Firma SpaceX wykonała kolejny lot testowy prototypu rakiety Starship. Egzemplarz o oznaczeniu SN11 wykonał udany lot w górę, ale eksplodował w czasie zniżania i przygotowania do lądowania.
30 marca 2021 r. firma SpaceX przeprowadziła testowy lot prototypu Starship SN11 na wysokość około 10 km. Statek wystartował, osiągnął zakładany pułap i wykonał poprawnie większość manewrów w locie. Znowu nie udało się jednak lądowanie. Tym razem rakieta wybuchła prawdopodobnie tuż po uruchomieniu silników na początku manewru lądowania.
Celem lotu Starship SN11 podobnie jak jego poprzedników było sprawdzenie działania trzech silników Raptor w locie atmosferycznym, test manewrów rakiety przy używaniu jej powierzchni aerodynamicznych i bezpieczne lądowanie - coś czego nie udało się zrealizować w poprzednich misjach.
Pierwszy lot pełnoskalowego prototypu rakiety Starship (o oznaczeniu SN8) został przeprowadzony w grudniu 2020 roku. Kolejna rakieta Starship SN9 wykonała próbę w lutym 2021 r. W obu przypadkach udało się zademonstrować z powodzeniem wykonanie większości elementów lotu suborbitalnego. Jednak zarówno SN8 jak i SN9 rozbiły się podczas lądowania.
Dopiero SN10 wykonał pierwsze częściowo udane lądowanie. Rakieta wróciła na lądowisko, w ostatniej fazie zniżania działała z jednym włączonym silnikiem. W końcu stanęła pionowo w wyznaczonej strefie. Niestety zbyt duża prędkość pionowa przyziemienia spowodowała uszkodzenie struktury statku i doprowadziła do wycieku metanu, który zakończył się wybuchem około 10 minut po wylądowaniu.
Rakieta SN11 wykorzystana w omawianym tutaj teście nie różni się zbytnio od poprzedniczki. Jedyną widoczną na pierwszy rzut oka zmianą było wykonanie ostatniej fazy zniżania na dwóch uruchomionych silnikach Raptor w przeciwieństwie do jednego w poprzednim locie.
Przebieg testu
Starship SN11 przechodził podobną kampanię testową co poprzednicy. Przed lotem odbyła się próba ciśnieniowa, a 22 marca odpalono trzy silniki Raptor w statycznym teście na stanowisku startowym. Test ten został jednak przerwany i nastąpiła konieczność dokonania napraw w jednym z silników.
Statyczne odpalenie testowe musiało zostać po tych naprawach powtórzone i stało się to rankiem 26 marca. Prawidłowe dane z próby umożliwiły rozpoczęcie przygotowań do lotu jeszcze tego samego dnia. Odliczanie jednak przerwano i start przełożono na następny tydzień.
W końcu do próby doszło 30 marca. Rakieta wystartowała o 15.00 czasu polskiego. Z kamer naziemnych nie było dużo widać z uwagi na bardzo gęstą mgłę.
Źródło: SpaceX.
Źródło: SpaceX.
Tak jak miało to miejsce w poprzednich próbach, i tym razem rakieta wznosiła się do góry początkowo na trzech silnikach Raptor. W dalszej fazie na dwóch silnikach i na końcu na jednym.
Źródło: SpaceX.
Źródło: SpaceX.
Po około 4 minutach od startu rakieta wspięła się na docelową wysokość 10 km i zaczęła obniżać swój lot, wykonując przy tym manewr "belly flop", w którym rakieta zwróciła się poziomo do kontrolowanego zniżania aerodynamicznego.
5 minut i 49 sekund po starcie, tuż po uruchomieniu silników Raptor do manewru lądowania, kamera umieszczona w sekcji silnikowej zamarzła przedstawiając taki ostatni obraz z lotu:
Źródło: SpaceX.
Niestety kamery naziemne nie pokazały, w którym momencie manewru lądowania doszło do uszkodzenia rakiety. Elon Musk - założyciel firmy SpaceX - napisał później na Twitterze, że podczas wznoszenia jeden z silników Raptor miał problemy i później nie uzyskał prawidłowego ciśnienia w komorze spalania podczas uruchomienia przy próbie lądowania, ale teoretycznie nie było to konieczne do udanego wykonania manewru.
Looks like engine 2 had issues on ascent & didn’t reach operating chamber pressure during landing burn, but, in theory, it wasn’t needed.
— Elon Musk (@elonmusk) March 30, 2021
Something significant happened shortly after landing burn start. Should know what it was once we can examine the bits later today.
Musk dodał, że coś poważnego zdarzyło się tuż po uruchomieniu silników do lądowania.
Czym jest Starship?
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.
Podczas gdy agencja NASA mówi o misji załogowej na powierzchnię Czerwonej Planety w latach 30. albo nawet 40., SpaceX utrzymuje, że chce rozpocząć loty z ludźmi na pokładzie w kierunku Marsa jeszcze w tym dziesięcioleciu.
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
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.
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.
Egzemplarz SN10 również został utracony podczas próbnego lotu na wysokość 10 km. Tym razem jednak wylądował w jednym kawałku, ale zbyt duża prędkość przyziemienia doprowadziła do wycieku metanu i późniejszej eksplozji.
Pierwszy lot orbitalny w czerwcu?
Źródło: SpaceX.
Następnym egzemplarzem Starshipa, który oczekuje na swój lot jest SN15. Posiada on wiele udoskonaleń (Elon Musk stwierdził, że kilkaset), które pozwolą na wykonanie kolejnych celów testowych. Nie wiemy czy rakieta ta wejdzie na większą wysokość czy może wykona podobny profil lotu co poprzedniczki.
W ubiegłym tygodniu w budynku High Bay połączone zostały sekcje zbiornikowe rakiety Super Heavy - dolnego stopnia systemu Super Heavy - Starship. Spodziewaliśmy się, że w najbliższych tygodniach ten gigantyczny człon zostanie przetransportowany na stanowisko startowe, gdzie przejdzie testy: kriogeniczne testy ciśnieniowe i być może statyczne odpalenia silników. Dziś wiemy już, że pierwszy egzemplarz Super Heavy BN1 zostanie porzucony, nie będzie wykonywał lotu, a jedynie stanowił prototyp do sprawdzenia konstrukcji i testów operacji naziemnych i produkcji.
W budowie jest już egzemplarz BN2, który ma już wykonać testowy skok, a być może mieć możliwość nawet samodzielnego lotu na orbitę. Według Muska powinien on trafić na budowane w Boca Chica orbitalne stanowisko testowe do końca kwietnia.
BN1 is a manufacturing pathfinder, so will be scrapped. We learned a lot, but have already changed design to BN2.
— Elon Musk (@elonmusk) March 30, 2021
Goal is to get BN2 with engines on orbital pad before end of April. It might even be orbit-capable if we are lucky.
Na terenie kompleksu Boca Chica dostrzeżono też budujące się kolejne egzemplarze górnych stopni: SN16, SN17, SN18, SN19 oraz SN20. SN20 wraz z przyszłym prototypowym członem dolnym BN3 ma wykonać pierwszą próbę lotu orbitalnego. Elon Musk zapowiedział że lot ten planowany jest na czerwiec 2021 roku.
Oprócz prac nad kolejnymi egzemplarzami rakiet postępuje rozbudowa infrastruktury naziemnej. Budowane jest ciągle stanowisko do lotów orbitalnych oraz rozbudowana jest farma zbiorników paliwowych. Według Muska do przyszłego roku na terenie poligonu testowego firmy w Boca Chica powinno otworzyć się kilka tysięcy nowych miejsc pracy.
Opracował: Rafał Grabiański
Na podstawie: SpaceX/NSF
Na zdjęciu: Rakieta Starship SN11 wracająca na Ziemię podczas lotu testowego. Źródło: SpaceX.
