Podsumowanie roku, czyli wieża łapiąca, rozbudowa Starbase i uroki biurokracji

​

​

Ostatnie pół roku w Teksasie upłynęło pod znakiem intensywnego rozwijania przez SpaceX infrastruktury naziemnej. Równolegle do całodobowej pracy ekip konstrukcyjnych, dział prawno-administracyjny firmy walczy z przeciwnościami legislacyjnymi, dążąc do uzyskania od Federalnej Administracji Lotnictwa licencji na próbny, orbitalny lot Starshipa (formalności w tym zakresie mają szansę zakończyć się jeszcze w tym roku).

​

W kolejnych akapitach:

• budowa awangardowej wieży startowo-łapiącej;

• iteracyjny rozwój Raptora i kłopoty na linii produkcyjnej;

• kluczowe zmiany projektowe Starshipa (9 silników zamiast 6);

• status testów prototypowego statku (S20) oraz mającego wynieść go na orbitę boostera (B4);

• pominięcie S21 i prawdopodobnie dwóch boosterów (B5 i B6);

• inwestycje w dodatkową infrastrukturę startową na Przylądku Canaveral;

• proces oceny środowiskowej przez FAA oraz komentarze publiczne odnośnie działalności SpaceX w Boca Chica (podsumowuję głosy za i przeciw ekspansji Starbase, wyrażone podczas dwóch zdalnych wysłuchań na platformie Zoom).

​

Wieża, Raptory, Problemy

Kiedy w lutym Elon Musk pisał na Twitterze o priorytetach SpaceX na 2021 rok, a na pierwszym miejscu swojej krótkiej listy umieścił „wybudowanie wieży ze zintegrowanym dźwigiem, zdolnym umieścić Starshipa na stopniu nośnym”, nie było jasne jak ma ona wyglądać, ani kiedy dokładnie powstanie.

Tym bardziej zagadkowe było wdrożenie w życie kolejnego, brawurowego wynalazku Muska, czyli systemu potężnych, ruchomych ramion, mających przechwycić SuperHeavy (a być może również Starshipa, jeśli fizyka pozwoli) w locie i osadzić delikatnie na ziemi. Koncepcję świetnie obrazuje animacja:

​

Ma to w założeniu wyeliminować potrzebę lądowania SuperHeavy na nogach (znaczna oszczędność masy) oraz przyśpieszyć ponowne ustawienie go na platformie startowej, a Starshipa na boosterze (aspiracyjnym celem jest przygotowanie rakiety do ponownego startu w godzinę po wylądowaniu).

W okresie od marca do lipca wieża wyszła z fundamentów i osiągnęła pełną wysokość, tj. 146 metrów:

​

Dodatkowe zdjęcia z procesu wznoszenia wieży, jak również link do obszernego opisu przewagi przechwytywania boostera w locie nad jego tradycyjnym lądowaniem (o ile można mówić o lądowaniu rakiety orbitalnej jako czymś tradycyjnym, choć ta „tradycja” dotyczy jedynie technologii SpaceX), znajdują się w poprzedniej Aktualizacji z Boca Chica – poniższy link prowadzi bezpośrednio do właściwego akapitu.

[SpaceX] Aktualizacja z Boca Chica -3-

​

Od sierpnia trwają prace nad wyposażeniem konstrukcji w ruchome elementy łapiące, których „chrzest bojowy” nastąpi prawdopodobnie przy drugim lub trzecim, udanym locie (pierwsze „lądowanie” po starcie pełnego systemu będzie w oceanie).

​

​

Według opublikowanych przez SpaceX planów rozwoju Starbase, w 2022 ma powstać druga, niemal identyczna wieża (równolegle powstanie trzecia wieża na Przylądku Canaveral, dedykowana głównie startom Starshipa w ramach misji NASA).

Naturalnie, wcześniej należy spodziewać się gruntownego przetestowania wszystkich mechanizmów tego pionierskiego systemu. Wszak podstawową dewizą Muska jest maksymalnie szybkie usprawnianie każdego projektu na drodze prób i błędów (tzw. podejście iteracyjne, znane doskonale branży IT – pamiętajmy, że pierwsze, poważne pieniądze Musk zarabiał jako programista, a poźniej CEO start-upów IT, dzięki którym zdobył kapitał na założenie SpaceX). Widać to idealnie na przykładzie dynamiki rozwoju silnika Raptor, który jest praktycznie non-stop przebudowywany, a kolejne iteracje charakteryzują się m.in. coraz bardziej uporządkowaną hydrauliką:

​

Nowe wersje silnika zasłużyły sobie już na miano „Raptora 2” – jego zdjęcia nie zostały jeszcze wykonane w Starbase, lecz należy oczekiwać dalszej poprawy estetyki.

Rzecz jasna, „wersja 2.0” może się pochwalić lepszymi osiągami:

​

Równolegle do usprawniania samego silnika, SpaceX stale zwiększa tempo produkcji oraz redukuje koszt, stawiając sobie za cel poziom 1 dolara za kilogram generowanego ciągu.

Nie obywa się to jednak bez poważnych komplikacji – problemy ze skalowaniem linii Raptorów doprowadziły już do zwolnienia odpowiedzialnego za proces produkcji dyrektora, zaś sam Musk zaapelował w liście do pracowników, by potraktowali rozwiązanie kryzysu priorytetowo, gdyż w przeciwnym razie możliwa jest nawet „groźba bankructwa” (więcej info: przypis nr 6 w mojej poprzedniej publikacji).

W istocie, efektywna produkcja niezawodnych silników to dla płynności finansowej firmy rzecz esencjonalna: jeśli Starship nie będzie w stanie regularnie wynosić ładunku od 2023 roku (najpóźniej), to pracujące pełną parą fabryki satelitów Starlink staną się niczym innym jak spalarniami dolarów (inwestorzy je uwielbiają), ponieważ satelita, który nie jest na orbicie (i być nie może, bo nie będzie czym go wynieść – Falcon 9 nie nadąży za produkcją), jest właściwie drogim elektrośmieciem…

Dopytywany o „raport z frontu” Musk – który osobiście przejął obowiązki zwolnionego dyrektora i oznajmił, że planuje najbliższe weekendy nocować przy linii produkcyjnej (jak swego czasu w Tesli) – uspokaja jednak, że sytuacja zdaje się być pod kontrolą:

​

​

Tymczasem, pozostałe elementy konstrukcyjne Starshipa również podlegają ciągłym modyfikacjom, co widać gołym okiem – przykładem może być np. nowy „nos”, będący efektem zmiany techniki spawania (i mniejszej ilości spawanych płyt):

​

Jednak najbardziej drastyczna zmiana projektowa dotyczy zwiększenia liczby silników RVac (zoptymalizowanych pod kątem pracy w próżni) z trzech do sześciu, co daje łącznie 9 silników w statku oraz 33 w SuperHeavy.

Obecnie przygotowywany do lotu orbitalnego booster 4 wyposażony został w mniejszą liczbę silników (29), z czego 20 zamontowano w zewnętrznym pierścieniu. Dziewięć silników „wewnętrznych” posiada możliwość sterowania wektorem ciągu (odchylenie do 15 stopni), analogicznie do trzech silników centralnych w drugim stopniu (tzw. Raptory sea-level, tj. zoptymalizowane do pracy w standardowym ciśnieniu atmosferycznym).

​

​

Następny SuperHeavy ma korzystać tylko z Raptorów 2 – wiele wskazuje też, że boostery o oznaczeniu 5-6 zostaną pominięte w lotach (mimo, że B5 jest już prawie skończony – taka sytuacja nie jest jednak niczym nowym w pracach nad Starshipem).

Z racji, iż w kolejnych miesiącach każdy statek ma być parowany z dedykowanym dla siebie boosterem, następny (po zestawie B4S20) lot wykona prawdopodobnie zestaw B7S22. Statek nr 21 też zostanie bowiem – a przynajmniej na to wygląda, acz sytuacja jest dynamiczna, jak zawsze w Boca Chica – „przeskoczony” na rzecz S22, w którym powinniśmy zobaczyć już testowe otwarcie przestrzeni ładunkowej (Starship nie będzie korzystał z odrzucanych osłon ładunku – żaden element nie będzie tracony).

​

Przedorbitalne testy i rozbudowa infrastruktury naziemnej

Brak pozwolenia FAA na start nie spowalnia kampanii testowej – prototypy boostera oraz statku systematycznie przechodzą różne „próby wysiłkowe”. Jakkolwiek Musk pół-żartem (ale też pół-serio) twierdzi, że samo opuszczenie przez pełny zestaw (Starship na szczycie boostera) platformy startowej w jednym kawałku uznane będzie za sukces, to optymalny przebieg dziewiczego lotu na orbitę zakłada kontrolowane wodowanie obu stopni rakiety. W tym celu Starship musi przetrwać ponowne wejście w atmosferę, dlatego inżynierowie poświęcają wiele uwagi dopracowaniu osłony termicznej.

​

​

Statek nr 20 – status prac

Ze zrozumiałych względów, pierwszy orbitalny prototyp testowany jest na przestrzeni ostatnich miesięcy bardzo skrupulatnie – za nami test ciśnieniowy w temperaturze pokojowej, test kriogeniczny, próbne uruchomienie pre-burnerów oraz pierwsze odpalenia statyczne trzech silników próżniowych, zamontowanych statku.

​

​

Na marginesie...

Często pojawiają się pytania, jaka jest różnica między testem static fire a pre-burnerem oraz czym w ogóle jest ten „przed-zapalacz”.

Otóż pre-burner to, w pewnym sensie, niewielki silnik odrzutowy wewnątrz Raptora, służący do rozkręcenia turbiny tak zwanej turbopompy (na schemacie poniżej turbiny zaznaczono kolorem szarym).

 

Raptor wyposażony jest w dwa takie „dopalacze turbopomp”, dzięki czemu metan i tlen pompowane są ze zbiorników do głównej komory spalania pod ogromnym ciśnieniem (żaden silnik rakietowy nie osiągał nigdy większego ciśnienia w komorze) – turbopompy generują sumarycznie moc rzędu 100 tys. koni mechanicznych.

W teście nie dochodzi do zapłonu mieszanki paliwowej w głównej komorze spalania (to byłby właśnie static fire), a zamiast tego gaz wylotowy (ciecz w stanie superkrytycznym, technicznie rzecz ujmując) z pre-burnerów, po rozkręceniu turbin, jest przez komorę swobodnie przepuszczany i wydostaje się na zewnątrz silnika przez dyszę.

Jesteś na bieżąco z pracami nad Starshipem, lecz dopiero ten wpis rozjaśnił Ci, o co chodzi z testami pre-burnerów? Podziękuj w komentarzu lub napisz, jaką kwestię powinienem przybliżyć przy okazji kolejnego artykułu:)

​

W styczniu należy spodziewać się kolejnych static fire Statku 20 oraz rozpoczęcia kampanii testowej boostera (ciekawym pytaniem jest, ile silników zostanie odpalonych jednocześnie za pierwszym razem), a także testów „stopnia 0”, jak Musk nazywa wszelkie, naziemne systemy wspomagające, tj. zbiorniki na ciekły metan i tlen, instalację tłumienia (wodą) dźwiękowej fali uderzeniowej, przyłącza paliwowe, etc.

​

SuperHeavy nr 4 i próbne łączenie stopni

Po prototypach 1-2, wykorzystanych przede wszystkim do przetestowania procesu produkcji ogromnego stopnia nośnego oraz prototypie nr 3, jako pierwszym użytym do static fire, SuperHeavy nr 4 szykowany jest obecnie do historycznego lotu, tworząc parę ze Statkiem nr 20. Oba stopnie zostały już testowo spasowane na platformie startowej. Tu zdjęcia mówią same za siebie, a zatem niech za opis posłuży nam skromna galeria:

​

Starbase – spojrzenie w przeszłość oraz plany na 2022 rok

Warto docenić w tym miejscu drogę, jaką flagowy projekt Elona Muska przebył w ostatnie trzy lata. Na ostatnim zdjęciu wyżej widzimy funkcjonalny prototyp rakiety o ponad dwukrotnie większym ciągu od Saturna V – tak dzieło von Brauna wyglądałoby na tym samym stanowisku startowym:

​

​

(...)

​

​