Űrtörténelem – SpaceX 5. rész – Az ITS

Elon Musk a SpaceX megalapításától fogva azt hangoztatta, hogy saját és a cége elsődleges célja a Mars kolonizálása, ehhez viszont elengedhetetlen egy nagy teherbírású, újrafelhasználható rakéta, az ún. MCT (Mars Colonial Transporter = a marsi kolonizálás szállító járműve). Ám nem lehetett rögtön nagyban gondolkozni, ezért előbb a Falcon koncepcióját kellett kialakítani és fejleszteni, ezután irányulhatott erőforrás és figyelem egy olyan óriás rakétára, mely alkalmas lesz a marsi élet megalapításához szükséges erőforrások szállítására.

A kezdetek

Az ITS, azaz az Interplanetary Transportation System története 2016-ban indult, ám Elon már 2012-ben említést tett róla, amikor a Mars kolonizációjához szükséges terveiről beszélt egy konferencián: hasonlóan a Falcon rakétához, ez a jármű is kétfokozatú, melyet összesen 42, új technológiai megoldásokkal rendelkező Raptor hajtómű emelne a magasba.
A cégvezető 2015 januárjában úgy fogalmazott, hogy a “teljesen új felépítésű rakéta” terveit még abban az évben ismertetni szeretné, de végül ez 2016-ra tolódott. Elon 2016 júniusi nyilatkozata szerint az első, ember nélküli MCT 2022 elején elindulhat, melyet 2024-ben már egy emberes küldetés követne, majd 2025-től kerülhetne sor az első kolónia létrehozására a Marson. Egy 2016 augusztusi Twitter posztjában Elon “Millenniumnak” becézi a rakétát, majd szeptemberben már az azóta ismert ITS, és ezen belül az egyes egységek neveit használja az első hivatalos MCT név helyett, hiszen a rakéta nem csak a Marsig, hanem még távolabbi bolygókhoz is eljutni hivatott. Végül szeptember 27-én, a 67. Nemzetközi Világűrkongresszuson ismertette az új generációs rakéta első terveit.

Az ITS felépítése

Az ITS koncepciója a Falconnal ellentétben mind az első, mind a második fokozat újrafelhasználására épül. Később ez váltaná fel a teljes Falcon 9 és Falcon Heavy flottát, illetve a Dragon űrhajót. Az óriási teherkapacitása miatt a szupernehéz rakéták családjába sorolják, alacsony Föld körüli pályára teljes újrahasznosíthatóság esetén is 300 tonnát lenne képes az űrbe juttatni, egyszer használt rakéta esetében pedig 550 tonnát.
A rakéta első fokozata az Interplanetary Booster nevet kapta, a második fokozatát pedig további két verzióra osztották: az Interplanetary Spaceship szállítójármű mind emberek, mind teher szállítására alkalmas lenne, míg a másik verzió, az ITS Tanker egy tulajdonképpen üzemanyag-töltőállomás lenne Föld körüli orbitális pályán. Mindkét verziót 6 vákuum-optimalizált Raptor hajtóművel szerelnék fel, emellé további 3 olyan Raptort építenének be, melyek a Föld légkörében való működtetésük miatt kisebb fúvófejjel rendelkeznek, azonban ezek lennének felelősek a rakéta “kormányzásáért” a fúvófejek pozícióinak irányításával.
Az első verzió átmérője 12 méteres lett volna, ám ez 2017 júliusában már meg is változott. Ekkor ugyanis a SpaceX egy kisebb, ám továbbra is “elég nagy” jármű terveiről kezdett beszélni, amit Musk 2017 szeptemberében BFR (= Big Falcon Rocket / Big F**ing Rocket) kódnéven ismertetett.

Az első és második fokozat technikai jellemzői

A két fokozat együttesen 122 méter magas. A rakétatest kizárólag megerősített szénszálas ötvözetből készült volna, ám a jelentős változás az üzemanyag tartályok esetében történt volna, hiszen hasonlóan a rakétához, ezek is megerősített szénszálas anyagból álltak volna a korábbi aluminium-lithium ötvözet helyett. Mindkét fokozat újrafelhasználható, és a Falcon rakéták függőleges visszatérési pályájához hasonlóan érnének végül földet. Indítási helyüknek a híres LC-39A indítóállást jelölték ki.

Az ITS booster

Az első fokozat, vagyis a hordozórakéta magassága 77,5 méter, átmérője a korábban említett 12 méter. A 42 Raptor hajtómű egyenként 3,024 kilonewton erővel, tehát összesen kb. 130 meganewtonnal emeli a magasba az óriási rakétát (összehasonlításképp, a Saturn V rakéta tolóereje 36 MN volt). 35 hajtómű egy külső és egy belső gyűrűben helyezkedik el rögzített pozícióban (kívül 21 db, belül 14 db), a legbelül lévő 7, változtatható dőlésszögű Raptorral pedig a rakétát irányítják felszálláskor és visszatéréskor. De akár a rögzített pozícióban lévő hajtóművek teljesítmény-szabályozásával is kormányozható a jármű. A hordozórakétát ún. “Grid-fin”-ekkel, azaz irányító lapokkal is felszerelnék, ezek a Föld légkörébe való visszatéréskor és a leszálláskor szabályoznák a rakéta ereszkedését. A test normális esetben 20 G erőhatásra lett tervezve, de rövid ideig akár a 30-40 G erőt is szétesés nélkül képes lenne elviselni.

Röviden a Raptor hajtóműről

A Raptor motor elődjéhez, a Merlinhez képest egy jóval erősebb, teljes áramlási körrel rendelkező, szakaszos égési ciklusú rakétahajtómű, mely folyékony metánt és oxigént használ üzemanyagként a korábban alkalmazott RP-1 kerozin és folyékony oxigén kombinációval ellentétben.  Fejlesztése 2009-re nyúlik vissza, de 2016-ban, az ITS program kezdetekor kezdték meg a komolyabb munkát vele. Az első éles tesztre a Starhopper 150 méteres “ugrásakor” került sor 2019 augusztus 27-én. 

Az Interplanetary Spaceship

Az űrhajó az ITS koncepció második fokozata, mely egyúttal a bolygóközi utazás szállító járműve is lett volna. Teherbírása egy Föld körüli, orbitális pályán történő feltankolás után elérné a 450 tonnát is a Marshoz való utazásonként. Ahogy a fentiekben már említésre került, 6 vákuum-optimalizált, és 3 irányítható, kis fúvófejjel rendelkező Raptor motor hajtotta volna. Az első, 2016-os tervek szerint 2020-ban indulna a tesztelése.

Az ITS Tanker

A tanker egy módosított második fokozat, mely gyakorlatilag egy üzemanyag-töltőállomásként funkcionálna orbitális pályán. Feladata mindössze annyi, hogy indítás után rövid ideig tárolná az üzemanyagot, majd az utána érkező Spaceshipet egy “randevú” keretében feltankolná. Ennek a koncepciónak óriási előnye, hogy ezáltal a Spaceshipet nagyobb rakommányal lehetne ellátni, hiszen felszálláskor kisebb terhet jelent a még nem feltankolt rakéta. Legfeljebb 380 tonna folyékony metánt és oxigént lenne képes tárolni, melyet egy tankolással töltenének át a Spaceshipbe. A művelet végeztével pedig visszatérne a Földre, majd egy újabb feltöltésre ismét orbitális pályára állva várná a következő tankolást.
A SpaceX úgy számolt, hogy egy hosszabb bolygóközi utazáshoz öt ilyen tankolásra lenne szükség, mellyel összesen 1900 tonna üzemanyaggal tankolnák fel a Spaceshipet.

Műszaki adatok

ITS Booster
– hosszúság: 77,5 m
– átmérő: 12 m
– üres tömeg: 275 t
– oxidáló- és üzemanyag: folyékony oxigén, folyékony metán
– tankolható üzemanyag tömege: 6700 t
– hajtómű: 42 db Raptor (tengerszintre optimalizált)
– tolóerő: 127.800 kN (tengerszint), 138.400 kN (vákuum)

ITS Spaceship
– hosszúság: 49,5 m
– átmérő: 17 m
– üres tömeg: 150 t
– oxidáló- és üzemanyag: folyékony oxigén, folyékony metán
– tankolható üzemanyag tömege: 1950 t
– tankolható üzemanyag tömege: 415 t
– legnagyobb felszállási tömeg: 2400 t
– hajtómű: 3 db tengerszintre optimalizált Raptor + 6 db vákuum-optimalizált Raptor
– tolóerő: 3295 kN (tengerszint), 3500 kN (vákuum)

A következő részben Elon Musk 2017-es és 2018-as módosított terveit vesszük górcső alá.