Rakieta Starship firmy SpaceX wykonała trzeci lot testowy na dużą wysokość. Po raz pierwszy wróciła na lądowisko i miękko wylądowała. Doszło jednak do uszkodzeń, które spowodowały jej wybuch.
Artykuł będzie aktualizowany
3 marca 2021 roku firma SpaceX przeprowadziła trzeci wysoki lot testowy prototypu statku Starship. Rakieta wystartowała poprawnie, osiągnęła zakładaną wysokość 10 km i wróciła na Ziemię. Pierwszy raz powiodło się lądowanie pojazdu po takim locie.
Tak jak przy poprzednich próbach, również teraz celem było sprawdzenie działania trzech silników Raptor w locie, test kontroli lotu przy pomocy powierzchni aerodynamicznych i sprawdzenie manewru lądowania poprzez połączenie techniki poziomego opadania z oporem aerodynamicznym i późniejszego obrotu do pionowego przyziemienia na silnikach rakietowych.
W poprzednich lotach prototypów Starship SN8 w grudniu 2020 roku i Starship SN9 na początku lutego 2021 roku udało się zademonstrować z powodzeniem wykonanie większości elementów lotu suborbitalnego na taką wysokość. W obu sytuacjach rakieta rozbiła się jednak przy lądowaniu. W przypadku egzemplarza SN8 silniki wyłączyły się przedwcześnie z powodu zbyt niskiego ciśnienia w nosowym zbiorniku paliwa, z którego Starship korzysta podczas lądowania. Powodem nieudanego lądowania Starshipa SN9 było uszkodzenie jednego z silników podczas manewru „belly flop”, kiedy rakieta z pionowego lotu przechodzi do poziomego opadania.
Przebieg testu
Statek Starship SN10 oczekiwał już na platformie startowej podczas lotu poprzedniego prototypu, SN9. Przed dzisiejszym lotem SN10 przeszedł w lutym dwa próbne statyczne odpalenia silników.
Po pierwszym teście silników zdecydowano wymienić jeden z nich. Drugi test przebiegł już poprawnie i początkowo datę startu wyznaczono na 1 marca 2021 roku. Została ona jednak przesunięta później o dwa dni, z powodu niekorzystnych prognoz pogodowych.
Start przeprowadzono 3 marca (czasu lokalnego). Pierwsza próba została przerwana chwilę po uruchomieniu silników. Powodem były zbyt restrykcyjne limity na ciąg silników Raptor. Jeden z nich je przekroczył. Postanowiono nieznacznie poszerzyć margines i przeprowadzić drugą próbę.
Starship SN10 przed startem. Źródło: SpaceX.
Rakieta wystartowała ostatecznie o 0.25 czasu polskiego (już 4 marca). Pionowy lot przebiegał prawidłowo. Tak jak w poprzednich dwóch testach, również teraz, wraz ze wzrostem wysokości wyłączane były kolejne z trzech silników. Rakieta po jakimś czasie wznosiła się za pomocą pary silników Raptor, a potem była napędzana już tylko przez pojedynczy silnik.
Źródło: SpaceX.
Po osiągnięciu wysokości około 10 km wyłączony został ostatni silnik, a statek wykonał manewr przewrócenia się poziomo („belly flop”). Rozpoczęła się faza lotu z hamowaniem aerodynamicznym i sterowanym lotem do miejsca lądowania.
Źródło: SpaceX.
Po hamowaniu aerodynamicznym Starship ponownie uruchomił dwa silniki Raptor i tuż przed przyziemieniem zaczął obracać się do pozycji pionowej.
Tym razem zastosowano inne podejście do lądowania. Zamiast uruchamiać tylko dwa silniki przed przyziemieniem, aktywowano wszystkie trzy. I na końcu, tuż przed lądowaniem, wyłączono dwa, pozostawiając tylko jeden uruchomiony w ostatniej fazie.
Rakieta wylądowała miękko w wyznaczonym obszarze lądowiska, jednak nie stanęła stabilnie na nogach. Widać było też pożar i prawdopodobnie wyciek metanu, wynikający z uszkodzenia strukturalnego.
Starship SN10 po wylądowaniu. Źródło: SpaceX.
Około 10 minut po wylądowaniu statek wybuchł i większa jego część jeszcze raz wzbiła się w powietrze.
Czym jest Starship?
Starship SN8 na stanowisku startowym. Źródło: SpaceX.
Starship to górny stopień i jednocześnie statek kosmiczny superciężkiego systemu rakietowego Super Heavy – Starship, budowanego przez firmę SpaceX. Starship ma być stopniem wielokrotnego użytku, wykorzystywanym do wynoszenia bardzo dużej ilości ładunków na orbitę, a w niedalekiej przyszłości – również do lotów poza bliskie otoczenie Ziemi. Firma SpaceX planuje wykorzystywać statki Starship do ambitnego celu lotów załogowych na powierzchnię Marsa, wraz z kolonizacją tej planety w dalekiej perspektywie.
Specjalny statek Starship może też być wykorzystany przez NASA w programie Artemis jako lądownik księżycowy dla załogi (SpaceX wraz z dwoma innymi konsorcjami dostał w 2020 roku kontrakt na rozwój tej koncepcji). Za pomocą systemu Starship planowany jest też w najbliższych latach załogowy oblot Księżyca w ramach akcji Dear Moon, której inicjatorem jest japoński miliarder Yusaku Maezawa.
Historia testów
Starship SN8 podczas lotu testowego. Źródło: SpaceX.
Projekt Starship został przedstawiony szczegółowo po raz pierwszy podczas konferencji IAC w 2016 roku. W kolejnych latach projekt dynamicznie ewoluował. Pod koniec 2018 roku założyciel i główny inżynier firmy SpaceX – Elon Musk – ogłosił gruntowne zmiany w konstrukcji. Początkowo do budowy struktury Starshipa miały być wykorzystane kompozyty węglowe, ale ostatecznie postawiono na stal nierdzewną.
Wiosną 2019 roku zbudowano zminiaturyzowany prototyp rakiety, nazwany Starhopper. Testowano go w niewielkich skokach. W najwyższym locie w sierpniu 2019 roku rakieta osiągnęła 150 m.
Latem 2019 roku budowane były dwa kolejne prototypy Starshipa: Mk1 w ośrodku Boca Chica w Teksasie i Mk2 w Cocoa w pobliżu kosmodromu Cape Canaveral na Florydzie. Budowę Mk2 ostatecznie zarzucono. Mk1 doczekał się ukończenia i uległ zniszczeniu podczas ciśnieniowych testów zbiorników na paliwo.
Kolejne egzemplarze powstawały już tylko w rozrastającej się fabryce w Boca Chica. Kolejne prototypy: rakiety SN1 i SN3 zostały zniszczone podczas kriogenicznych testów ciśnieniowych w pierwszej połowie 2020 roku. SN4 również eksplodował po próbnym odpaleniu silnika, a wybuch był rezultatem błędów w procedurach testowych.
W sierpniu 2020 roku Starship SN5 wykonał udany lot na wysokość 150 m. Był to pierwszy lot pełnoskalowego prototypu tej rakiety. Na początku września podobną misję zrealizował egzemplarz o oznaczeniu SN6.
Starship SN5 podczas testowego lotu. Źródło: SpaceX.
Kolejny zbudowany Starship miał oznaczenie SN8. Był to pierwszy statek, który wyposażono w sterowane powierzchnie aerodynamiczne do kontrolowania orientacji w locie i hamowania aerodynamicznego. Był to też pierwszy prototyp, w którym zamontowano 3 silniki Raptor (docelowo Starship ma być wyposażony w 6 jednostek – 3 silniki dostosowane do działania na niskich wysokościach i 3 zoptymalizowane pod pracę w próżni).
SN8 9 grudnia 2020 roku wykonał pierwszy testowy lot na dużą wysokość (do ok. 12 km). Start i lot w górę przebiegły pomyślnie. Rakieta osiągnęła zaplanowaną wysokość. Udały się też manewry kontrolowanego obrotu do poziomego opadania i hamowanie aerodynamiczne podczas powrotu na Ziemię. W ostatniej fazie lądowania rakieta z powodzeniem obróciła się pionowo, jednak statkowi nie udało się wylądować. Silniki przestały działać zbyt wcześnie z powodu zbyt niskiego ciśnienia w dodatkowym zbiorniku paliwa, umieszczonym w sekcji nosowej rakiety.
Statek Starship SN9 wykonywał bardzo podobny profil lotu, co poprzednik. Tym razem jednak na nieco mniejszą wysokość – 10 km. I w tym przypadku wszystkie fazy lotu wyglądały na udane, z wyjątkiem lądowania. Jeden z silników Raptor, używany do przyziemienia, nie uruchomił się poprawnie – został prawdopodobnie uszkodzony we wcześniejszej fazie lotu.
Starship SN9 podczas próby powrotu i lądowania. Źródło: SpaceX.
Kolejne prototypy w kolejce
W ośrodku firmy SpaceX w Boca Chica w Teksasie trwa praca nad kolejnymi prototypami rakiety Starship i dolnego stopnia Super Heavy.
Prototypy Starship SN9 i SN10 na stanowiskach startowych w lutym 2021 roku. Źródło: SpaceX.
W budynku pionowej integracji High Bay na swoją kolej oczekuje w pełni złożony prototyp SN11. Następny w kolejce jest Starship SN15 (wersje 12-14 zostały porzucone). W Starshipie SN15 została najprawdopodobniej zastosowana cieńsza, 3-mm warstwa stali w strukturze statku. Trwa też budowa kolejnych rakiet: Starship SN16, SN17 oraz SN18.
Postępują też prace przy prototypach dolnych stopni. Pierwszy egzemplarz o oznaczeniu BN1 oczekuje na złożenie. W fabryce zauważono też elementy przeznaczone dla kolejnego prototypu, BN2.
Opracował: Rafał Grabiański
Na podstawie: SpaceX
Na zdjęciu: Rakieta Starship SN10 po wylądowaniu. Źródło: SpaceX.
