Elon Musk prozradil, co způsobilo selhání při přistání Starship SN10
Starship SN10 byl už třetí prototyp kosmické lodi SpaceX, který absolvoval testovací let do výšky několika kilometrů. Prototyp SN10 jako první dokázal přistát v jednom kuse, ale dosednutí bylo příliš tvrdé a loď pár minut po přistání vybuchla. Pravděpodobnou příčinu selhání nyní objasnil Elon Musk.
Na začátek si musíme připomenout selhání během přistání předchozích prototypů Starship SN8 a SN9, jelikož jsou relevantní pro pochopení problému, který nyní potkal SN10. V případě Starship SN8 přistání selhalo kvůli příliš nízkému tlaku v sekundární palivové nádrži, kde je během letu uchováván metan vyhrazený pro přistávací manévr. Tato nádrž byla u SN8 tlakována ohřátým plynným metanem, který je do nádrže odváděn od běžících Raptorů (tzv. autogenní tlakování). V jedné části nádrže je v takovém případě studený kapalný metan a zbylý prostor je vyplněn průběžně přidávaným teplejším plynným metanem, čímž je v nádrži vytvářen tlak potřebný pro optimální chod motorů.
Kulovitá metanová přistávací nádrž uvnitř hlavní metanové nádrži na prototypu Starship SN4 (Foto: Elon Musk)
Oproti tomu u raket Falcon jsou nádrže tlakovány heliem, které je uloženo v samostatných nádobách (COPV). Jak v nádržích ubývá palivo nebo kyslík, je do nich vpouštěno helium, aby se udržel konstantní tlak pohonných látek proudících z nádrží do motorů Merlin. V případě Starship tento dodatečný heliový systém není potřeba. Díky tomu je tlakování Starship konstrukčně jednodušší a zároveň loď vůbec nepotřebuje helium, které by se špatně shánělo na Měsíci nebo na Marsu.
Nicméně u Starship SN8 došlo po zážehu Raptorů před přistáním k poklesu tlaku v metanové nádrži, a tak se do motorů nedostávalo dost metanu. To vedlo k tomu, že spalovaná směs byla příliš bohatá na kyslík, což způsobilo, že se v motoru začaly pálit měděné vnitřní komponenty. Indikátorem tohoto problému pak byla jasně viditelná zelená barva spalin.
Zelený plamen během přistání Starship SN8 (Foto: BocaChicaGal / NASA Spaceflight)
Elon Musk později prozradil, že pokles tlaku během letu SN8 byl způsoben šploucháním paliva v nádrži, který vedl k „ullage collapse“. V podstatě jde o to, že během přistávacího manévru došlo ke šplouchání metanu v nádrži (zřejmě následkem otočení Starship z vodorovné polohy do svislé), což vedlo k částečnému promíchání studeného metanu s teplejším plynem. Tento plyn se tedy neplánovaně ochladil a tím se prudce snížil jeho tlak, přičemž vytváření tlaku v nádrži je jeho hlavní funkce. Kapalný metan se kvůli tomu dostával do motorů pod příliš nízkým tlakem, což vedlo k přebytku kyslíku ve spalované směsi a výše zmíněnému zelenému plamenu.
SpaceX tedy muselo před letem příštího prototypu Starship učinit rozhodnutí ohledně řešení problému s poklesem tlaku. První možností bylo provést velké úpravy autogenního tlakovacího systému metanové nádrže, aby se u Starship SN9 neopakoval problém s nízkým tlakem. Elon Musk tehdy vysvětlil, že tým zvažuje několik možností, jak upravit přistávací nádrž a tlakovací systém, ale že ještě nebylo rozhodnuto, které řešení bude nejlepší a bude mít nejnižší hmotnost. Přepracování přistávací nádrže by nejspíš zabralo relativně dlouhou dobu, během které by prototypy Starship nemohly létat. Toto zdržení nejspíš Elonu Muskovi přišlo nepřípustné, a tak rozhodl, že zatímco bude probíhat finalizace permanentních úprav autogenního tlakování, u Starship SN9 bude dočasně použit heliový tlakovací systém jako u raket Falcon. Toto rozhodnutí umožnilo provést testovací let prototypu SN9 méně než dva měsíce po SN8.
Start Starship SN9 (Foto: SpaceX)
Starship SN9 se sice také nepodařilo přistát, ale tentokrát bylo příčinou selhání jednoho z motorů Raptor, zatímco dočasné heliové tlakování přistávací nádrže zřejmě fungovalo správně. U následujícího prototypu SN10 tedy došlo pouze k úpravám souvisejícím s Raptory. Aby se zabránilo tomu, že se jeden z motorů opět nenastartuje, a tím zhatí přistání, Starship SN10 zažehla všechny tři motory. Bohužel ani to nestačilo k tomu, aby přistání proběhlo bez problémů. Loď sice dokázala přistát v jednom kuse, ale klesala příliš rychle, a tak dosedla na zem příliš tvrdě (navíc se správně vyklopily jen tři nohy ze šesti). To vedlo k poškození lodi a o pár minut později také k výbuchu.
Starship SN10 po tvrdém přistání (Foto: Jack Beyer)
Elon Musk o pár dnů později prozradil, co se stalo. V první řadě vysvětlil, že i kdyby se vyklopily všechny nohy správně, přistání SN10 i tak bylo příliš tvrdé a nohy nejsou na tak velký náraz stavěny. Důvodem tvrdého dosednutí bylo podle Muska to, že motor jel na nižší výkon, než k jakému dostal příkaz. Chápu to tak, že motor dostal pokyn k maximálnímu tahu, aby se zpomalilo příliš rychlé klesání, ale motor přesto vyvíjel tah nižší než očekávaný. Nejdříve nebyla jasná příčina tohoto problému, ale následná analýza odhalila, že důvodem pravděpodobně bylo nasátí části helia, které v přistávací palivové nádrži zajišťovalo tlakování metanu. Loď kvůli tomu klesala příliš rychle (10 m/s), což mělo za následek rozdrcení nohou a poškození nejspodnější části lodi, která chrání motory během návratu atmosférou.
Výbuch Starship SN10 pár minut po přistání (Foto: Cosmic Perspective)
Elon Musk dodal, že v nádrži sice jsou přepážky („baffles“), které brání šplouchání obsahu nádrže, ale jedna z nich možná zafungovala jako brčko a nasála bubliny z části nádrže nad hranicí mezi plynem a kapalinou. Něco podobného se prý stalo při jednom z letů Falconu 1, což mělo za následek nečekaně velké množství zbývajícího kyslíku v okamžiku oddělení prvního stupně.
Každopádně je docela smůla, že příčinou selhání při přistání Starship SN10 byl heliový tlakovací systém, který byl přidán jen jako dočasné řešení problému s tlakováním metanové nádrže po nezdaru SN8. Musk dodal, že při zpětném pohledu byla z jeho strany chyba schválit tlakování heliem jako dočasné řešení, i když to tehdy působilo jako dobrý nápad. Kdyby prý byla přistávací palivová nádrž u SN10 tlakována plynným metanem jako u SN8, metanové bubliny by na rozdíl od těch heliových nepředstavovaly problém, jelikož by opět zkapalněly. Z toho možná vyplývá, že přistávací metanová nádrž na Starship SN8 přepážky proti šplouchání neměla, nebo možná měla, ale od té doby byly nějak vylepšeny. Jinak totiž nevím, kde Musk bere jistotu, že u Starship SN10 by nenastal stejný problém jako u SN8, kdy šplouchání paliva způsobilo pokles tlaku při přistání.
Trosky Starship SN10 (Foto: Austin Barnard)
Co to tedy znamená pro let příští prototypu Starship SN11? SpaceX podle Elona Muska pracuje na několika blíže neurčených úpravách pro SN11 a zároveň prý bude opět upravena zážehová sekvence. Přistávací manévr nově bude až do dosednutí prováděn s minimálně dvěma zažehnutými motory a třetí Raptor se zažehne pouze v případě problémů u jednoho z hlavních dvou. Z Muskova tweetu však není jasné, jestli zároveň stále platí, že na začátku se zažehnou všechny tři motory a jeden z nich hned zhasne, aby se zajistilo, že alespoň dva naběhnou správně. To bylo původně plánováno už pro let Starship SN10, ale nakonec to proběhlo jinak – zažehly se tři motory, loď se otočila do svislé polohy a následně byly dva motory vypnuty. Bude to tedy nyní tak, že se zažehnou tři, jeden se hned vypne a následně přistane se dvěma zapálenými motory? Nebo budou během volného pádu předchlazeny všechny tři Raptory, ale zažehnou se zámerně jen dva a pak pouze v případě, že jeden selže, se dodatečně nastartuje ten třetí? Zároveň zatím nevíme, jestli bude přistávací metanová nádrž na SN11 stále tlakována heliem, nebo se SpaceX už vrátí k původnímu autogennímu tlakování, které je tak jako tak plánováno pro finální verzi lodi.
Starship SN11 na rampě během testování (Foto: RGV Aerial Photography)
Starship SN11 už je několik dnů na startovní rampě a aktuálně prochází testováním. Kryogenní tlaková zkouška už je hotová a statický zážeh motorů Raptor je plánován na pondělí 15. března. Pokud test proběhne v pořádku, tato Starship by mohla teoreticky odstartovat už následující den. Uzavírky leteckého prostoru nad Boca Chica jsou totiž ohlášeny už na úterý. Průběh testování SN11 a přípravy na start můžete sledovat v našem průběžně aktualizovaném článku.
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 6-51 - 14. 4. 2024
- Mise Starlink 6-49 - 9. 4. 2024
- Elon Musk prozradil parametry budoucích verzí Starship i plány pro přistání Super Heavy a kolonizaci Marsu - 7. 4. 2024
Podle mne je problematické říci, zda je jednodušší tlakováni heliem nebo plynným palivem/okysličovadlem. Spíš tu u velkých raket nastává problém s velikostí nádrží na helium a jeho cenou.
Jako jednu z hlavních příčin problémů se SN8-SN10 vidím sice pochopitelný, ale asi přílišný tlak na potřebu paliva pro přistání. Zjednodušeně řečeno – raketa brzdí “na poslední” chvíli a nemá čas se “ustálit”.
Pokud zase nebude brzdit “na poslední chvíli”, spotřebuje mnohem více paliva. Čím více paliva bude potřebovat, tím méně nákladu bude schopná přepravovat… 🙂
Otázkou je, co je větší problém spotřeba paliva nebo havárie rakety při přistání.
To je špatné srovnání. Správnější by bylo: Je větší problém v počátcích přijít o pár lodí, než se manévr vychytá, nebo mít třeba u tisíce startů sníženou nosnost o několik desítek tun kvůli opatrnějšímu způsobu přistání?
Naopak Vaše srovnání je neférové. Totiž vždy se jedná o kompromis mezi spolehlivostí, nákladovostí a rychlost vývoje a výroby.
To je ovšem velmi nebezpečný styl myšlení – jet na hraně fyzikálních zákonů když Starship má zároveň sloužit i jako loď pro posádku. Když chcete mít reusable raketu, tak se ztrátou nosnosti (užitečného výkonu) se prostě musí počítat – to je daň kterou platíte neměnným fyzikálním zákonům. Proto se do toho nikdo 2x nehrne.
U lidské posádky tam tu rezervu prostě budou muset mít (pokud tam nebude jiný záchranný systém). Stejně jako tam budou muset mít třeba hasicí systém motorové sekce pro případ nouzového přistání mimo civilizaci (protože narozdíl od prvního stupně Falconu 9 prostě posádku nemůžete odepsat když se přistání nepovede podle plánu.
Vidím že spoustě lidí nedochází jak moc velký oříšek si ukousli ve SpaceX když chtějí mít 100% reusable nosič+loď. Srovnání s dopravními letadly je (v současnosti) jen líbivá a povrchní fráze. Takové úrovně nedosáhne ani SpaceX dřív než za několik desítek let.
PS: abych to tedy shrnul. Vaše věta “než se manévr vychytá” smrdí krchovem – protože takhle svět (a murphyho zákony) nefunguje. Čím víc podmínek musíte splnit pro bezpečné provedení přistání, tím hůř pro posádku.
Je to filosofie přesně opačná tomu jak fungují dopravní letadla.
Systémy letadla jsou x-násobně jištěny a letadlo musí aspoň trochu plachtit i v případě že selžou úplně všechny motory (čím modernější letadlo, tím lepší “kluzák”). S moderním letadlem se dá nouzově přistát na vodě, nebo v podstatě “bezpečně” doletět do cíle i s jedním motorem mimo provoz.
Hlavně nepropadat panice. Nyní mají před sebou úpravu geometrie palivových cest a zvýšení výrobní kvality Raptorů v sériové výrobě. To se při jejich tempu prototypování vcelku rychle zvládne. Obecně by se dalo konstatovat, že jsou na dobré cestě. Navíc když vidíte jak rychle souběžně pracují na orbitálních prototypech – není důvod se domnívat, že proces přistání do roku 2023 v dostatečné úspěšnosti nezvládnou.
Ne nemůžete říci, že jsou na dobré cestě. Do vývoje a výroby nevidí nikdo zvenku. KLidně se může stát, že narazí na nějaké meze fyzikální a technické a část vývoje SS či celý skončí jako slepá ulička. Zatím není důvod se domnívat, že proces přistání vůbec kdy zvládnou bez úpravy všech systémů tak, aby byl 100% spolehlivý. Koukněte se na slepé uličky v letectví a kosmonautice. Rád upozorňuji na DC-X. Ta byla dále než SS a přesto projekt skončil neúspěchem…
Stejnou optikou nemůžete říct, že jsou na špatné cestě. V čem konkrétně byla DC-X dále ?
V některých případech při přistání nevybuchla:-)
Pokud vezmeme, že DC-X byla jen demonstrátor, tak SpaceX má “demonstrátor” v podobě F9, který relativně spolehlivě přistává z několikanásobně vyšší dosažené výšky.
Pokud půjdeme k velikosti Starship, tak demonstrátor Starhopper a další demonstrátory SN5 a SN6 také vzlétly a přistály bez výbuchu.
Teď se můžeme bavit o tom, jestli lze porovnat větší výška s výbuchem nebo nižší výška bez výbuchu a hledat, kde je ta hranice …
Lze se dohadovat také o tom, zda SS je prototyp a nebo také jen demonstrátor. Podle mě demonstrátor:-)
Ale jsou na dobré cestě a jsem převědčen, že to víte stejně jako já. Podíváteli se na jakoukoliv špatnou cestu, SX a SS tam neuvidíte. EM žene vize, um jeho týmu a americká nezdolnost poprat se s problémem. A co se týká DC-X, bylo to takové nechtěné dítě a navíc v době kdy bylo na řešení dost jiných problémů. Se SS to nemá nic společného.
Nyní máme také na řešení spoustu jiných problémů. Pokud bychom přijali vizi, že SS má opravdu sloužit k dopravě stovky lidí na Mars, je pro průměrně technicky zdatného jedince zcela jasné, že tato vize patří do sci-fi a nikoliv do reality. Vzionářů a šílenců bylo v historii nespočet. Je potřeba, aby vize, za kterou jdete, měla alespoň nějaký reálný základ v technice, termínech a třeba také dostupných finančních zdrojích….
Na základě čeho tvrdíte, že jsou s SS na dobré cestě? Vezměte si tužku a papír a napište si, co je třeba ještě vyvinout pro cestu a přežití marsovských výletníků a asi budete překvapen ….
Podle mne sestrojit universální raketu, která by startovala ze Země, pak cestovala několik měsíců na Mars, tam přistála za úplně jiných podmínek než je to na Zemi, na Marsu natankovala a pak odstartovala k Zemi, zase několik měsíců cestovala, pak na Zemi přistála asi technicky a i jinak nereálné. A to jen malá část problematiky kolonizace Marsu.
A diky moc za zajimavy clanek. Neni nad to si po ranu pred odchodem do prace při kafe takhle pocist.
V neděli před pátou do práce Ti nezávidím… Respekt. Jeden si uvědomí, jak se sám má dobře, že vstává jen ve všední dny před sedmou.
Co se da delat. Nemocnici bez jidla nenakrmis😃😃
Naprosto mě fascinuje ta rychlost reseni problémů ve sx. Hodili rukavici do “ksichtu” ( pardon za ten vyraz) celemu kosmoprumyslu.🤔. Co se běžně resi mesice či roky tady řeší v řádu dnu. Jsem rád že to můžu sledovat v podstatě online. neustale se něco děje a je na co se těšit.
Takhle rychle se to řeší ve všech Muskových firmách, vidíme to i v Tesle. Oni hodily rukavici do ksichtu celkosvětovému průmyslu a ukazují, jak se mají firmy řídit.
To je velmi krátkozraké myšlení. Jedna věc je pružný startupový přístup k řešení problémů (plus).
Něco trochu jiného je celková strategie firmy a finanční zdraví firem (minus). Muskovy firmy se drží nad vodou jen díky manipulacím centrální banky s úrokovými sazbami (=levné, tištěné peníze “pro všechny dlužníky”) a díky bublině investování do technologických firem.
Kdyby nebylo této nepřirozené bubliny tak by strategie těch firem byla buď opatrnější, nebo by dříve či později selhala na kolosální zadluženosti naprosto neúměrné výslednému produktu.
Tesla není nijak kolosálně zadlužená. Ve srovnání s tržbama či firemním majetkem má dluhy menší než většina automobilek.
Bude Tesla bez šmelení s emisními povolenkami v nějakém zisku? Jak lze brát vážně hodnotu této firmy na burze? Jak moc velká je to bublina? Jak rychle může hodnota akcií klesnout na 1% současné ceny?
První bych dodal že originální příspěvek byl o zadlužení firmy, které bylo označeno jako “kolosální” a přitom patří k tomu lepšímu mezi automobilkami.
A nyní k vám:
Emisní povolenky jsou zdroj příjmu. Není na nich nic špatného ani nelegálního. Pro Teslu platí stejná pravidla jako pro všechny ostatní. pokud se vám nelíbí, pak si stěžujte těm, kdo ty pravidla vytváří a ne na toho, kdo se jimi řídí.
“Don’t hate the player, hate the game”
A ano, letos nejspíše už bude v zisku i bez započítání povolenek, byť takový výpočet nedává smysl. A i přes Covid krizi by byla Tesla zisková i bez emisních povolenek už loni, pokud byste odečetl jednorázové kompenzační výdaje způsobené růstem ceny na burze, teda když už chcete odečítat emisní povolenky.
Cena na burze je stejně jako u všech ostatních firem tržní – je daná poptávkou. Pokud se vám to nelíbí, pak si stěžujte na WallStreet. O bublině a jak každou chvíli splaskne slýcháme minimálně od roku 2010 kdy Tesla vstoupila na burzu.
Přitom pokud Tesle vyjde projekt Robotaxi, pak cena stoupne ještě minimálně 10x.
Tesla má celkový dluh na úrovni čtvrtletního obratu, to zdaleka není kolosální a naopak přímo luxusní vzhledem k tomu, co všechno za to už bylo postaveno/staví se. Na účtech má 2x tolik co dluh, takže ho může splatit klidně dnes a ještě bude mít 10 miliard dolarů k dispozici, za což může postavit 3 další továrny pro celkem asi 1,5 milionu aut ročně.
Je otázka kolik problémů by nemuseli řešit, pokud by vývoj probíhal trochu méně chaoticky. Dosud není vůbec jisté, že koncept SS je smysluplný. Vezměte si, jak perfektně a naprosto bezchybně proběhlo přistání Perseverance na Marsu. To je myslím ten seriózní přístup, který si kosmonautika zaslouží.
Jen k tomu doplním, že stál 2,7 GUSD (60 Gkč).
Není to neúspěch, ale není to dlouhodobá cesta vpřed.
A hlavně, spíš než s roverem je lepší to srovnávat s raketou (SLS). A tam už je příběh dost jinej
Při aplikaci vašeho pohledu by Curiosity byla vyvíjená chaoticky, protože se v reálu ukázalo, že je potřeba udělat některé věci jinak. A to samozřejmě není pravda – oba jsou to skvělé projekty, kdy se Perseverance naučila z “chyb” při provozu Curiosity.
A jelikož nemáte interní informace ani ze SX ani z JPL, tak akorát “děláte machry a hajzl máte na chodbě“.
Nicméně, co přesně je ten chaotický vývoj, který se nedá vysvětlit jen trochu jiným úhlem pohledu ?
Jó pane, myslíte tu Curiosity, která na Marsu přistála r. 2012, její mise byla plánována na 23 měsíců a dosud funguje? A za celou dobu ani jednou nevybouchla? 🙂 Ježíšmarja, maj v tom JPL fakt bordel, že jim to funguje tak dlouho, a že to hned 702. den nevybouchlo co?:-)
Aha, takže vám jde jenom o výbuchy. Víte, kolikrát vybouchly motory skycranu při testování?
Ne nevím, a Vy?
Perseverance cerpa z predoslych misii, a pri tych boli samozrejme aj nezdary. Pristup NASA je nepochybne bezpecnejsi, ale neskutocne drahy a pomaly. Takto na Mars nepoletia ani nase pra-pra-pravnucata. Sucasne treba poukazat na fakt, ze NASA v casoch najvacsej slavy a narychlejsich pokrokov (Mercury-Gemini-Apollo) pripominala skor dnesne SpaceX, nez dnesnu NASA.
NASA na Mars létá a lze říci, že se 100% úspěšností a to již od Pathfinderu. Musk na Mars hned tak nepoletí. Jestli se tak stane, pak lze teprve srovnávat náklady. S ohledem na práce řady jiných, kteří se cestou na Mars a k jiným planetám, zabývali ještě před vznikem SPX, si troufnu tvrdit, že SS je pro tento účel zcela nevhodná a je slepou uličkou vývoje.
A už někdo zkusil něco jako SS, že tvrdíte, že je nevhodná? Ano. Je nevhodná pro dopravu autonomního vozítka s hmotností 1 tuna. Možná proto, to zatím nikdo jinak ani nezkoušel. To vás nenapadlo?
Zajimalo by me proc nepouzijou na pretoceni SS klapky misto motoru ve vetsi vysce a pak stim muzou vklidu pristat jak s falkonem a nebude jim tam nic splouchat….
Protože by to vyžadovalo podstatně více paliva pro přistávací manévr. Už to nekde zmíněno bylo. Po břichu padá pomaleji a tak se potřebuje přetočit co nejníže, aby nemusela brzdit z větší rychlosti.
To je poraaad o tlakovani a zazehove sekvenci, ale ze nevyklopily spravne nohy a pritom na SN11 jsou stejne – o tom neuvadite ani slovo, co se polepsi v teto oblasti aby chybne vyklopeni tutove nenastalo….
Však je v článku napsáno, že se některé nohy nevyklopily, ale i kdyby se vyklopily všechny, tak by ten tvrdý naráz nevydržely.
Nohy aktuálně nikoho, včetně SpaceX, nijak výrazně nezajímají. Mají na řešení podstatnější věci, navíc se ví, že pozdější prototypy budou mít úplně jinou konstrukci noh.
U té SN8 baffles nejspíše byly a možná i stejné. Problém toho autogenního tlakování – byl možná v tom, že sice zvládá tu konstantní změnu (odebírání paliva a dotlakovávání) s nějakou rezervou, ale nestihne dost rychle zareagovat na “dodatečný” pokles tlaku v důsledku ochlazení při zamíchání. (Ten pokles tlaku v důsledku ochlazení může být opravdu rychlý a citelný).
Řešením může být něco, co umožní krátkodobě dodat více plynu do nádrže, aby to dorovnalo ten jednorázový náhlý pokles tlaku v důsledku poklesu teploty (dodatečný zásobník například).
Napríklad tlakové nádoby na metan namiesto helia, taktiež v autogennom okruhu, neznelo by špatne.
Som na to zvedavý, čo vymyslia u toho metanu.
Zrejme budú musieť zapracovať aj na prepážkach.
No nevím, ale podle fotek tam tyto nádoby mají od začátku.
Nebudú to náhodou COPV k manévrovacím tryskám na nitrogen?
Na Starship jsou COPV na všechno – metan, kyslík, dusík i helium.
Děkuju. Konečně v tom všem mám jasněji. Snad se brzy můžeme těšit na další let.