Przejdź do treści

Wielka rakieta Starship wykonuje pierwszy próbny lot. Wybucha kilka minut po starcie

starship

Firma SpaceX wykonała długo oczekiwany pierwszy lot systemu Super Heavy - Starship. Ważąca ponad 5000 ton konstrukcja wzbiła się w powietrze i osiągnęła wysokość prawie 40 km, ale nie wykonała całego planu testowego.

20 kwietnia 2023 r. firma SpaceX przeprowadziła pierwszą próbę startu rakiety Super Heavy - Starship. Test przeprowadzono z ośrodka rozwoju tej rakiety w Boca Chica w Teksasie. Niestety udało się zaliczyć tylko kilka pierwszych etapów lotu. Rakieta około 2 minuty po starcie zaczęła zbaczać z planowanej trajektorii, a potem weszła niekontrolowany obrót. Parę minut później zdalnie zdetonowano zestaw.


Przebieg testu

Pierwsze odliczanie do startu odbyło się w poniedziałek, 17 kwietnia 2023 r. W końcowej fazie przygotowań, już po zatankowaniu rakiety doszło jednak do zacięcia się jednego z zaworów przy silnikach dolnego stopnia. Zrezygnowano z próby.

spacex
Rakieta Starship kilka sekund przed startem. Źródło: SpaceX.

Kolejny termin testu wyznaczono na 20 kwietnia. Odliczanie przebiegało bardzo sprawnie, a samo tankowanie rakiety rozpoczęło się planowo, nieco ponad 1,5h przed startem. Kolejne kroki przebiegły bez większych problemów. Jedynie na moment przed samym startem na chwilę zatrzymano odliczanie, które jednak potem szybko wznowiono. 8 sekund przed startem rozpoczęła się sekwencja uruchamiania 33 silników Raptor 2 w dolnym stopniu.

O godzinie 15:33 doszło do startu. Dolny stopień zaczął generować ciąg o ekwiwalencie ciężaru około 6700 t, a rakieta po wypuszczeniu przez struktury na wyrzutni startowej zaczęła powoli, majestatycznie wznosić się ku górze.

start

Na samym początku rakiecie udało się przejść newralgiczny etap lotu - opuścić wyrzutnię startową i oddalić się na bezpieczną wysokość. To już według Elona Muska miało być kryterium sukcesu tej misji. Potencjalny wybuch rakiety na stanowisku skutkowałby bardzo dużymi zniszczeniami, opóźniającymi znacząco program.

Potem jednak lot nie przebiegał już zgodnie z planem. Podczas działania dolnego stopnia widać było charakterystyczne zmiany barwy gazów wyrzucanych przez silniki rakietowe członu Super Heavy. W tej fazie lotu utracono najprawdopodobniej 6 z 33 silników. Ich awarie przyczyniły się do późniejszych problemów.

start

Rakieta mimo usterek silników wznosiła się i niecałą minutę po starcie osiągnęła warunki maksymalnego przeciążenia aerodynamicznego. Ważnym aspektem tego testu jest to, że struktury rakiety zdały się wytrzymać ten moment lotu.

silniki
Zbliżenie na silniki dolnego stopnia. Widać, że już minutę po starcie 6 z silników nie działało. Żródło: SpaceX.

Utraty silników w dolnym stopniu doprowadziły do tego, że około 2 minuty po starcie rakieta zboczyła z planowanej trajektorii. W pewnym momencie zaczęła w sposób niekontrolowany obracać się w górnych warstwach atmosfery.

lot
Kamera pokładowa z dolnego stopnia podczas lotu na wysokości ponad 30 km. Widać już niestabilną trajektorię. Choćby po orientacji widocznych śladów odrzutu. Źródło: SpaceX.

Nie doszło do możliwości wykonania separacji górnego stopnia Starship od dolnego Super Heavy. Tak obracający się zestaw, tracący wysokość postanowiono ostatecznie zdalnie zdetonować.

detonacja
Starship po zdalnym zdetonowaniu. Źródło: SpaceX.


Wieloletnia kampania testowa systemu Starship

Starship - znany też jako Super Heavy - Starship (opisując oba stopnie składające się na tą rakietę) - to budowana przez firmę SpaceX rakieta wielokrotnego użytku, zdolna wysyłać na orbitę okołoziemską bardzo dużą masę ładunku (ponad 100 t), a w dalszej przyszłości umożliwiać loty poza bliskie otoczenie Ziemi. Największym celem systemu jest zapewnienie możliwości transportowych do prowadzenia misji załogowych na powierzchnię Marsa, wraz z kolonizacją tej planety w dalekiej perspektywie.

Specjalna wersja rakiety Starship ma zostać wykorzystana w programie księżycowym NASA Artemis. Górny stopień systemu, odpowiednio zmodyfikowany, będzie służył jako lądownik księżycowy dla załogi misji Artemis 3 - pierwszego lotu z lądowaniem człowieka na Księżycu od czasu programu Apollo. 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.

starship
Zestaw Super Heavy - Starship na stanowisku startowym. Źródło: SpaceX.

Projekt rakiety i statku Starship został przedstawiony pierwszy raz na konferencji astronautycznej IAC w 2016 r. W kolejnych latach pomysł mocno się zmieniał. W 2018 r. ogłoszono gruntowne zmiany w koncepcie. Struktura statku zamiast kompozytów węglowych miała wykorzystywać stal nierdzewną.

Już w 2019 r. powstał zminiaturyzowany prototyp górnego stopnia, tzw. Starhopper. Testowano go w niewielkich skokach. W najwyższym locie w sierpniu 2019 r. rakieta osiągnęła 150 m. Tego samego roku powstawały większe prototypy: równolegle w Boca Chica i Cape Canaveral. Ostatecznie zrezygnowano z produkcji na Florydzie. Pierwszy prototyp Mk1 z Boca Chica uległ zniszczeniu podczas testów ciśnieniowych zbiorników na paliwo.

W kolejnych latach rozrastała się fabryka w Boca Chica. W 2020 r. powstawały w niej kolejne prototypy górnego stopnia, czyli Starshipa: SN1, SN3 - zniszczone podczas testów ciśnieniowych, SN4 - który wybuchł po próbnym odpaleniu silnika. Wreszcie w sierpniu 2020 r. Starship SN5 wykonał pierwszy udany lot na wysokość 150 m. Potem we wrześniu podobny sukces osiągnął prototyp SN6.

Kolejne egzemplarze były coraz bardziej zaawansowane. SN8 w grudniu 2020 r. wykonał pierwszy lot testowy na dużą wysokość (około 12 km). Był to pierwszy stopień wyposażony w 3 silniki Raptor (z docelowo 6). 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 przez awarię silników na koniec.

Statek Starship SN9 wykonał podobny lot na wysokość 10 km. Również zademonstrował z powodzeniem wszystkie fazy oprócz lądowania. SN10 był pierwszym statkiem, któremu udało się wystartować, osiągnąć docelową wysokość 10 km i wrócić na Ziemię. Rakieta wróciła w jednym kawałku, ale zbyt duża prędkość przy przyziemieniu spowodowała uszkodzenie zbiornika na metan i późniejszą eksplozję. Starship SN11 powtórzył częściowo sukces poprzedników. W fazie zniżania doszło jednak do awarii silnika i eksplozji wysoko w powietrzu.

Ostatnim testem był ten przeprowadzony w maju 2021 r. Rakieta o oznaczeniu SN15 wzniosła się na wysokość około 10 km, po czym wróciła i po raz pierwszy wylądowała na wyznaczonym lądowisku, nie wybuchając po tym. W każdej kolejnej iteracji statki Starship przechodziły duże zmiany i usprawnienia. Ostatni testowany wcześniej egzemplarz Starship SN15 jako pierwszy posiadał nową generację silników - Raptor 2, dostał też wiele ulepszeń w sekcji silnikowej oraz nową awionikę.


Historia rakiety Starship wykorzystanej w pierwszym locie

W czasie, gdy przygotowywano misję Starshipa SN15 firma SpaceX zaczęła skupiać się na dolnym, większym stopniu rakiety czyli Super Heavy. Powstawały pierwsze prototypy, nieprzeznaczone do lotu a jedynie do rozwoju sposobu produkcji i innych testów. I tak dopiero dolny stopień Super Heavy BN7, który zaczął być budowany w drugiej połowie 2021 r. został mianowany do pierwszej próby lotu.

Stopień ten przechodził rozmaite próby. W kwietniu 2022 r. wykonywano na nim na przykład test napełniania zbiorników. W wyniku testu doszło do jego uszkodzenia. Podobnie w lipcu po raz pierwszy wykorzystano stopień do testu uruchomienia silników bez zapłonu. Po raz pierwszy wykonano taki test ze wszystkimi 33 silnikami zamontowanymi w rakiecie. W trakcie próby doszło do eksplozji pod rakietą, która dokonała również zniszczeń.

starship

Wreszcie w lutym 2023 r. za pomocą tego stopnia przekroczono kolejny kamień milowy projektu. Wykonano statyczny test uruchomienia wszystkich silników w rakiecie na stanowisku startowym. Tym razem test przebiegł poprawnie. Z przygodami przebiegała również kampania startowa górnego stopnia Starship SN24, który został wykorzystany w tym locie.


Podsumowanie

Nieudany test zestawu Super Heavy - Starship na pewno nie przyspieszy jego rozwoju. Należy jednak brać pod uwagę to, że w filozofii firmy SpaceX jest szybka produkcja, częste testowanie i wprowadzanie na bieżąco poprawek. Iteracyjne podejście firmy przyniosło jej wielkie sukcesy, jakim jest na pewno rakieta Falcon 9 - światowy dominator misji orbitalnych oraz fakt, że teraz tylko za pomocą rakiety Falcon 9 i statku Crew Dragon, amerykańscy astronauci mogą niezależnie dostawać się do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Teraz firma przeanalizuje dane z testu, by dokonać niezbędnych poprawek przy kolejnych próbach. W Boca Chica czeka nas intensywne lato. W planach jest budowa systemu zalewania wodą stanowiska pod rakietą, w celu niwelacji skutków wibracji wywoływanych podczas startu. Prace potrwają na pewno wiele miesięcy.

Możemy spodziewać się też w najbliższych miesiącach kolejnych, podobnych testów. W przygotowaniu są dolne stopnie Super Heavy BN9 i BN10 oraz górne Starship SN26 i SN27.

 

 

Na podstawie: SpaceX/NSF/SN

Opracował: Rafał Grabiański
 
 
Na zdjęciu: Rakieta Super Heavy - Strarship na stanowisku startowym przed pierwszym testem lotu. Źródło: SpaceX.

 

Reklama