES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND 
`METHODS 
`
`  
`
`DECLARATION OF MARSHALL H. KAPLAN, PH.D. 

`Inter Partes Review No. ______ 

`

`

`
`‐i‐
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 1 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`I, Marshall H. Kaplan, declare as follows: 
`
`I.
`
`INTRODUCTION AND QUALIFICATIONS 
`A.
`1.
`
`Qualifications and Experience 
`
`I have over 45 years of technical experience in the aerospace field, 
`
`which includes extensive expertise in the area of rocketry and in launch vehicle 
`
`engineering and systems.  I am currently the Chief Executive Officer, Founder, and 
`
`Principal  Instructor  of  Launchspace,  Inc.,  a  leading  aerospace  training  and 
`
`consulting firm and a Visiting Professor of Aerospace Engineering at the University 
`
`of Maryland.     
`
`2.
`
`In my role at Launchspace, I have drawn on my industry experience 
`
`to develop dozens of courses covering a wide range of aerospace topics, including 
`
`courses titled “Launch Vehicle Systems Design and Engineering,” “Introduction to 
`
`Reusable Launch Vehicles,” and “Advanced Launch Systems, Reusables.”  At the 
`
`University of Maryland, I am developing a graduate course on launch vehicles.  I 
`
`was previously a tenured Professor of Aerospace Engineering at the Pennsylvania 
`
`State University where I taught “Aerospace Vehicle Design”  and “Dynamics and 
`
`Control  of  Aerospace  Vehicles.”   Through   my  academic  work  and  my  training 
`
`programs,  I  have  taught  hundreds  of  classes  and  thousands  of  students  and 
`
`1 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 2 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`professionals.  To be an effective teacher, I have kept my finger on the pulse of 
`
`the  industry,  remained  cognizant  of  the  knowledge  base  of  other  practitioners 
`
`and  academics,  and  had  the  opportunity  to  observe  the  competency  and 
`
`ingenuity  of  everyone  from  first  year  aerospace  students  to  outstanding 
`
`professionals in the space industry, allowing me to accurately ascertain the skill 
`
`level necessary to practice in a complex field.   
`
`3.
`
`Through  Launchspace,  I  also  serve  as  a  consultant  to  industry, 
`
`academic,  and  government  clients  on  a  variety  of  aerospace  projects.   For  
`
`example,  I  am  currently  engaged  as  a  Senior  Advisor  to  the  Defense  Advanced 
`
`Research  Projects  Agency  (DARPA)  Experimental  Spaceplane  1  (XS‐1)  project, 
`
`which involves the development of a reusable first stage of a space access vehicle.   
`
`4.
`
`Prior to founding Launchspace, I was the Chief Engineer on both the 
`
`EER Systems’ Conestoga 1620 expendable launch vehicle (ELV) (1992‐1993) and 
`
`the  fully  reusable  Kistler  K‐1  two‐stage‐to‐orbit  (TSTO)  reusable  launch  vehicle 
`
`(RLV) (1993‐1994).  As launch vehicle Chief Engineer on the Kistler K‐1 vehicle, I 
`
`was  responsible  for  all  technical  design  activities,  launch  operations,  staging 
`
`events,  and  recovery  of  vehicle  stages.   I   also  consulted  on  numerous  other 
`
`launch  vehicle  and  other  aerospace  projects  for  the  General  Accounting  Office 
`
`2 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 3 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`(now  Government  Accountability  Office),  the  National  Research  Council  Study 
`
`Group  on  Single‐Stage‐to‐Orbit  Launch  Vehicle  Technologies,  the  Office  of  the 
`
`Secretary of Defense, and the Office of Science and Technology Policy.   
`
`5. My consulting activities included evaluating expendable and reusable 
`
`launch  vehicle  designs  and  providing  analysis  and  guidance  on  vehicle  and 
`
`satellite control and reentry projects.  For example, in conjunction with my work 
`
`for  the  National  Research  Council,  I  provided  technical  advice  and  performed 
`
`feasibility  analyses  related  to  the  reusable,  single‐stage‐to‐orbit  Advanced 
`
`Technology Demonstrator X‐33 Program.  I was also tasked by the Office of the 
`
`Secretary  of  Defense  to  evaluate  various  domestic  launch  vehicle  companies, 
`
`including  SpaceX,  for  their  ability  to  deliver  payloads  to  orbit.   I   have  held 
`
`numerous other professional positions, which involved the design or analysis of 
`
`launch vehicles and/or vehicle control systems, and I have received a number of 
`
`professional awards and honors for my work in the aerospace field.  Additional  
`
`details  of  my  qualifications  and  experience  are  available  in  Exhibit  A,  my 
`
`curriculum vitae. 
`
`6.
`
`I  am  the  author  of  more  than  one  hundred  technical  papers  and 
`
`reports  on  various  aspects  of  space  technology  and  systems  engineering, 
`
`3 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 4 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`additional details of which can be found in Exhibit A.  As one example, I was the 
`
`lead author of “A Systems Approach to Developing an Inexpensive Fully‐Reusable 
`
`Two‐Stage  Launch  Vehicle,”  which  was  presented  in  1995  by  the  American 
`
`Astronautical  Society  Conference  and  published  as  AAS‐95‐026.   I   am  also  the 
`
`author  of  several  books,  including  “Modern  Spacecraft  Dynamics  and  Control” 
`
`and “Space Shuttle: America’s Wings to the Future.”  
`
`7.
`
`I  received  a  Ph.D.  in  Aeronautical  and  Astronautical  Sciences  from 
`
`Stanford  University  in  1968,  as  well  as  a  M.S.  in  Aeronautics  and  Astronautics 
`
`from  Massachusetts 
`
`Institute  of  Technology 
`
`in  1962. 
`

`
`I  completed  my 
`
`undergraduate degree in Aeronautical Engineering from Wayne State University 
`
`in 1961 (cum laude). 
`
`8.
`
`I am an expert in atmospheric flight, having received an Aeronautical 
`
`Engineering degree, in addition to personal flight experience.  I hold a private pilot 
`
`multi‐engine license with an instrument rating, and over the past 40 years, have 
`
`accumulated over 4,000 hours of flight time.  I have also taught courses in control 
`
`theory and aircraft autopilot design. 
`
`4 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 5 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`9.
`
`I am being compensated for the time I have spent on this matter at 
`
`the rate of $400 per hour. My compensation does not depend in any way upon 
`
`the outcome of this proceeding.  
`
`B. Materials Considered 
`10.
`
`The  analysis  that  I  provide  in  this  Declaration  is  based  on  my 
`
`education and experience in the aerospace and aeronautics fields, as well as the 
`
`documents  I  have  considered  including  U.S.  Patent  No.  8,678,321  (“‘321”)  (Ex. 
`
`1001), which states on its face that it issued from an application filed on June 14, 
`
`2010 and claims priority to two provisional patent applications (Nos. 61/218,009 
`
`and  61/187,243)  filed  on  June  17,  2009  and  June  15,  2009,  respectively.  I  also 
`
`reviewed the file wrapper for the ‘321 patent (Ex. 1002).  
`
`11.
`
`I  reviewed  various  documents  dated  prior  to  June  2009  describing 
`
`the  state  of  the  art  at  the  time  of  the  alleged  invention  of  the  ‘321  patent.  As 
`
`explained below, some of these documents are relied upon as actually disclosing 
`
`the limitations of the ‘321 patent, while others are being relied upon primarily for 
`
`background purposes. The prior art documents that I rely upon in this Declaration 
`
`as actually disclosing the limitations of the claims are: 
`
`5 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 6 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`Exhibit 
`No. 
`
`1003 
`
`Title of Document 
`
`Yoshiyuki Ishijima et al., Re‐entry and Terminal Guidance for Vertical‐
`Landing TSTO (Two‐Stage to Orbit), A Collection of Technical Papers 
`Part 1, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, 
`A98‐37001 (“Ishijima”) 
`
`1004  U.S. Patent No. 5,873,549 to Jeffery G. Lane et al. (“Lane”) 
`
`1005  U.S. Patent No. 5,927,653 to George E. Mueller et al. (“Mueller ‘653”) 
`
`1006  U.S. Patent No. 6,024,006 to Bjørn Kindem et al. (“Kindem”) 
`
`1007 
`
`Jack Waters, et al., Test Results of an F/A‐18 Automatic Carrier Landing 
`Using Shipboard Relative GPS, Proceeding of the ION 57th Annual 
`Meeting and the CIGTF 20th Biennial Guidance Test Symposium (2001) 
`(“Waters”) 
`
`1008  U.S. Patent No. 6,450,452 to Robert B. Spencer et al. (“Spencer”) 
`

`This  Declaration  also  cites  the  following  additional  prior  art  documents  for 
`
`purposes of describing the relevant technology, including the relevant state of the 
`
`art at the time of the alleged invention of the ‘321 patent: 
`
`Exhibit 
`No. 
`
`1009 
`
`Title of Document 
`
`LUCY ROGERS, IT’S ONLY ROCKET SCIENCE: AN INTRODUCTION IN PLAIN ENGLISH 
`(2008). 
`
`1010  U.S. Patent No. 8,047,472 to Vance D. Brand et al. (“Brand”) 
`
`1011 
`
`STEVEN J. ISAKOWITZ, JOSEPH P. HOPKINS & JOSHUA B. HOPKINS, INTERNATIONAL 
`
`6 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 7 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`Exhibit 
`No. 
`
`Title of Document 
`
`REFERENCE GUIDE TO SPACE LAUNCH SYSTEMS (4th ed. 2004) 
`
`1012  MARSHALL H. KAPLAN, SPACE SHUTTLE: AMERICA'S WINGS TO THE FUTURE (2nd 
`ed. 1978). 
`
`1013  NASA, http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle  (last visited Aug. 
`13, 2014). 
`
`1014 
`
`Ed Memi, A Step To The Moon: DC‐X Experimental Lander Set Up 
`Boeing For Future NASA Work. BOEING FRONTIERS, 8‐9. 
`http://www.boeing.com/news/frontiers/archive/2008/aug/i_history.p
`df (last visited Aug. 13, 2014). 
`
`1015  William Gaubatz, et al., DC‐X Results and the Next Step, American 
`Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA‐94‐4674 (1994). 
`

`II.
`
`PERSON OF ORDINARY SKILL IN THE ART 
`
`12.
`
`I understand that an assessment of claims of the ‘321 patent should 
`
`be undertaken from the perspective of a person of ordinary skill in the art as of 
`
`the earliest claimed priority date, which I assume to be  June 15, 2009 (the date of 
`
`the earliest provisional application listed on the face of the ‘321 patent). 
`
`13.
`
`In my opinion, a person of ordinary skill  in the art as of June 2009 
`
`would  have  possessed  at  least  a  bachelor’s  degree  in  aeronautical  and/or 
`
`aerospace engineering (or equivalent degree) with at least five years of practical 
`
`experience in launch vehicle systems engineering, including implementing aspects 
`
`7 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 8 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`of  a  space  launch  vehicle’s  ascent  flight  sequence,  staging,  dynamics,  control, 
`
`navigation,  and  landing  sequences.   Alternatively,   a  person  having  a  bachelor’s 
`
`degree  in  a  different  engineering  or  scientific  field  could  have  qualified  as  one 
`
`having  ordinary  skill  in  the  art  provided  such  person  had  at  least  ten  years  of 
`
`practical  experience  in  the  development  and  implementation  of  space  launch 
`
`vehicle systems, operations, flight sequences, rocket propulsion, and navigation. 
`
`14. Although  my  qualifications  and  experience  exceed  those  of  the 
`
`hypothetical person having ordinary skill in the art defined above, my analysis and 
`
`opinions  regarding  the  ‘321  patent  have  been  based  on  the  perspective  of  a 
`
`person of ordinary skill in the art as of June 2009. 
`
`III.
`
`STATE OF THE ART OF THE RELEVANT TECHNOLOGY AT THE TIME OF THE 
`‘321 PATENT FILING 
`
`15.
`
`The  ‘321  patent,  which  is  entitled  “Sea  Landing  of  Space  Launch 
`
`Vehicles and Associated Systems and Methods,” discloses a system and methods 
`
`for  sea‐based  landing  of  a  space  launch  vehicle.   (‘321   patent  (Ex.  1001), 
`
`Abstract.)  In particular, the ‘321 patent describes a vehicle capable of placing a 
`
`payload into space and recovering a booster stage of the vehicle. (See, e.g., id. at 
`
`1:42‐44.)   
`
`8 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 9 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`16.
`
`The ‘321 patent is generally focused on a flight profile of the vehicle 
`
`during  descent  (see  id.  at  Fig.  1;  3:10)  that  includes  orienting  a  space  launch 
`
`vehicle  to  a  tail‐first  orientation  and  vertically  landing  the  vehicle  on  a  landing 
`
`structure in a  body  of water (see  id. at  4:3‐6; 4:55‐57; 8:65‐9:2; Fig.  1).  In  this 
`
`section,  I  provide  a  brief  background  of  the  state  of  reusable  launch  vehicle 
`
`technology prior to June 2009 pertinent to the ‘321 patent. 
`
`Origins of Space Flight 
`
`A.
`17. As  correctly  recognized  by  the  ‘321  patent,  rocket  powered  launch 
`
`vehicles  have  carried  payloads  into  space  for  many  years.   ( Id.  at  1:49‐54.)  
`
`Sputnik 1, the first man‐made satellite, was launched into space over 50 years ago 
`
`in 1957.  (Lucy Rogers, It’s ONLY Rocket Science: An Introduction in Plain English 
`
`(2008) (“Rocket Science”) (Ex. 1009) at 1.)   
`
`18.
`
`In  the  years  that  followed,  space  flight  blossomed,  achieving 
`
`numerous extraordinary milestones including manned space flights, sending men 
`
`to  the  moon  (and  successfully  bringing  them  back),  and  constructing  Earth‐
`
`orbiting space stations.  (See e.g., Ex. 1009 at 42‐43, 68‐71, 185‐189.)  In 1981, 
`
`NASA  launched  the  Space  Shuttle  for  the  first  time,  marking  the  first  partially 
`
`reusable space launch vehicle ever to be put into service.  (Ex. 1011 at 436; Ex. 
`
`9 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 10 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`1012 at 9‐10 (Introduction).)  By 2011, when the Space Shuttle program ended, it 
`
`had made over 100 flights.  (Ex. 1013.) 
`
`19.
`
`In  the  54  years  between  1957  and  2011,  the  science  of  sending 
`
`rockets into space became well‐known and widely understood.  In particular, by 
`
`2009 the basic flight sequence events claimed in the ‘321 patent, such as launch, 
`
`stage  separation,  vehicle  control  techniques,  and  vertical  powered  landing  had 
`
`become routine in the industry. 
`
`B.
`20.
`
`Space Launch Vehicles 
`
`The goal of any space‐bound launch is to transfer a payload from the 
`
`Earth’s surface to space.  The payload is generally a very small (by mass) portion 
`
`of  the  system  that  is  initially  launched,  and  typically  includes  people,  satellites, 
`
`space  probes,  telescopes,  and/or  equipment  for  research  and  experimentation.  
`
`To send this payload into space, the launch system must create enormous thrust.  
`
`This thrust is created by one or more rocket engines or other propulsion devices 
`
`attached to a space launch vehicle. 
`
`21.
`
`Since  before  the  V‐2  rocket  became  the  first  rocket  to  reach  the 
`
`fringes of space in the 1940s, a great deal of research and development has been 
`
`invested  in  “space  launch  vehicles,”  and  many  avenues  have  been  thoroughly 
`
`10 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 11 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`explored.    (See  Ex.  1009  at  24‐26.)    Fundamentally,  launch  vehicle  designs  can 
`
`take two possible paths.  They can utilize a single‐stage‐to‐orbit (“SSTO”) design 
`
`or  a  multistage  design.   In   a  SSTO  approach,  the  entirety  of  the  vehicle  that  is 
`
`launched is delivered to space.  In contrast, a multistage launch vehicle contains 
`
`multiple propulsive engines that are generally fired in stages, jettisoning stages as 
`
`their propellant is expended.  This allows the vehicle to shed dead weight as the 
`
`upper stage ascends to orbit. 
`
`22.
`
`The  notion  of  rocket  engine  staging  goes  back  at  least  to  the  16th 
`
`century,  where  a  German  manufacturer  used  them  to  allow  fireworks  to  reach 
`
`higher altitudes.  (Ex. 1009 at 27.)  Rocket engine staging has also long been in use 
`
`in conjunction with space launch vehicles, including in the vehicle that launched 
`
`Sputnik 1 in 1957—the R‐7 Semyorka.  (Ex. 1011 at 429‐430.)  As of 2008, rockets 
`
`with up to five stages have been developed and launched.  (Ex. 1009 at 28.) 
`
`Reusable Launch Vehicles (“RLVs”) 
`
`C.
`23. Due to the expense of manufacturing rocket motors, there has long 
`
`been interest in their reuse.  For example, an important motivation for the Space 
`
`Shuttle  project  in  the  1970s  was  to  reduce  costs  of  access  to  space  by  reusing 
`
`launch vehicle components. (Ex. 1012 at 9‐10 (Introduction).) 
`
`11 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 12 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`24.
`
`Even  with  cost  savings  derived  from  the  partial  reusability  of  the 
`
`Space Shuttle, the cost of launching a vehicle into space remained massive.  As a 
`
`result, in the 1990’s, several initiatives to develop fully reusable launch vehicles 
`
`were begun, including Kistler’s K‐1 launch vehicle.  (Ex. 1011 at 188‐202.) 
`
`25. As explained in U.S. Patent No. 5,927,653 to George E. Mueller et al. 
`
`(“Mueller ‘653”) (Ex. 1005), filed in 1996, “[o]ne of the most significant problems 
`
`facing industry with respect to satellite deployment is the extremely high cost to 
`
`transport the satellite to a desired orbit.”  (Ex. 1005 at 1:29‐31.)  Mueller reported 
`
`that  launching  an  unmanned  satellite  into  orbit  in  1996  could  cost  from  $40 
`
`million to $200 million, depending on the type of rocket required.  (Id. at 1:31‐35.)  
`
`A large portion of these costs is attributable to the booster stages, which are used 
`
`to accelerate the payload into the upper atmosphere and, once their propellant is 
`
`expended, are jettisoned as lacking any further utility.  As Spencer explains, for 
`
`expendable  launch  vehicles,  these  costs  are  incurred  on  every  launch:  “[i]f  any 
`
`portion of such a [expendable] stage is reusable at all, substantial reconstruction 
`
`is  generally  required.   The   disposable  nature  of  launch  vehicle  stages  can  be  [] 
`
`expensive.”  (Ex. 1008 at 1:39‐42.)  As a result of the massive costs of expendable 
`
`vehicles—which are incurred over and over again with each launch—those skilled 
`
`12 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 13 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`in the art recognized that partially or fully reusable launch vehicles could result in 
`
`substantial  cost  savings.     Mueller   therefore  disclosed  “a  reliable,  reusable  and 
`
`cost‐effective system for deployment of payloads to low Earth orbit.”  (Ex. 1005 at 
`
`2:23‐26 (emphasis added).) 
`
`26.
`
`In pursuit  of the  major cost savings attributable  to reusable  launch 
`
`vehicles over those that are expendable, industry has responded to this incentive 
`
`with significant research, development, and system testing throughout the 1990’s 
`
`and early 2000’s. 
`
`D.
`27.
`
`Flight Sequences of RLVs 
`
`The flight sequence of a reusable launch vehicle is generally divided 
`
`into  the  following  phases:  launch,  ascent,  descent,  and  landing.   ( See,  e.g.,  Ex. 
`
`1003  at  193;  see  also  Ex.  1012  at  71‐82.)   Multi ‐stage  launch  vehicles  further 
`
`include one or more separation phases between the ascent and descent phases.  
`
`Each jettisoned booster stage then undergoes its own descent and landing phase.   
`
`28.
`
`The launch, ascent, and separation operations described and claimed 
`
`in the ‘321 patent are all conventional procedures that are common to all multi‐
`
`stage launch vehicles and, as discussed above, were each well known since the 
`
`earliest days of the space race. 
`
`13 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 14 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`29.
`
`Like  launch,  ascent,  separation,  and  descent,  the  landing  phase 
`
`described and claimed in the ‘321 patent was well researched and well developed 
`
`before the patent’s earliest priority date.  Nearly all recovery strategies call for a 
`
`controlled landing of the vehicle, that is, controlling the orientation (or attitude) 
`
`and  velocity  of  the  vehicle.   This   control  could  be  as  simple  as  the  use  of  a 
`
`parachute  to  slow  the  vehicle’s  descent.   On   the  other  end  of  the  spectrum, 
`
`vertical powered descent using the vehicle’s main engines (or alternative engines) 
`
`can be used to control descent velocity and attitude.  Each of these alternatives, 
`
`among others, has been implemented in conventional landing procedures. 
`
`30.
`
`For  example  the  DC‐X,  short  for  Delta  Clipper  or  Delta  Clipper 
`
`Experimental,  which  was  constructed  and  tested  between  1991  and  1995, 
`
`successfully demonstrated powered vertical landing.   (Ex. 1014.)  The DC‐X was 
`
`an  early  unmanned  prototype  of  a  reusable  single‐stage‐to‐orbit  launch  vehicle 
`
`built  by  McDonnell  Douglas,  which  used  attitude  control  thrusters  and  retro 
`
`rockets to control the descent, allowing the craft to begin reentry nose‐first, but 
`
`then reorient to a tail‐first landing orientation and touch down on landing struts 
`
`at its landing site.  (Id.; see also Ex. 1015 at 3, Fig. 3.) 
`
`14 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 15 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`31. Design  considerations  regarding  the  vehicle’s  flight  trajectory  also 
`
`come  into  play  between  the  ascent  and  landing  phases.   These  considerations 
`
`depend in large part on the location where the vehicle will land.  Orbital stages 
`
`are  typically  able  to  control  their  re‐entry  trajectory  and  can  therefore  select  a 
`
`landing site.  For example, the Space Shuttle Orbiters controlled their reentry such 
`
`that they could land at either Kennedy Space Center or Edwards Air Force Base. 
`
`(Ex. 1011 at 432; Ex. 1012 at 129‐30.)  The ability to select a landing site for sub‐
`
`orbital  booster  stages,  however,  is  more  constrained.    Two  major  descent  and 
`
`recovery  strategies  have  been  developed  for  booster  stages  of  multistage 
`
`reusable launch vehicles: down‐range recovery and toss‐back recovery.   
`
`32. Down‐range  recovery  describes  permitting  the  vehicle  to  generally 
`
`follow its launch trajectory and land at a significant distance from the launch site.  
`
`It has the important advantage that little to no propellant is required to maneuver 
`
`the  stage  to  the  recovery  site,  which  can  significantly  improve  orbit‐bound 
`
`payload  capacity.    A  disadvantage  of  down‐range  recovery  is  the  need  for  a 
`
`suitable recovery site in addition to the launch site.   
`
`33. Conversely, toss‐back recovery involves a post‐separation burn of the 
`
`booster‐mounted  engine(s)  causing  the  booster  to  land  at  a  location  relatively 
`
`15 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 16 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`close  to  the  launch  site.   Toss ‐back  recovery  can  thus  potentially  use  a  single 
`
`launch  and  recovery  site,  but  significant  propellant  or  fuel  mass  must  be 
`
`consumed  during  the  toss‐back  maneuver,  which  significantly  reduces  payload 
`
`capacity relative to a down‐range recovery. 
`
`34. Additionally, due to long‐standing safety concerns, the United States 
`
`has historically interpreted launch safety regulations as not permitting the ascent 
`
`phase of orbital vehicles to occur over land.  (See, e.g., 14 C.F.R. § 417 et seq.; Ex. 
`
`1012 at 28‐31)  Landing at sea, of course, reduces the risk of accidental loss of life 
`
`or  property  in  the  event  of  a  vehicle  malfunction  or  crash.   Consequently,  for 
`
`launches  from  the  United  States,  booster  stage  separation  occurs  over  water, 
`
`limiting the selection of down‐range landing options.  Various recovery strategies 
`
`have been developed taking into account this physical and regulatory backdrop. 
`
`35. One  example  of  the  toss‐back  recovery  strategy  is  the  Kistler 
`
`Aerospace  Corp.  (“KAC”)  K‐1  program.   In   the  early  1990s,  KAC  began  the 
`
`development of a two‐stage‐to‐orbit (“TSTO”) fully‐reusable space launch vehicle, 
`
`known as the Kistler K‐1 vehicle. The design was based on a vertical take‐off and 
`
`vertical descent scenario.  (See, e.g., Ex. 1005 Fig. 2; 6:17‐29; 3:57‐65.)  The  K‐1 
`
`flight  plan  included  down‐range,  over‐water  separation  followed  by  a  toss‐back 
`
`16 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 17 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`descent phase in which the booster stage returned to near the launch site where 
`
`it would be refurbished and then reused. (Id. at 3:49‐56, 26:28‐65.) 
`
`36.
`
`The solid rocket boosters (“SRBs”) of the Space Shuttle employed the 
`
`down‐range  recovery  strategy.    The  SRBs  descended  to  a  splashdown  in  the 
`
`Atlantic  Ocean  after  a  down‐range,  over‐water  separation.   They   were  then 
`
`recovered by special tug boats, which returned them to land for refurbishing and 
`
`re‐use. (Ex. 1012 at 9‐10 (Introduction), 41.)   
`
`37. Where the goal is reusability, however, landing the booster stage in 
`
`water  (i.e.  splashdown)  can  complicate  the  refurbishment  process  and  increase 
`
`costs.   Exposure   of  the  hot,  precision‐manufactured  rocket  engines  to  cold  and 
`
`corrosive salt water can cause significant damage, particularly to liquid‐fuel rocket 
`
`engines, which are significantly more complex than the solid‐fuel rocket engines 
`
`used in the SRBs. 
`
`E.
`38.
`
`Sea‐Based Landing of RLVs 
`
`Landing on a structure floating on the surface of the water is the only 
`
`straightforward  option  that  exists  in  view  of:  (1)  financial  incentives  to  recover 
`
`and  reuse  booster  stages;  (2)  minimizing  refurbishment  time  and  expense;  (3) 
`
`17 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 18 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`sacrifices  in  payload  capacity  attributable  to  a  toss‐back  maneuver;  and  (4) 
`
`regulatory limitations barring overland flight. 
`
`39.
`
`Indeed, this approach has been the subject of a number of published 
`
`documents.  For  example,  throughout  the  prosecution  of  the  ‘321  patent,  the 
`
`claims  were  rejected  over  U.S.  Patent  No.  8,047,472  to  Vance  D.  Brand  et  al. 
`
`(“Brand”)  (Ex.  1010),  which  disclosed  a  “reusable  launch  system”  in  which  the 
`
`lower stage “descends to touchdown on a barge in the ocean.” (Id. at 5:41‐43.) 
`
`40. A similar technique was described in a 1998 publication by Yoshiyuki 
`
`Ishijima et al., “Re‐entry and Terminal Guidance for Vertical‐Landing TSTO (Two‐
`
`Stage  to  Orbit),”  AAIA  Pub.  No.  98‐4120 
`
`(“Ishijima”) (Ex. 1003).  Ishijima discloses a 
`
`TSTO system in which the first stage lands 
`
`on a “tanker on the sea” as shown in Figure 
`
`1 of Ishijima shown at the right.  (Id. at 192; 
`
`id. at 193, Fig. 1.) 
`
`Landing Procedures and Inter‐Flight Operations 
`
`F.
`41. Nearly  any  recovery  strategy  calls  for  a  controlled  landing  of  the 
`
`vehicle, that is, controlling the orientation (or attitude) and velocity of the vehicle.  
`
`18 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 19 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`Like  the  ascent  profile,  the  descent  and  landing  profile  described  in  the  ‘321 
`
`patent  was  well  researched  and  well  developed  before  the  patent’s  earliest 
`
`priority  date.   As   discussed  above,  the  DC‐X  demonstrated  a  launch,  ascent, 
`
`reorientation,  and  tail‐first  powered  vertical  landing  sequence.   Such   tail‐first 
`
`landings require a reorientation maneuver as a result of the vehicle’s nose first 
`
`orientation  at  launch.   At   least  by  the  1990s,  vehicle  designers  had  suggested 
`
`other  methods  of  effecting  the  reorientation  of  reusable  launch  vehicle  stages.  
`
`For example, the use of articulating aerodynamic control surfaces at the forward 
`
`end  of  a  stage  for  controlling  rotation  and  stabilization  during 
`
`landing 
`
`maneuvers  was  well‐known  and  understood.   Such   surfaces  could  be  stowed 
`
`during ascent, but deployed and used upon reentry of a booster stage. (Ex. 1004 
`
`at 1:61‐67.)  Other  mechanisms for reorienting the vehicle include, for example, 
`
`the use of attitude control thrusters or main engine gimbaling. 
`
`42. After a reusable launch vehicle has landed, it is typically relocated to 
`
`a  facility  where  it  can  be  refurbished  before  it  is  reused.    Various  methods  for 
`
`handling  and  transporting  multi‐stage  rockets  have  also  been  well  developed 
`
`prior to the earliest priority date of the ‘321 patent.  (See, e.g., Ex. 1006.) 
`
`19 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 20 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`
`43.
`
`For  example,  the  Sea  Launch  consortium  was  established  in  1995, 
`
`and its first launch was in March of 1999. (Ex. 1011 at 541‐542, 547.)  Sea Launch 
`
`developed  all  of  the  technologies  and  systems  for  transferring  a  large  space 
`
`launch  vehicle  to,  and  launching  it  from,  a  seagoing  platform.  This  technology 
`
`includes the ability to make mid‐ocean transfers of launch vehicles between the 
`
`launch platform and a command ship.  (Ex. 1006 at 3:36‐45.) Such handling and 
`
`transferring technology is equally applicable for transferring vehicles to or from a 
`
`launch platform.  
`
`44. Once  a  recovered  vehicle  has  been  transferred  to  a  refurbishment 
`
`facility, techniques that largely parallel rocket vehicle construction and assembly 
`
`can  be  applied  to  ready  the  vehicle  for  reuse.   Like  rocket  construction,  such 
`
`refurbishment techniques were well developed before the earliest priority date of 
`
`the  ‘321  patent.    For  example,  the  Space  Shuttle  program  and  the  Kistler  K‐1 
`
`programs described above each had techniques and facilities in place to refurbish 
`
`their vehicles.  (Ex. 1005 at 3:49‐56; 26:28‐65; Ex. 1012 at 39‐41.)  
`
`20 
`
`
`
`Space Exploration Technologies; NEW PETITION
`Exhibit 1016
`Page 21 of 142
`
`

`
`Declaration of Marshall H. Kaplan, Ph.D. in Support of 
`Petition for Inter Partes Review of  
`U.S. Patent No. 8,678,321, Claims 1‐13 

`IV.
`
`THE ‘321 PATENT’S DISCLOSED SPACE LAUNCH VEHICLE FLIGHT SEQUENCE 
`A.
`4

This document is available on Docket Alarm but you must sign up to view it.


Or .

Accessing this document will incur an additional charge of $.

After purchase, you can access this document again without charge.

Accept $ Charge
throbber

Still Working On It

This document is taking longer than usual to download. This can happen if we need to contact the court directly to obtain the document and their servers are running slowly.

Give it another minute or two to complete, and then try the refresh button.

throbber

A few More Minutes ... Still Working

It can take up to 5 minutes for us to download a document if the court servers are running slowly.

Thank you for your continued patience.

This document could not be displayed.

We could not find this document within its docket. Please go back to the docket page and check the link. If that does not work, go back to the docket and refresh it to pull the newest information.

Your account does not support viewing this document.

You need a Paid Account to view this document. Click here to change your account type.

Your account does not support viewing this document.

Set your membership status to view this document.

With a Docket Alarm membership, you'll get a whole lot more, including:

  • Up-to-date information for this case.
  • Email alerts whenever there is an update.
  • Full text search for other cases.
  • Get email alerts whenever a new case matches your search.

Become a Member

One Moment Please

The filing “” is large (MB) and is being downloaded.

Please refresh this page in a few minutes to see if the filing has been downloaded. The filing will also be emailed to you when the download completes.

Your document is on its way!

If you do not receive the document in five minutes, contact support at support@docketalarm.com.

Sealed Document

We are unable to display this document, it may be under a court ordered seal.

If you have proper credentials to access the file, you may proceed directly to the court's system using your government issued username and password.


Access Government Site

We are redirecting you
to a mobile optimized page.





Document Unreadable or Corrupt

Refresh this Document
Go to the Docket

We are unable to display this document.

Refresh this Document
Go to the Docket