Přehled prototypů Starship

Přeskočit na konkrétní sekci:
SN7 | SN6  | SN5  | SN4  | SN3  | SN2  | SN1 | Testovací nádrže | Mk2 | Mk1  | Starhopper

Starship je nejnovější verzí konceptu BFR (Big Falcon Rocket) společnosti SpaceX, který se dříve nazýval Mars Colonial Transporter a poprvé byl veřejně představen v roce 2016 pod názvem Interplanetary Transport System (ITS). Tehdy měla raketa průměr 12 metrů a na výšku měřila 122 metrů. O rok později však Elon Musk představil upravenou verzi, která měla už „jen“ 9metrový průměr, výšku 106 metrů a Musk ji nazýval BFR. V roce 2018 pak BFR prošlo dodatečnými změnami, z nichž nejvýraznější bylo přidání několika aerodynamických ploch, které mají pomáhat se stabilizací lodi při průletu různě hustými atmosférami. Elon Musk ale na konci roku 2018 oznámil, že raketa byla přejmenována na Starship a bude místo původně plánovaných uhlíkových kompozitů využívat nerezovou ocel. O Starship a její historii a vývoji si můžete přečíst více v našem podrobném článku Vše o Starship.

Od konce roku 2018 SpaceX vyrobilo a otestovalo řadu technologických demonstrátorů a prototypů kosmické lodi Starship v plné velikosti. Některé z nich už dokonce vzlétly a připravuje se také výroba první nosné rakety Super Heavy, která Starship vynese na oběžnou dráhu. Prototypů už vzniklo hodně, a tak jsme připravili jejich přehled, který budeme průběžně doplňovat a udržovat stále aktuální.

Průběh testování prototypů Starship můžete sledovat živě v našem článku, ve kterém informujeme o aktuálním dění v Boca Chica.

Přehled prvních prototypů Starship (Autor: Alex Delderfield)

Poslední aktualizace:

  • 1. 7. 2020 – Aktualizovány informace o testování SN5
  • 27. 6. 2020 – Doplněny fotky k SN5, SN6 a SN7 a nový článek
  • 24. 6. 2020 – Aktualizovány informace o SN5 a SN7
  • 21. 6. 2020 – Doplněn údaj o počtu Raptorů u jednotlivých prototypů
  • 20. 6. 2020 – Založení článku + doplnění typu oceli použitého u jednotlivých prototypů

Zkušební nádrž SN7

Zničená nádrž SN7 po druhé kryogenní zkoušce na konci června 2020 (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Následkem výbuchu prototypu Starship SN4 byla poničena rampa v Boca Chica, která poté musela být opravena. SpaceX tedy nemohlo rovnou začít testovat prototyp SN5, ale firma situace využila k tomu, že během oprav prověřila alespoň experimentální nádrž SN7. Ta se od předchozích plnohodnotnějších prototypů liší tím, že je menší a jednodušší a hlavně je vyrobena z nového typu oceli. Předtím využívaná nerezová ocel 301 je totiž podle Elona Muska dobrá jako tenký plech, ale jako silnější plát už tolik ne. Ocel 304L má trochu jiné složení a podle Muska má být tvárnější a vhodnější pro kryogenní teploty. SpaceX však už delší dobu pracuje na vlastní slitině 30X, která má být ještě lepší, takže 304L je nejspíš jen dočasné řešení.

Nádrž SN7 byla přesunuta z montážního areálu na nedalekou rampu v pátek 12. června 2020. Poté byla připoutána popruhy a 15. června proběhl první test s plynným dusíkem o pokojové teplotě. Ještě tentýž den následoval kryogenní tlakový test s kapalným dusíkem, který byl záměrně proveden až do zničení. K selhání nádrže nakonec došlo kolem 23:11 SELČ. Elon Musk poté prozradil, že nádrž nepraskla, nýbrž „začala unikat“ při tlaku 7,6 barů. Elon Musk dodal, že tato konkrétní nádrž má pár známých slabých míst, kvůli kterým je méně odolná, než by mohla být. Příští nádrž (možná SN8?) už bude obsahovat úpravy těchto slabých míst, takže bude schopná odolat ještě vyššímu tlaku než SN7.

Nádrž SN7 po kryogenním testu zůstala celá a pracovníci SpaceX se ji rozhodli opravit a 23. června proběhla další tlaková zkouška. Test s kapalným dusíkem byl záměrně proveden až do zničení, ke kterému došlo po dosažení zatím neznámé hodnoty tlaku.


Starship SN6

Prototyp Starship SN6 v montážní věži v Boca Chica (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Starship SN6 by mohla být prvním prototypem, který bude vybaven funkční aerodynamickou špičkou a stabilizačními plochami a provádět delší lety do výšky několika kilometrů se třemi motory Raptor. Kompletace hlavních nádrží a motorové sekce byla dokončena během června 2020 a nyní se čeká na to, jak dopadne testování Starship SN5.


Starship SN5

Prototyp Starship SN5 u montážní věže v Boca Chica (Foto: @cnunezimages)

Starship SN5 měla být původně vybavena aerodynamickou špičkou a stabilizačními plochami a provádět delší lety se třemi motory Raptor. Vzhledem k výbuchu SN4 ale lze očekávat, že dojde k úpravě plánů a po standardních tlakovacích zkouškách a pár statických zážezích provede jen krátký let do výšky 150 metrů s jedním Raptorem, který měl původně absolvovat prototyp SN4.

Prototyp SN5 byl přepraven na rampu 24. června 2020 a 1. července byly provedeny první tlakové zkoušky s dusíkem.


Starship SN4

Prototyp Starship SN4 na rampě v Boca Chica na konci května 2020 (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Prototyp Starship SN4 byl dokončen pouhé tři týdny po nehodě SN3. Tomu trochu pomohlo to, že jeho úplně nejspodnější díl byl recyklován ze zničeného SN3. Prototyp tak měl stejný typ přistávacích nohou. Na SN4 bylo stejně jako v případě SN3 nainstalováno také několik vzorků keramických destiček tepelného štítu. Podle Elona Muska jsou destičky mechanicky připevněny pomocí ocelových čepů a nejsou ablativní. Cílem experimentů na SN4 nejspíš bylo ověřit, jak se uchycení destiček vypořádá s vibracemi z motorů a také teplotními změnami následkem tankování kryogenních látek. Jedna sada destiček se nacházela na horní nádrži SN4 a dvě další byly na spodní části v oblasti motorů. U nich to vypadalo, že SpaceX testovalo dva různé typy uchycení.

Další novinkou u Starship SN4 byla přítomnost malé přistávací nádrže („header tank“) uvnitř hlavní metanové nádrže. Tato malá koule obsahuje palivo vyhrazené pro přistání lodi.

Prototyp SN4 byl přepraven z montážního areálu v Boca Chica na nedalekou startovní rampu ve čtvrtek 23. dubna. O tři dny později proběhla úspěšná tlaková zkouška, při které byl prototyp naplněn plynným dusíkem o pokojové teplotě. Následující den proběhla obávaná zkouška s kapalným dusíkem o kryogenní teplotě, při které z rozličných důvodů selhaly předchozí prototypy Mk1, SN1 a SN3. Tentokrát však test proběhl bez problémů. Elon Musk poté upřesnil, že tlak v nádržích během kryogenní zkoušky dosáhl 4,9 barů.

SpaceX tak mohlo poprvé postoupit do další fáze testování, která zahrnovala instalaci raketového motoru Raptor a provedení zkušebního zážehu. Po instalaci Raptoru se sériovým číslem 18 došlo 4. května k prvnímu plnění nádrží metanem a kyslíkem. Technici poté narazili na problém s příliš vysokou teplotou metanu, ale o pár hodin později došlo k úspěšnému zkušebnímu roztočení turbočerpadel motoru („spin prime test“).

V úterý 5. května SpaceX provedlo test spalovací předkomory (preburner) a 6. května v 03:57 SELČ proběhl první krátký statický zážeh. Úspěšný zážeh pak na Twitteru potvrdil také Elon Musk. Hned následující den pak SpaceX provedlo další několikasekundový statický zážeh, který proběhl 7. května kolem 09:39 SELČ. Druhý zážeh se od prvního podle Elona Muska lišil tím, že při něm nebylo palivo čerpáno z hlavní metanové nádrže, nýbrž z malé kulovité nádrže umístěné uvnitř (viz výše).

Následně byl odmontován motor Raptor a prototyp SN4 absolvoval 10. května druhý kryogenní test s dusíkem, tentokrát však při vyšším tlaku 7,5 barů.

Technici SpaceX poté Starship SN4 opět opatřili Raptorem, ale tentokrát se jednalo o nový kus se sériovým číslem 20. Následoval test spalovací předkomory motoru, který proběhl 17. května a o dva dny později došlo také k plnohodnotnému statickému zážehu. Test se ale neobešel bez komplikací, jelikož po zážehu došlo k menšímu požáru stolce, na kterém prototyp stál. Zároveň se ještě dlouho poté objevovaly plameny ve spodní části Starship. Že se nejednalo o malý problém, vyplynulo z toho, že SpaceX nechalo rampu s prototypem vyklizenou po dobu téměř dvou dnů po testu. Teprve poté byla rampa prohlášena za bezpečnou a mohli se na ni vrátit pracovníci. K incidentu se bohužel dosud nikdo oficiálně nevyjádřil, takže nevíme, co způsobilo požár a proč přesně musela rampa zůstat dva dny zavřená.

Testování Starship SN4 pak mělo týdenní pauzu a pokračovalo 28. května, kdy proběhl další statický zážeh, tentokrát už bez následného požáru. SpaceX následně získalo licenci Federální letecké správy na provádění testovacích letů Starship, avšak před prvním letem se firma rozhodla provést ještě jeden statický zážeh SN4. Ten nakonec proběhl v pátek 29. května ve 20:47 SELČ zdánlivě v pořádku. Ale krátce po zážehu začal ze spodní části Starship unikat plyn, načež došlo ke vznícení v oblasti motoru a obří explozi. SN4 byl nenávratně zničen a pravděpodobně bylo potřeba provést také opravy techniky na rampě.


Starship SN3

Trosky prototypu Starship SN3 den po selhání při kryogenní zkoušce (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Prototyp Starship SN3 se vyráběl asi měsíc a 29. března byl převezen z montážní plochy v Boca Chica na nedalekou startovní rampu. Zajímavostí je, že tento prototyp byl vybaven dvěma bateriemi z elektromobilů Tesla o celkové kapacitě 200 kWh. Venku na trupu pak bylo možné spatřit také elektromotor Tesla určený pro ovládání řídicích ploch. Ty však prototyp SN3 nikdy nedostal. Další zajímavostí je, že na SN3 bylo možné vidět pár zkušebních keramických destiček tepelného štítu. Z jejich umístění na motorové sekci nejspíš vyplývá, že účelem bylo otestovat jejich odolnost vůči vibracím z Raptorů. Podobným způsobem SpaceX destičky testovalo během letů Starhopperu.

Starship SN3 měl jako první provést krátký testovací let a pro tyto účely byl vybaven novým typem přistávacích nohou. Elon Musk potvrdil, že fanouškovská animace, která znázorňuje potenciální způsob fungování nohou, je velmi blízko realitě. Jedná se prý o verzi 0.9 a budoucí nohy mají být delší, budou mít větší rozpětí a hlavně budou schopny kompenzovat nerovnosti povrchu.

Pro tlakové zkoušky byl prototyp SN3 vybaven trojicí hydraulických pístů, které v motorové sekci simulovaly vliv tahu a vibrací tří Raptorů na spodek nádrže. Podobný test proběhl také se zkušební nádrží SN2, avšak tehdy byl použit pouze jeden píst. První tlaková zkouška spočívala v naplnění nádrží plynným dusíkem o pokojové teplotě a úspěšně proběhla 2. dubna kolem 18:00 SELČ. O pouhých šest hodin později se na kyslíkové nádrži prototypu začala objevovat námraza, což značilo, že SpaceX přešlo do druhé fáze testování spočívající v tankování kapalného dusíku s kryogenní teplotou. Asi hodinu poté však byl test přerušen kvůli netěsnícím ventilům. SpaceX poté vyřešilo problém s ventily a kryogenní test pokračoval 3. dubna, kdy bylo možné opět sledovat přibývající námrazu na prototypu. Tentokrát však byla kapalným dusíkem plněna horní nádrž, která by normálně obsahovala metan. Bohužel kolem 9:00 SELČ se prototyp náhle zhroutil a byl zničen.

Elon Musk poté vysvětlil, že selhání SN3 nezpůsobil špatný návrh rakety nebo výrobní vada, nýbrž chyba konfigurace testu. V kyslíkové nádrži byl moc nízký tlak na to, aby byla zachována stabilita s vysokou hmotností metanové nádrže. Loď je kvůli tomu vybavena záložními ventily pro kontrolu tlaku, ale je to nový systém a v tomto případě prý Starship prostě dostala nesprávný příkaz.


Testovací nádrž SN2

Nádrž SN2 během testování (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Pouhý týden po výbuchu Starship SN1 začalo testování zkušební nádrže vyrobené z dílů původně určených pro prototyp SN2. Ta už byla vyráběna v relativně krytém a čistém prostředí (nikoli pod širým nebem, jako tomu bylo u předchozích prototypů) a má kvalitnější svary. Účelem SN2 bylo ověřit upravenou konstrukci „puku“, který selhal u prototypu SN1.

V pátek 6. března byla nádrž SN2 převezena z montážní plochy na nedalekou startovní rampu a během následujících dvou dnů nádrž absolvovala dvě tlakové zkoušky s vodou. Vše proběhlo v pořádku a už 9. března následovala kryogenní zkouška s kapalným dusíkem, jehož použití prozradila jasně viditelná námraza na nádrži. Test trval přes 6 hodin a nejspíš při něm došlo k několika tlakovacím cyklům. Zajímavostí pak je, že k již zmíněnému „puku“ na spodku nádrže byl připojen hydraulický píst, který během testu simuloval nápory a vibrace, který by na puk a nádrž vyvíjel zažehnutý Raptor. Elon Musk později potvrdil, že test byl úspěšný. Nepoškozená nádrž byla poté přesunuta z rampy zpět do výrobního areálu, kde od té doby stojí.


Starship SN1

Starship SN1 před testováním v únoru 2020 (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Prototyp Starship Mk3 byl přejmenován na SN1 a mělo jít o první exemplář nové verze Starship V1.0, která už má být navržena pro orbitální lety. K jeho výrobě byl využit speciální stroj na ohýbání plechů z nerezové oceli. Vznikly tak hladké prstence, které jsou z jednoho kusu oceli a mají jen jeden vertikální svar, což značně usnadnilo a zrychlilo výrobu oproti dřívějším metodám, kdy například u prototypu Mk1 byl každý prstenec svařen z několika menších dílů. Prstence na SN1 byly o něco vyšší a zároveň tenčí (4 mm) než v případě prototypu Mk1, takže celková konstrukce lodi byla lehčí.

SpaceX na začátku roku 2020 provedlo několik destruktivních tlakových testů zkušebních nádrží pro Starship a poté přešlo na výrobu prototypu SN1. Hlavní nádrže pro tento exemplář byly dokončeny koncem února 2020 a začalo jejich testování na rampě v Boca Chica. Během kryogenní zkoušky však prototyp vybuchl kvůli selhání svaru na „puku“, ke kterému měly být později připojeny motory Raptor.


Testovací nádrže

Poškozená testovací nádrž několik hodin po tlakovací zkoušce (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

Než SpaceX přistoupilo k výrobě prototypu Mk3 (později přejmenovaného na SN1), sestrojilo nejdříve několik zkušebních nádrží, aby ověřilo nové výrobní metody a úpravy provedené na základě selhání prototypu Mk1. Během ledna 2020 byly vyrobeny dvě testovací nádrže, které měly stejně jako finální raketa průměr 9 metrů, ale byly nižší, a tak měly výrazně menší celkový objem. SpaceX zároveň provedlo zkoušku malé nádrže, která je umístěna ve špičce Starship a obsahuje kyslík pro přistávací manévr.

Pracovníci SpaceX 10. ledna 2020 provedli tlakovací zkoušku první testovací nádrže, jejímž cílem bylo zjistit, jak vysokému tlaku dokáže odolat. Nádrž nakonec praskla v místě, kde se spojuje horní víko a boční stěna. Elon Musk poté prozradil, že svar selhal při tlaku 7,1 barů (1 bar = 100 kPa).

O pouhé dva týdny později SpaceX provedlo další podobný test, avšak tentokrát s malou kulovitou nádrží. Ta má být u Starship umístěna ve špičce a obsahuje kyslík vyhrazený pro přistání. První test proběhl 25. ledna a nádrž při něm byla úspěšně naplněna kryogenním dusíkem. O den později byl proveden další test, zřejmě s cílem zvyšovat tlak až do selhání nádrže. K tomu nakonec došlo a výsledkem byla zmuchlaná špička s prasklou nádrží. Bohužel nevíme, jakému tlaku nádrž odolala.

SpaceX mezitím vyrobilo další zkušební exemplář hlavní nádrže, která měla jinak řešené svary než ta předchozí. Nádrž byla 27. ledna přepravena na rampu a rovnou absolvovala zkušební tankování dusíkem s pokojovou teplotou. O den později byl proveden kryogenní tlakový test, při kterém nádrž selhala po dosažení tlaku 8,5 barů.


Starship Mk2

Starship Mk2 v říjnu 2019 (Foto: John Winkopp)

O novém floridském pracovišti SpaceX v městečku Cocoa se začalo šuškat už v dubnu 2019, když zde společnost začala provádět pohovory s potenciálními techniky pro výrobu lodi Starship. V květnu se pak objevila fotka, která jednoznačně ukázala, že SpaceX zde opravdu vyrábělo další exemplář Starship. Zprávu následně potvrdil i Elon Musk, který vysvětlil, že SpaceX mělo dva týmy, které souběžně vyráběly Starship jak v Texasu, tak na Floridě a soutěžily mezi sebou o to, kdo bude rychlejší. Týmy si prý radily, ale každý si mohl zvolit vlastní přístup a nemusel se řídit radami druhého týmu.

SpaceX v Cocoa vyrábělo prototyp Mk2, avšak na podzim 2019 práce ustaly a plánovaný přesun lodi k rampě LC-39A v Kennedyho vesmírném středisku nikdy neproběhl. Společnost se následně rozhodla soustředit všechny své aktivity týkající se Starship do Boca Chica a areál v Cocoa je od té doby v podstatě neaktivní. Prototyp Mk2 tam stále stojí, ale neočekává se, že bude k něčemu využit.


Starship Mk1

Starship Mk1 a první stupeň Falconu 1 (Foto: SpaceX)

První prototyp lodi Starship označovaný Mark 1 (Mk1) byl od jara 2019 vyráběn v jižním Texasu, kde byl předtím montován Starhopper. Prototyp však měl na rozdíl od Starhopperu mnohem blíže k finální podobě lodi Starship. Prototyp byl zkompletován koncem září 2019 před prezentací Elona Muska o nové vizi pro Starship. Oproti Starhopperu byl prototyp Mk1 vyroben z výrazně tenčích plechů a byl to první exemplář opatřený stabilizačními plochami. Na prototyp také byly nainstalovány tři motory Raptor, ale jen naoko kvůli Muskově prezentaci.

V listopadu 2019 byl zahájen testovací program prototypu Starship Mk1 v Texasu, který měl být zakončen zkušebním letem. Firma nejdříve 19. listopadu provedla tlakovací test nádrží, aby ověřila jejich těsnost. Ta dopadla dobře, a tak o den později proběhla další zkouška. Při ní už byl tankován výrazně chladnější dusík, aby se ověřilo, že se konstrukce lodi dokáže vypořádat s kryogenními teplotami. Během této zkoušky však konstrukce lodi nevydržela vyvíjený nápor a došlo k uvolnění horního víka nádrže. Víko vyletělo do vzduchu a z nádrží se vyvalila oblaka plynu.

Velmi krátce po nehodě Elon Musk na Twitteru vysvětlil, že SpaceX nebude Starship Mk1 opravovat a místo toho se bude rovnou soustředit na pokročilejší exemplář Mk3 (ten byl později přejmenován na SN1).


Starhopper

Kompletně smontovaný Starhopper (Foto: Elon Musk)

V jižním Texasu, kousek od budované rampy SpaceX u Boca Chica Village, začala v prosinci 2018 montáž prvního technologického demonstrátoru kosmické lodi Starship, s kterým pak byly prováděny statické zážehy i testovací lety. Demonstrátor je přezdíván Starhopper, ale jeho konstrukce má k finálnímu designu lodi daleko, podobně jako tomu bylo v případě experimentální rakety Grasshopper. S tou SpaceX v letech 2012 a 2013 trénovalo přistávání prvních stupňů, ale s Falconem 9 toho moc společného neměla.

Starhopper má průměr 9 metrů stejně jako finální Starship, ale byl vyroben z oceli s tloušťkou 12,5 mm (pozdější prototyp Starship SN1 byl vyroben z 4mm oceli). Celková výška se odhaduje na nějakých 40 metrů, ale ve výsledku měl Starhopper jen asi 20 metrů na výšku, protože mu chybí dutá horní polovina, kterou zničil vítr v lednu 2019. SpaceX se rozhodlo nevyrábět novou, protože pro testy Starhopperu nebyla potřeba.

Stručná historie Starhopperu:

  • 11. ledna 2019 byl Starhopper kompletně smontován, avšak jednalo se jen o velmi hrubou konstrukci bez funkčních motorů, nádrží apod.
  • Následně byl Starhopper opět rozmontován na dvě poloviny a začala příprava „vnitřností“
  • Na konci ledna silný vítr zničil nedostatečně ukotvenou horní polovinu Starhopperu
  • V následujících týdnech pokračovaly přípravy spodní poloviny – instalace nádrží, kabeláže, potrubí, zpevnění nohou apod.
  • 8. března byla spodní část Starhopperu přepravena na nedalekou startovní rampu
  • 11. března byl na rampu dopraven první motor Raptor, který byl o pár dnů později nainstalován na Starhopper
  • Starhopper během března absolvoval několik tankovacích zkoušek
  • 4. dubna proběhl první zážeh Starhopperu, který trval 3 sekundy. O dva dny později proběhl další krátký zážeh. Motor Raptor byl poté z neznámého důvodu ze Starhopperu odmontován a odeslán do Hawthorne.
  • Na začátku června 2019 byl do Starhopperu nainstalován Raptor se sériovým číslem 4, ale zanedlouho byl opět odmontován
  • Během čekání na nový Raptor byla startovní rampa rozšířena o přistávací plošinu.
  • 11. července na rampu dorazil Raptor se sériovým číslem 6, s kterým bylo provedeno několik zkoušek
  • 26. července úspěšně proběhl první krátký let do výšky kolem 20 metrů
  • 27. srpna proběhl druhý a poslední let, tentokrát do výšky 150 metrů
  • Starhopper bude poté dle Muska sloužit jako testovací stav pro motory Raptor
  • Podle neoficiálních zdrojů bude Starhopper později někde vystaven podobně jako před lety testovací raketa Grasshopper, která je vystavena v McGregoru



Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
9 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře