Űrtörténelem – SpaceX 7. rész – Starhopper, Starship/Super Heavy, Mk1, Mk2, SN1 prototípusok

|

2019 májusában újabb változtatást jelentett be Elon Musk: a Starship 6 Raptor hajtóművel fog rendelkezni, melyek közül 3 tengerszintre optimalizált és 3 vákuum-optimalizált változat.
Miközben a Starhopper első, rögzítés nélküli tesztjéhez készülődtek, párhuzamosan zajlott az Mk1 és Mk2 prototípus építése is Boca Chicaban és a floridai Cocoaban. Ezeket a verziókat már arra tervezték, hogy nagyobb, kb 5 km-es magasságot érjenek el a tesztrepülés során. Az Mk1 építése még 2018 decemberében kezdődött, míg Floridában pár hónappal később indultak meg az Mk2 munkálatai. Ennek az volt a célja, hogy a két szerelőcsapat egymással versengve, de a tapasztalatokat megosztva, egymástól tanulva kísérletezze ki, melyik építési módszer lesz később hatékonyabb.

A Starhopper

A Starhopper a Starship űrhajó legelső tesztverziója, melyet 2018 december elején kezdtek építeni. Hasonlóan a Falcon 9 Grasshopper nevű tesztverziójához, ezzel a járművel is a kezdeti teszteket kívánta elvégezni a SpaceX. Az eredetileg 9 méter átmérőjű és 39 méter magas, sokak szerint egy víztoronyhoz hasonló jármű teste 2019. január 10-ére el is készült. Ám egy nagy szélvihar szabályosan lefújta az orr részt az alsó egységről, és károkat okozott benne. Végül a SpaceX elvetette az újabb orrkúp összeszerelését, és csak az alsó résszel tervezték folytatni a teszteket. Január és március között folyamatosan zajlottak a munkálatok a különös kinézetű szerkezeten, hogy felkészítsék az üzemanyag-feltöltési, nyomás- és hajtómű tesztekre. Az időközben megépült földi kiszolgáló létesítménynél lévő tesztálláshoz március 8-án szállították át. Több sikeres nyomásteszt után áprilisban az első Raptor hajtóművet (mely az S/N 2 szériaszámot kapta) is beszerelték a Hopperbe, hogy megvizsgálják, megfelelően illeszkedik-e a szerkezethez az új fejlesztésű egység. Nem sokkal később további tesztek miatt kiszerelték ezt a hajtóművet, és előbb az S/N 4, majd az S/N 5 jelű Raptort építették volna be, mellyel már az első repülési teszteket tervezték elvégezni. Ám utóbbi hajtómű egy teszt során megsérült a McGregorban lévő fő hajtómű tesztelő üzemben, és így az S/N 6 egységet szerelték be.
Április 3-án került sor az első statikus hajtómű tesztre, melynek során még a földhöz volt rögzítve a tesztjármű. A mindössze pár másodpercig tartó kísérletet április 5-én újabb teszt követte. A SpaceX sikeresnek nyilvánította mindkét begyújtást, így megkezdődhetett a további repülési engedélyek beszerzése az FAA-tól (Amerikai Légügyi Hatóság). A repülési engedély végül júniusban érkezett meg.
Július 16-án egy teszt során tüzet fogott a Starhopper, de szerencsére nem keletkezett benne kár, így július 25-én következhetett az első, rögzítés nélküli hajtómű teszt, melynek során Hoppy 18 méterre emelkedett, majd földet ért. A történelmi esemény mindössze 22 másodpercig tartott, és bár a Raptort nem is üzemeltették nagy tolóerőn, mégis az óriási hő miatt lángra kapott az indítási terület mellett lévő aljnövényzet. A tüzet hamar eloltották, nem keletkezett semmiben kár.
A Starhopper utolsó, legnagyobb tesztjét augusztus 27-én végezték. A jármű kb. 150 méter magasra emelkedett, majd 57 másodperccel később a kijelölt leszállási zónán ért földet kb. 100 méterre az indítási zónától. Ezzel Hoppy pályafutása véget ért, de a teszteken szerzett információk és adatok rendkívül nagy segítséget jelentettek a SpaceX-nek a Raptor hajtómű és a Starship integrációjához és repülési tesztjeihez.

Képtalálat a következőre: „spacex starhopper”
Az első Starhopper összeszerelve
Forrás: nasaspaceflight.com
Képtalálat a következőre: „spacex starhopper”
Az “orr nélküli” Starhopper, immár az indítási területen várja a teszteket
Forrás: teslarati.com
Képtalálat a következőre: „starhopper”
A Starhopper utolsó tesztje, melynek során 150 méterre emelkedett
Forrás: space.com

A Starship Mk1

2018 decemberétől folyamatosan érkeztek a Starship rozsdamentes acélból készült alkotóelemei, és megkezdődött az első prototípus építése. Az 50 méteres testet két külön darabban, egy nagyobb alsó, és egy kisebb orrkúp részben kezdték összeállítani.  2019 szeptemberében Elon újabb sajtótájékoztatót tervezett tartani, melyen a legfrissebb módosításokról és fejlesztésekről kívánt beszámolni. Ezért a texasi csapat gőzerővel, éjjel-nappal folyamatosan dolgozott a prototípuson azért, hogy a rakéta teste elkészüljön a prezentációra. Elon pár hónappal korábban már beszélt újabb aerodinamikai változásokról, de csak találgatni lehetett, hogy vajon milyen külső újítások történtek a Starship kinézetét illetően. De szeptember 21-étől folyamatosan szerelték fel az irányításért felelős elemeket is illetve 3 Raptor hajtóművet is már beszereltek addig, kezdett alakot ölteni a jármű. Végül egy nappal a prezentáció előtt egymáshoz illesztették a két nagyobb egységet, és először vált láthatóvá a Starship jelenlegi dizájnja.
Az egyik lényeges változás a korábbiakhoz képest, hogy a három darab, leszálló lábként is funkcionáló hátsó szárny helyett két hátsó vezérsíkot, a leszálláshoz és földet éréshez pedig külön lábakat kapott az űrhajó. Ezen kívül az irányító panelek is új formát kaptak. A test aljában kaptak helyet a felszálláskor használt folyékony oxigén és metán tartályok, míg a felső orr részben helyezték el a leszálláshoz szükséges üzemanyag tartályát, akkumulátorokat, és a az orr segédszárnyak rögzítési helyeit.
A sajtótájékoztató után ismét két részre bontották az Mk1-et, és folytatták a további munkákat a későbbi tesztekhez. Novemberre érte el azt a készültségi fokot a prototípus, hogy átszállítsák az indítóállásra, aminek építése időközben véget ért. Megkezdődhettek a nyomástesztek, és az első kísérlet rendben le is zajlott, azonban november 20-án az egyik túlnyomásos teszt során a rakétatest felrobbant, az üzemanyag tartály teteje több száz méter magasra felrepült, és az alsó rész is megsemmisült. A testben is jelentős károk keletkeztek, és végül Elon és a SpaceX úgy döntött, hogy nem javítják ki a hibákat, hanem a már szintén építés alatt álló Mk3 verzióra fókuszálnak. A megsérült alsó részt darabjaira bontották és elszállították. A sértetlen orr rész jövőjéről még nem döntöttek, de valószínű, hogy nem fogják használni, mivel a 3. prototípus is újdonsággal rendelkezik…

Képtalálat a következőre: „spacex starship”
Az első alkalommal összeszerelt Starship Mk1 Boca Chicaban
SpaceX Starship old design vs. the new one by Kimi Talvitie
A Starship kinézete a legutóbbi változtatás után
Forrás: Kimi Talvitie
Képtalálat a következőre: „spacex starship”
Fantáziafotó a Starship hőpajzsának működéséről a marsi légkörbe való belépéskor
Forrás: SpaceX

A Starship Mk2

A 2. prototípust 2019 tavaszán kezdték építeni a floridai Cocoaban. Más építési módszereket alkalmaztak, hogy teszteljék, melyik verzió lehet később hatékonyabb, azonban bővebb információt nem közölt sem Elon, sem a SpaceX a nyilvánossággal. Az építést csak a szeptember eleji Dorian hurrikán zavarta meg, de a vihar nem tett kárt egyik részegységben sem. Az Mk1 novemberi 20-án bekövetkezett robbanása után ennek a verziónak is leállították az építését, további sorsa jelenleg még ismeretlen.

A Starship SN1 (korábbi Mk3)

Az Mk1 balesete után a további prototípusok építésére helyeződött át a hangsúly. Elon a novemberi anomália után elmondta, hogy az Mk1 amúgy is csak egy útkereső volt, és az első kezdeti építési folyamatokat tervezték csak vizsgálni rajta, és innentől már a 3. és 4. verzió építésére koncentrálnak.
Az új prototípus már eltér az elsőtől is: azon kívül, hogy még kifinomultabb technológiát illetve építési módszert alkalmaznak esetében, és a végső, orbitális teszthez használandó verzióhoz is közelebb áll, lényeges újításnak lehetünk szemtanúi. A korábbi, több darabból álló acélgyűrűk helyett immár egyetlen darab képezi az egyes építőelemeket, így az űrhajó teste még erősebbé és egységessé vált. Ráadásul az időközben Boca Chicaba szállított gépekkel és darukkal a helyszínen történik a gyűrűk legyártása is.
December végén Elon egy Twitter bejegyzésben erősítette meg, hogy megváltozik a Starship nomenklatúrája. Immár nem “Mk”, hanem “SN” sorozatszámot kapnak az építés alatt álló verziók, így változott az Mk3 prototípus neve SN1-re.
2020 első hónapjaiban óriási haladásnak és építési iramnak lehetünk szemtanúi Boca Chicaban. Jelenleg kizárólag itt zajlik a tesztverziók építése, és a sorozatgyártáshoz szükséges infrastruktúra létrehozása is öles léptekkel halad. Alig pár hét alatt felépítettek két nagy összeszerelő épületet, illetve egyéb kisebb munkálatok is zajlottak, emellett pedig felépült egy több mint 50 méter magas “torony” is, ahol a későbbi verziók részegységeit fogják összeszerelni.
A korábbi gyakorlattal ellentétben a gyűrűk összeillesztése előtt több nyomástesztet is végrehajtottak az új kialakítású üzemanyagtankokon, hogy a hegesztési technikákat ellenőrizzék, és a fejlesztéssel még inkább meg tudják erősíteni a szerkezeteket. A teszteket január 10-én és 28-án hajtották végre, és már a második teszten elérték a szükséges biztonsági határt jelentő 8,5 bart. Ezután indulhatott meg az SN1 kisebb részeinek összeillesztése. Amikor ezen sorokat írom február végén, már majdnem a teljes űrhajótest összeszerelésre került. Az orr rész kivételével (mely egyébként már az egyik épületben várja, hogy ráillesszék az eddig elkészült részre) szinte egyben van a váz. Hamarosan testet ölt a Starship SN1, és a Raptor hajtóművek, a lábak és egyéb repüléshez szükséges elemek beszerelése után remélhetőleg még tavasszal sor kerülhet az első 20 km-es “ugrásra”. Az ehhez szükséges engedélyezési folyamat is javában zajlik, izgatottan várjuk tehát a további híreket a történelmi eseményekről.

Február 28-án kezdték meg a nyomás- és statikus hajtóműteszteket, miután átszállították az SN1 törzsét a tesztpadra. Azonban a tartályok folyékony nitrogénnel való feltöltése közben az egyik illesztés az alsó metántanknál meggyengült a testen, és a test először a levegőbe emelkedett, majd összegyűrődve zuhant vissza a tesztpadra, miközben a felső tank teteje pár száz méterrel arrébb landolt. Szerencsére emberi sérülés nem történt, és a tesztpad is viszonylag sértetlenül megúszta a balesetet, ám az SN1 teste teljes mértékben összeroncsolódott. Elon még a teszt előtt elismerte, hogy hibás beállításokkal használták a hegesztő gépeket, és így nem lett teljes mértékben megfelelő és erős a hegesztés az illesztéseknél. Végül ezért is kerülhetett sor inkább egy előzetes nyomástesztre, mielőtt a Raptor hajtóművet felszerelték volna.

De ez az incidens sem akasztja meg a SpaceX-et, már javában zajlik az SN2 építése, melyet úgy tűnik, hogy már az újonnan épített VAB-ban (azaz vertical assembly building = függőleges összeszerelő épület) állítanak össze. Elon egyik Twitter válasza alapján az SN2-re már felszerelik a három Raptort is, mely a 20 km-es ugráshoz szükséges, de az SN1 balesete után ez könnyen változhat.

Kép
A Starship Mk1 orr része és az SN1 egymás mellett. Jól látható a különbség a két építési technológia között
Forrás: @SpacePadreIsle

A Super Heavy

A Super Heavy a Starship hordozórakétája, mely (természetesen) szintén teljes mértékben újrahasznosítható. A 68 méteres óriási első fokozatba nem kevesebb, mint 37 Raptor hajtóművet szerelnek be, de az üzemeltetett hajtóművek száma változtatható lesz 24-37 között. Hasonlóan a Starshiphez, rozsdamentes acélgyűrűkből fog állni, és üzemanyaga folyékony oxigén és metán lesz. Már a legelső prototípust teljes méretarányúra tervezik építeni, azonban kevesebb Raptort, várhatóan “csak” 20-at fognak beszerelni. A legutóbbi dizájn alapján 6 leszálló lábbal fog rendelkezni, melyet 6 manőverező szárnyként is funkciónáló védőburok vesz körül. A Falcon-9 rakétához hasonlóan a földi visszatérésnél szükéges irányításhoz titánból készült manőverező lapokkal látják el. A SpaceX elképzelése szerint az indítóállványra melletti leszállási zónára érkezik majd vissza, ezután egy daru emeli újra az indítóállványra, és az újratankolás után már ismét bevethető lenne.
Az első két prototípust Boca Chicaban és Cocoaban építik majd, a jelenlegi tervek szerint 2020 augusztusában indulhat meg az építésük.

SpaceX Starship Rocket
Forrás: SpaceX

Starship/Super Heavy műszaki adatok 

  • személyzet+szállítható utasok száma: max 100 fő
  • hosszúság: 118 m
  • átmérő: 9 m
  • üres tömeg: 120 t
  • maximális rakomány alacsony Földkörüli pályára (LEO): max 150 t
  • hajtómű:
    • Super Heavy: 37 tengerszintre optimalizált Raptor, összteljesítményük 72 MN
    • Starship: 3 tengerszintre optimalizált, 3 vákuum-optimalizált Raptor, összteljesítményük 12 MN
Size comparison of Starhopper, Starship and Superheavy. Note the scale of 1.8m at the bottom just to see how big they are!  #spacex… Űrutazás, Űrkutatás, Alkotó Kuckó, Űrhajók, Mérnöki Tudomány, Repülőgép, Űrsikló, Űrhajós, Galaxisok
Méretbeli összehasonlítás (még a 2018-as dizájn alapján)
Forrás: SpaceX
Forrás: https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Starship

Ezzel a SpaceX történetének bemutatásához értem 7 részes cikksorozatomban. Remélem sok új és érdekes információval szolgálnak az egyes részek, és szívesen olvassátok őket minél többen!

Szólj hozzá!