SpaceX Starship: Raketa s dvojnásobným ťahom Saturn V

SpaceX Starship: Raketa s dvojnásobným ťahom Saturn V

Keď SpaceX prvýkrát spustila svoj Super Heavy booster na plný výkon, produkoval viac ako dvojnásobný ťah prvného stupňa Saturn V, rakety, ktorá kedysi vozila astronautov Apollo k Mesiacu. Toto jediné porovnanie hovorí veľa o rozsahu, v ktorom sa SpaceX rozhodla stavať pomocou Starship, jej odpoveď na otázku, čo by sa malo nakoniec vystriednuť pracovného koňa Falcon 9.

Starship je meno pre celý dvojstupňový zásobník: Super Heavy booster nižšie a horný stupeň Starship, alebo „loď", hore. Obe polovice sú navrhnuté tak, aby leteli dole a pristáli samy, namiesto aby boli vyhodené, a projekt leží v srdci SpaceX snahy o úplnú opätovnú použiteľnosť a dlhodobého cieľa zakladateľa poslať ľudí na Mars. NASA ju zvlášť vybrala ako jeden z dvoch návrhov pristávacieho zariadenia určeného na prepravu astronautov na povrch Mesiaca v rámci programu Artemis.

Dať sa sem trvalo dve desaťročia, niekoľko nových návrhov a dosť ohňa po ceste. Časti nižšie popisujú, čo hardvér skutočne dokáže, ako prebiehali testovače letov a prečo sa obrovská kovovná veža stala takmer slávna ako samotná raketa.

Dvojnásobná sila Saturn V

Čísla za porovnaním Saturn V sú špecifické. Verzia Block 1 boosteru Super Heavy produkovala 73,5 meganewtonov celkového ťahu, len málo viac ako dvojnásobok prvého stupňa Saturn V, a SpaceX už naplánovala viac pre neskoršie hardvér: 80,8 MN pre booster Block 3 a až 98,1 MN, keď lietadlo Block 4 letí.

SpaceX Super Heavy booster pri západe slnka v Starbase
Super Heavy booster fotografovaný na zariadení SpaceX Starbase. Foto: Steve Jurvetson z Los Altos, USA, Wikimedia Commons, CC BY 2.0

Na dosiahnutie tohto typu ťahu musí fungovať desiatok motorov synchronne. Počas debutového obežného letu Starship všetkých 33 motorov Raptor na boosteri pokračovalo v pálení až do oddelenia stupňa, keď sa horný stupeň sám poháňal metódou nazývanou hot-staging namiesto čakania, kým sa booster najskôr vypne. Udržiavanie čistoty každého motora počas tohto prechodu na takom novom hardvéri je jedným z ťažších trikov pri konštrukcii viacmotor rakiet.

Myšlienka z dvoch desaťročí

Korene Starship idú ďalej, ako si väčšina ľudí myslí. V novembri 2005, roky predtým, ako SpaceX vôbec letela svoju prvú raketu, Falcon 1, Elon Musk už opisoval raketu schopnú nosiť 100 ton na nízku obežnú dráhu Zeme, skorý koncept vtedy známy ako BFR.

Hardvér trvalo viac ako desaťročie, aby sa vyrovnal myšlienke. Skutočné testovné lety začali v roku 2018 s Starhopperom, krčatým testovacím zálohom, ktorý vôbec nepripomínal dnešný elegantný Starship. Prešiel niekoľkými statickými vypaľovaním motorov, aby v roku 2019 absolvoval dva krátke skoky v nízkej výške, prvýkrát, keď akákoľvek časť programu Starship opustila zem vlastnou silou.

Prvý let, prvá pieskový hurikán

Prvý testovný let Starship triedy orbitálu vzlietol 20. apríla 2023, po tom, ako bol predchádzajúci pokus prerušený 17. apríla. Booster 7 a Ship 24 leteli spolu na tejto misii a hoci skončila pár minút neskôr, bola to prvá skutočná cesta vozidla zo zeme ako celý zásobník.

Starship SN9 prototyp na jeho startovacích rámpe v Starbase
Prototyp Starship SN9 čaká na svojej startovacích rámpe v Starbase. Foto: Jared Krahn, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Prvý start bol tiež pozoruhodný tým, čo urobil na úrovni zeme. Vyhodil toľko piesku a pôdy, že pozostatky dosiahli komunity až 10,7 km, približne 6,6 míľ, z rampy, jasná demonštrácia, koľko sily úplne natankovaný zásobník Starship smeruje nadol cestou nahor.

Úlovek počutý okolo štartovacej rampy

Viac ako rok po prvom lete sa vrátené boostery zostupovali na pohonný strieknutie do oceánu namiesto pristátí. To sa zmenilo 13. októbra 2024, keď Ship 30 a Booster 12 leteli spolu: booster sa vrátil na štartovaciu stanicu a stal sa prvým Super Heavy chyteným z vzduchu, zatiaľ čo loď bezpečne pristála v Indickom oceáne.

Samotný úlovek sa vôbec nie opiera o pristávacie nohy. Závisí od účelovo postavenej štartovacej veže navrhnutej tak, aby sa dosiahla a chytila sa vrátený booster v štete, a Muskův plán pre tento hardvér stanovil od začiatku ambiciózny cieľ: obratu za menej ako hodinu medzi letmi, pričom budúci Starship je určený na chytenie a opätovné spustenie rovnakým spôsobom. Preskakovanie nôh šetrí hmotnosť na každom postavenom boosteri, čo je dôležité, keď je celý bod návrhu lietať rovnakému hardvéri znova a znova.

Podniková mesto rastie okolo štartovacej rampy

Starship sa nespúšťa z prenajatej rampy; spúšťa sa z mesta, ktoré SpaceX prakticky postavila okolo seba. Starbase, Texas, sídlo SpaceX v južnom Texase, bolo zaradené ako vlastného mesta v County Cameron, prvý nový okres tam od Los Indios v roku 1995.

Tento typ miestneho riadenia je dôležitý pre operáciu, ktorá pravidelne uzaviera verejné pláže a cesty, aby lietala hardvér tejto veľkosti, a ktorá naďalej rozširuje štartovacie platformy, farmy cisternami a továrenské budovy okolo jedného miesta.

Motor, ktorý nikto iný nemal letieť

Motory, ktoré to všetko umožňujú, sú Raptory a používajú design, ktorý ledva opustil čertovací stôl kdekoľvek inde na svete. Pred Raptorom mali len dva úplne pretekané stupňovité dizajny horenia kedy dosiahnuť testovací stôl: motor v plnej veľkosti, ktorý Sovietsky zväz postavil v roku 1960 v rámci programu RD-270, a jednotku s iba hlavou, ktorú NASA testovala v polovici roku 2000, známy ako Integrated Powerhead Demonstrator, ktorý nikdy nefungoval ako úplný letový motor.

SpaceX Raptor motor na hladine mora v zariadení Hawthorne
Motor Raptor na hladine mora na zariadení Hawthorne SpaceX. Foto: Brandon De Young @brandondeyoung_, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Keď Musk prvýkrát verejne diskutoval o špecifikáciách Raptoru, opisoval dve verzie: variantu na hladine mora hodnotenú pre 3050 kN ťahu a vakuom optimalizovanú verziu dosahujúcu 3285 kN raz v činnosti vo vesmíre, kde sa výfukové pero môže voľnejšie rozširovať.

Motory od tej doby preukázali, že sa môžu lietať viackrát. Pri siedmom testovnom lete Starship bol Raptor, ktorý už letial, opäť vypustený na Super Heavy Booster 14, poháňal ho cez spalovanie výstupu a bol obnovený druhýkrát, keď veža chytila booster.

Flotila, ktorá stále hľadá svoju nohu

Opakovaná hardvér je užitočná len v prípade, že pokračuje v lete, a dosavadný záznam Starship je zmesou oboch výsledkov. Od 27. mája 2026 mal vozidlo celkom 12 letov, s 7 úplnými úspechmi a 5 zlyhaniam, pomere odrážajúcom program, ktorý je ešte v hlbokej testovaciej fáze namiesto bežného servisu.

Časť dôvodu, prečo počet stále resetuje, je, že „Starship" nie je pevným vozidlom. Block 1 už prešiel do dôchodku po svojich skorých letov, Block 2 leteli od letušky 7 prostriednictvom letušky 11 skôr, než aj odišol do dôchodku, a Block 3 prevzal počnúc letuškou 12, s ďalšou Block 4 už vo vývoji. Každá generácia vymieňa dostatok hardvéru, aby inžinieri efektívne znova preskúšali časti vozidla zakaždým, keď sa zobrazí nový blok.

Budovanie mesačného pristávacieho modulu, ktorý NASA kúpila

Práca Starship sa neobmedzuje na dodávky v obežnej dráhe Zeme. Vozidlo leží v srdci ambícií SpaceX na obnoviteľný spustenie a dlhodobý cieľ Muska kolonizovať Mars, a NASA ho zvlášť vybrala ako jeden z dvoch návrhov pristávacích zariadení na mesiaci Artemis misie. NASA udelila SpaceX zmluvu na návrh, stavbu a demonštráciu tej mesačnej verzie, nazývanej Starship HLS, v apríli 2021.

Test systému prikusovania Starship HLS pre NASA
NASA testuje systém prikusovania Starship HLS ako súčasť vývoja Artemis. NASA, verejná doména, cez Wikimedia Commons

Plán misie vyžaduje, aby sa dvaja alebo viacerí astronauti presunuli z kapsúle Orion na mesačný modul Starship, strávia približne sedem dní na povrchu Mesiaca a absolvujú najmenej päť EVA mimo kozmickej lode, skôr ako sa vrátia do orbity.

SpaceX nie je jedinou zastavou NASA na tom. Ďalší lander Artemis agentúry, Blue Moon od Blue Origin, pochádza zo samostatnej zmluvy v hodnote 3,4 miliardy dolárov, pripomenutie, že aj NASA sa kryje tým, či mesačný opätovne použiteľný pristávací modul skutočne sa zjaví podľa plánu.

Zdroje