Przejdź do treści

Udany lot i lądowanie prototypu statku Starship

img

Prototyp rakiety Starship wykonał kolejny test lotu na dużą wysokość. Rakieta o oznaczeniu SN15 wzniosła się na wysokość około 10 km, po czym wróciła i po raz pierwszy miękko wylądowała na wyznaczonym stanowisku.

5 maja 2021 r. firma SpaceX przeprowadziła udany lot testowy prototypu Starship SN15 na wysokość około 10 km. Statek wystartował ze stanowiska suborbitalnego w ośrodku testowym firmy Starbase w Boca Chica w Teksasie. Rakieta osiągnęła zakładany pułap i wykonała poprawnie wszystkie manewry w fazie wznoszenia, a następnie powrotu, zniżania i hamowania aerodynamicznego w locie poziomym.

Wygląda na to, że po raz pierwszy powiodło się w pełni lądowanie rakiety. Starship pod sam koniec lotu uruchomił silniki Raptor, przeszedł z ułożenia poziomego na pionowe i miękko wylądował na wyznaczonym stanowisku nieopodal miejsca startu.

Starship SN15 zrealizował cele lotów, podobne do tych, które były stawiane jego poprzednikom. Sprawdzono działanie trzech silników Raptor w locie atmosferycznym, przetestowano manewry rakiety, w których używa się aktywnie jej powierzchni aerodynamicznych i wreszcie przeprowadzono udane lądowanie – coś czego nie udało się zrobić w przypadku poprzednich lotów.

Starship SN15 to pierwszy prototyp Starshipa z dużą liczbą wprowadzonych poprawek. W stosunku do statków SN8–SN11, ten egzemplarz został wyposażony w silniki Raptor nowej iteracji, usprawnienia widoczne w sekcji silnikowej czy nową awionikę.

Pierwszy lot pełnoskalowego prototypu rakiety Starship (o oznaczeniu SN8) został przeprowadzony w grudniu 2020 r. 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.

3 marca 2021 r. Starship SN10 wykonał pierwsze częściowo udane lądowanie. Rakieta wróciła na lądowisko i stanęła pionowo w wyznaczonej strefie. Niestety, zbyt duża prędkość pionowa przyziemienia spowodowała uszkodzenie statku, które zakończyło się ostatecznie wybuchem.

30 marca 2021 r. wykonano test rakiety Starship SN11. Lot miał podobny profil co wcześniejsze próby, był jednak wykonywany w warunkach bardzo złej widoczności. Wznoszenie do wysokości 10 km, a następnie zniżanie i lot poziomy zostały wykonane. Jednak około 6 minut po starcie, w momencie ponownego uruchomienia silników Raptor do lądowania, doszło do awarii i rakieta eksplodowała w powietrzu.


Przebieg testu

Starship SN15 trafił na suborbitalne statnowisko startowe w Boca Chica w pierwszej połowie kwietnia. Jeszcze przed instalacją silników Raptor przeprowadzono na rakiecie ciśnieniowy test zbiorników. Potem po montażu wszystkich trzech silników wykonano ich udane statyczne odpalenie.

Pod koniec kwietnia wykonano jeszcze jedno statyczne odpalenie testowe, tym razem jednak tylko pojedynczego silnika. Początkowo próbę SN15 planowano przeprowadzić 30 kwietnia. Z powodu błędu w oprogramowaniu rakiety zdecydowano się przesunąć start na wtorek, 4 maja. Wtorkową próbę przesunięto podczas przygotowań na środę. Środowy lot przeprowadzono już po północy w czwartek czasu polskiego.

Rakieta wystartowała 6 maja o 0:24 czasu polskiego. 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.

img

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.

img

Po hamowaniu aerodynamicznym Starship ponownie uruchomił trzy silniki Raptor i tuż przed przyziemieniem zaczął obracać się do pozycji pionowej. Na końcu, tuż przed lądowaniem, wyłączono jeden z silników i pozostawiono tylko dwa uruchomione w ostatniej fazie.

Rakieta wylądowała miękko w wyznaczonym obszarze lądowiska i stanęła stabilnie na rozłożonych tuż przed przyziemieniem nogach. Tuż po wylądowaniu doszło do niewielkiego pożaru blisko sekcji silnikowej rakiety, ogień był utrzymywany przez wypuszczany przez rakietę metan. Kilka minut po wylądowaniu gaszące systemy naziemne zdołały jednak opanować pożar.

img


Czym jest Starship?

Image
img

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 ma też zostać wykorzystany przez NASA w programie Artemis jako lądownik księżycowy dla załogi, dla misji Artemis 3 – powrotu człowieka na Księżyc. SpaceX wraz z dwoma innymi konsorcjami dostał w 2020 r. kontrakt na rozwój tej koncepcji. W kwietniu 2021 r. NASA rozstrzygnęła konkurs i do fazy budowy i realizacji bezzałogowej misji demonstracyjnej, a następnie lotu załogowego wyznaczyła SpaceX. Wygrana w konkursie została oprotestowana przez konkurentów i w tej chwili czekamy na rozstrzygnięcie tych skarg.

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

Image
starship

Źródło: SpaceX.

Projekt Starship został przedstawiony szczegółowo po raz pierwszy podczas konferencji IAC w 2016 r. W kolejnych latach projekt dynamicznie ewoluował. Pod koniec 2018 r. 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 r. zbudowano zminiaturyzowany prototyp rakiety, nazwany Starhopper. Testowano go w niewielkich skokach. W najwyższym locie w sierpniu 2019 r. rakieta osiągnęła 150 m.

Latem 2019 r. 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 r. SN4 również eksplodował po próbnym odpaleniu silnika, a wybuch był rezultatem błędów w procedurach testowych.

W sierpniu 2020 r. 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 r. 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.

Lot Starship SN11 był przeprowadzony w warunkach złej widoczności. Prototyp znowu wzbił się w powietrze, osiągnął zakładany pułap i rozpoczął zniżanie. Niestety podczas ponownego odpalania silników Raptor w przygotowaniu do spionizowania rakiety i wylądowania doszło do awarii, w wyniku której prototyp eksplodował i spadł na ziemię w częściach.


Starship na orbitę tego lata i na Księżyc w 2024 r.?

Image
img

Źródło: SpaceX.

SpaceX chce wykonać pierwszy lot orbitalny systemu Starship do 1 lipca 2021 r. Cel ten nawet pomimo dzisiejszego sukcesu wydaje się jednak mało prawdopodobny. Do jego realizacji potrzeba prototypu Starshipa z pełną zabudowaną połową w płytki osłony termicznej. Do takiego lotu potrzebny będzie też gotowy egzemplarz dolnego stopnia Super Heavy.

Pierwszy prototyp rakiety Super Heavy o oznaczeniu BN1 został zbudowany, ale służył jedynie testom konstrukcyjnym i nie wykonano na nim żadnych testów przygotowań do lotu (nawet nie sprawdzono go pod względem ciśnieniowym).

Trwa budowa prawdopodobnie testowych zbiorników paliwowych BN2 i BN2.1 i wygląda na to, że dopiero egzemplarz o oznaczeniu BN3 będzie pełnowymiarowym prototypem. Dziennikarze podejrzewają, że właśnie BN3 i Starship SN20 zostaną wykorzystane do testowego lotu na orbitę. To właśnie sekcje Starshipa SN20 posiadają cały bok wypełniony płytkami osłony termicznej.

W fabryce prototypów Starship w Boca Chica na ukończeniu jest podobny do SN15 prototyp SN16. Są też widoczne części kolejnych egzemplarzy SN17, SN 18 i SN19.

Postępują też prace nad orbitalnym stanowiskiem startowym w Boca Chica. Na platformie zostanie zbudowana mierząca około 152 m wieża, na której w przyszłości znajdzie się dźwig i ramiona do wyłapywania wracających dolnych stopni Super Heavy. Stanowisko powinno być wstępnie gotowe do użytku jeszcze tego lata.

Paliwa napędowego do rozwoju Starshipa dał na pewno wygrany kontrakt dla NASA. Amerykańska agencja kosmiczna zdecydowała, że powrót człowieka na Księżyc zrealizuje SpaceX z księżycową wersją rakiety Starship. Firma otrzymała komercyjny kontrakt opiewający na 2,91 mld dolarów na projekt, budowę i realizację dwóch misji demonstracyjnych.

 

Na podstawie: SpaceX/NSF

Opracował: Rafał Grabiański
 
 
Na zdjęciu: Rakieta Starship SN11 wracająca na Ziemię podczas lotu testowego. Źródło: SpaceX.

Reklama