Elon Musks succeskriterier for Starship-testflyvning: "Spænd ikke affyringsrampen op"

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

SpaceX's fuldt brændte Starship og Super Heavy booster under det første opsendelsesforsøg mandag den 17. april. Kredit: SpaceX

Elon Musk, SpaceX's grundlægger og administrerende direktør, gjorde sit bedste for at sætte lave forventninger på vej ind i den første testflyvning af den gigantiske Super Heavy booster og Starship-raket i denne uge.

"Jeg ville betragte alt, der ikke resulterer i ødelæggelsen af selve affyringsbeslaget ... for at være en sejr," sagde Musk søndag aften i et Twitter Spaces-møde med sine abonnenter.

SpaceX's første forsøg på at starte den første fuldskala testflyvning af Starship-raketten fra Texas blev afbrudt den 17. april af en frossen ventil i tryksystemet til løfterakettens første trin.

SpaceX-lanceringsteamet fyldte mandag omkring 10 millioner pund metan og flydende oxygen i den næsten 400 fod høje (120 meter) raket. Men efter at ventilproblemet dukkede op, blev lanceringsforsøget reelt endnu en generalprøve. Nedtællingen fortsatte indtil T-40 sekunder, hvor SpaceX stoppede uret og begyndte procedurer for at dræne rakettens voluminøse drivmiddeltanke.

SpaceX-teknikere brugte de sidste par dage på at arbejde rundt i bunden af Super Heavy-boosteren ved at bruge mobile lifte og bomme til at nå forskellige dele af den næsten 30 fod i diameter (9 meter brede) raket. Jordhold installerede også stilladser for at få adgang til rakettens 33 Raptor-motorer i bunden af Super Heavy-boosteren.

Som forberedelse til den næste nedtælling forventedes mere end 100 tankbiler at levere frisk flydende nitrogen, flydende ilt og metan til SpaceX-lanceringsstedet, kaldet Starbase. Nitrogenet bruges til at køle drivmidlerne til superkolde temperaturer, før de pumpes ind i raketten.

Super Heavy boosterens 33 motorer vil generere mere end 16 millioner pounds af tryk ved fuld gas, hvilket gør Super Heavy og Starship-fartøjet til den mest kraftfulde raket i historien med omkring dobbelt så stor kraft som NASAs Saturn 5-måneraket fra Apollo-programmet og nyere Space Launch System måneraket til Artemis-programmet.

Der er en god chance for, at noget går galt, før testflyvningen når sin fulde 90-minutters varighed, ifølge Musk.

"Jeg gætter på, at jeg bare vil sætte forventningerne lavt," sagde Musk søndag. »Hvis vi kommer langt nok væk fra affyringsrampen, før noget går galt, vil jeg betragte det som en succes. Bare lad være med at sprænge affyringsrampen."

Super Heavy vil også overgå drivkraften fra Sovjetunionens N1 løfteraket, som havde 30 motorer med 10 millioner punds trykkraft. N1 nåede dog aldrig plads på nogen af sine fire testflyvninger mellem 1969 og 1972.

"Jeg er værd at huske på, at den russiske N1-raket, som er den nærmeste sammenligning med Starship, havde en række fejl og aldrig nåede kredsløb," sagde Musk. "Og det var, da Sovjetunionen var på toppen af raketkapaciteten med "A"-holdet, med maksimal stok, maksimal gulerod, hvilket betyder, at du vil være Sovjetunionens helt, hvis det lykkedes, eller afsted til Gulag, hvis du ikke gør det. . Så maksimal motivation, A-plus holdet, og de fejlede stadig. Det er værd at holde det i perspektiv.”

SpaceX's gigantiske løfteraket i rustfrit stål tårner sig op over kystnære vådområder og børsteland i det sydlige Texas, kun få miles nord for den mexicanske grænse. Super Heavy boosteren har gitterfinner og chines, eller små aerodynamiske fremspring, for at hjælpe raketten under nedstigningen tilbage til Jorden for genopretning og genbrug.

En kontrolleret vandlanding af Super Heavy-boosteren i Den Mexicanske Golf er et mål for den kommende testflyvning, som nu skal sprænges af sted under et 62-minutters opsendelsesvindue, der åbner kl. 8:28 CDT (9:28 am EDT; 1328) UTC) torsdag.

Et billede af de 33 Raptor-motorer på SpaceX's Super Heavy booster. Kredit: SpaceX

Over Super Heavy sidder selve Starship-køretøjet med artikulerende finner og varmeskjoldfliser for at beskytte rakettens metalliske struktur mod de brændende temperaturer, når det kommer tilbage gennem atmosfæren.

Til den første integrerede testflyvning af denne nye raket er Starship blot en prototype uden nogen operativ nyttelast at installere i rummet. Faktisk, selvom alt går efter planen, vil stjerneskibet ikke nå kredsløbshastighed, og vil i stedet genindtræde og påvirke Stillehavet nord for Hawaii efter næsten en hel omgang rundt om Jorden.

SpaceX ønsker til sidst at genoprette og genbruge begge stadier af Starship-raketten. Virksomheden har en ambition om på sigt at udføre daglige opsendelser af denne gigantiske raket, med opsendelsesfaciliteter i Texas og Florida enten i drift eller under opførelse.

Kommercielle satellitter, såsom dem til SpaceX's eget Starlink-internetnetværk, kunne være blandt de første nyttelaster til at flyve på Starship. NASA har også en kontrakt med SpaceX om at udvikle et derivat af Starship-raketten som en menneskevurderet lander til Artemis-måneprogrammet. Det vil kræve, at SpaceX tester ny og uafprøvet teknologi til tankning i kredsløb.

SpaceX siger, at det første forsøg på at opsende et stjerneskib i rummet først og fremmest er en læringsøvelse. SpaceX er i de sidste faser af at samle nye Super Heavy boostere og Starships i Texas til flere testlanceringer i de kommende måneder, forudsat at Starbase affyringsrampen ikke er væsentligt beskadiget på denne uges testflyvning.

"Det kan tage os et par spark af dåsen her, før vi når kredsløb, og så ud over at nå kredsløb, er vi nødt til at bringe boosteren tilbage og lande," sagde Musk. "Vi er nødt til at bringe skibet tilbage og lande. Og for at genanvendeligheden skal være hurtig, skal den lande, hvor den lettede, fordi det er ekstremt svært at transportere dette gigantiske dyr rundt."

Musk sagde, at han tror, at SpaceX kan have Super Heavy og Starship-raketterne genanvendelige og hurtigt genanvendelige om to eller tre år. Virksomheden ønsker i sidste ende at pensionere Falcon-raketfamilien og Dragon-rumfartøjet til fordel for Super Heavy og Starship, selvom Falcon og Dragon forventes at forblive i tjeneste med opsendelsesmandskab og fragt rumstationen indtil slutningen af 2020'erne.

"Dette er virkelig den slags første skridt i en meget lang rejse, der vil kræve mange, mange flyvninger," sagde Musk mandag. "For dem, der har fulgt historien om Falcon 9, og faktisk Falcon 1, og vores forsøg på genanvendelighed, tror jeg, at det kunne have været tæt på 20 forsøg, før vi rent faktisk genfandt en etape. Og så skulle der mange flere flyvninger til, før vi havde genbrugbarhed, der var meningsfuld, hvor vi ikke behøvede at bygge hele raketten om.”

Efter at have ryddet sit næsten 500 fod høje affyringsrampetårn, vil Super Heavy og Starship styre på en bane østpå fra Starbase over den Mexicanske Golf. Raketten vil overgå lydens hastighed og maksimale aerodynamiske tryk på mindre end et minut, når Starship vil udholde de hårdeste strukturelle belastninger af sin opstigning til rummet.

Musk sagde, at SpaceX eftermonterede den første flyaflæste Super Heavy booster, kaldet Booster 7, med afskærmning for at beskytte sine motorer mod fejl i nærliggende motorer.

"Dette er meget vigtigt, for hvis du har 33 motorer, og hvis en af dem går galt, er det som at have en kasse med granater, virkelig store granater," sagde Musk.

"Det er både blast-afskærmning og varmeafskærmning i bunden af Booster 7, fordi vi indså, at den oprindelige afskærmning, vi havde, bare var alt for svag," sagde Musk. "Vi har adskilt Booster 7 og sat den sammen igen så mange gange, det er en håndværksraket ... Så vi vil bare have den til at lette og gå videre til Booster 9 (den næste flyveværdige Super Heavy booster)."

De 33 motorer på Super Heavy-boosteren vil slukke næsten tre minutter inde i flyvningen, hvilket gør, at booster-fasen falder væk fra Starship-øverste trin. Så vil Raptor-motorerne på Starship-køretøjet antændes og skyde for første gang i det luftløse tomrum af rummet for at begynde en planlagt seks og et halvt minuts forbrænding for at accelerere til en hastighed tæt på orbitalhastigheden.

Stjerneskibets kredsløb forventes at være elliptisk eller langstrakt i form med et højdepunkt, eller apogeum, næsten 150 miles (250 kilometer) over Jorden og et lavpunkt, eller perigeum, i en højde inde i Jordens atmosfære.

Efter at have adskilt sig fra Starship-køretøjet omkring tre minutter efter afgang, vil Super Heavy-boosteren genantænde nogle af sine 33 motorer for at annullere dens downrange-hastighed for en "boost-back"-forbrænding. Da raketten falder mod Den Mexicanske Golf, vil den blive programmeret til at tænde en delmængde af dens motorer igen, lige før den når havet for at bremse for et kontrolleret splashdown.

morgendagens #Stjerneskib bane.
Tal ved siden af positioner er minutter efter lancering.

Ingen sigtbarhed efter opsendelse (passager over land er enten i dagslys eller jordskygge).
Men den tilbagevendende ildkugle vil være synlig fra Hawaii. pic.twitter.com/EyeJEhvVuD

— Dr. Marco Langbroek (@Marco_Langbroek) April 16, 2023

Begge stadier af Starship-køretøjet bruger et autogent tryksystem, hvor opvarmet ilt og metan ledes tilbage til drivmiddeltankene i en gasformig tilstand for at levere tryk, hvilket sikrer, at det flydende oxidationsmiddel og brændstof flyder jævnt ind i Raptor-motorerne. Musk sagde søndag aften, at en udfordring i Starship-designet er at sikre, at trykgasserne ikke bliver kolde nok til at blive flydende i tankene.

Stjerneskibsfartøjet vil kysse verden rundt og flyve over Floridas strædet, Atlanterhavet, Afrika, Det Indiske Ocean, Indonesien og Stillehavet før en brændende genindtræden i atmosfæren nord for Hawaii. SpaceX håber at indsamle data under skibets genindsejling, men Starship-køretøjet vil ikke udføre nogen fremdrivende landingsmanøvrer og vil derfor ikke blive gendannet intakt.

Begge stadier af Starship-raketvognen er designet til at være fuldt genbrugelige, et skridt fremad fra SpaceX's delvist genanvendelige Falcon 9 og Falcon Heavy-raketter, som kræver helt nye øvre etaper på hver flyvning.

SpaceX's koncept for gendannelse af Super Heavy-boosteren involverer at fange den med artikulerende "spisepinde"-arme på affyringstårnet. Stjerneskibet vil også bruge sine motorer til at vende tilbage gennem atmosfæren og lande tilbage på Jorden eller nå overfladen af andre planetariske kroppe som månen eller Mars. Den første Starship orbital testflyvning vil dog ikke omfatte nogen genopretning og genbrugsforsøg.

E-mail forfatteren.

Følg Stephen Clark på Twitter: @StephenClark1.