Testování Starship SN4 začne o víkendu, SN5 jako první dostane špičku, SN6 bude mít „křídla“ pro delší lety

Od zničení prototypu Starship SN3 během testování uběhly pouhé tři týdny a SpaceX už dokončilo další exemplář, který by měl brzy podstoupit sérii zkoušek a možná i provést krátký let. Elon Musk se zároveň podělil o pár novinek ohledně plánů pro další prototypy Starship. Například aerodynamické řídící plochy byly přepracovány a poprvé by mohly být použity u prototypu SN5, který už je v pokročilém stadiu výroby.

Prototyp Starship SN4 po přesunu na rampu v Boca Chica (Zdroj: Elon Musk)

Prototyp kosmické lodi Starship s označením SN3 na začátku dubna absolvoval tankovací zkoušky v areálu SpaceX v jihotexaské vesničce Boca Chica. Bohužel při druhé zkoušce, kdy byl prototyp plněn kryogenním dusíkem, došlo k jeho zhroucení. Elon Musk později vysvětlil, že selhání nezpůsobil špatný návrh lodi nebo výrobní vada, nýbrž chyba konfigurace testu. Ve spodní kyslíkové nádrži byl nedopatřením moc nízký tlak, a tak došlo ke ztrátě stability konstrukce a zhroucení následkem vysoké hmotnosti metanové nádrže plné kapalného dusíku. Loď je prý kvůli tomu vybavena záložními ventily pro kontrolu tlaku, ale byl to nový systém a v tomto případě Starship podle Muska prostě dostala nesprávný příkaz.

Elona Muska ale tyto nehody moc netrápí. Rané prototypy Starship prý stejně nejsou optimální, a tak i kdyby přežily testování, hodily by se maximálně na okrasu. Momentálně je tedy prý důležitější vyvinout efektivní výrobní procesy, čemuž Elon Musk věnuje velkou část svého času. V tomto ohledu SpaceX rozhodně pokročilo, neboť prototyp SN4 byl dokončen pouhé tři týdny po nehodě SN3. Navíc v době přesunu SN4 na rampu už byla vyrobena také řada dílů pro následující prototyp SN5. Produkční tempo tedy neustále zrychluje.

Rychlé výrobě prototypu SN4 také trochu pomohlo to, že jeho úplně nejspodnější díl byl recyklován ze zničeného SN3. Prototyp tak bude mít stejný nový typ přistávacích nohou, o nichž jsme podrobněji psali minule. SN4 byl přepraven z montážního areálu na nedalekou startovní rampu ve čtvrtek 23. dubna a z oznámených uzavírek vyplývá, že testování by mohlo začít už tento víkend. Na základě dostupných informací lze předpokládat, že SpaceX stejně jako minule nejdříve provede tankovací zkoušky s dusíkem a hydraulickými písty simulujícími tah motorů. Zatím všechny prototypy Starship selhaly během této fáze testování, ale pokud se „kletbu“ tentokrát podaří zlomit, měl by následovat test tankování metanu a kyslíku a poté statický zážeh s třemi motory Raptor.

Pokud tyto zkoušky proběhnou v pořádku, vše by mohl zakončit krátký let do výšky 150 metrů. Při něm Starship SN4 nebude vybavena aerodynamickou špičkou ani řídícími plochami. Půjde tedy o velmi podobný test jako loňský skok Starhopperu, ale s tím rozdílem, že SN4 je vyšší a má výrazně odlišnou konstrukci, která už má velmi blízko plánované podobě Starship. Oproti tomu Starhopper byl jen hrubý technologický demonstrátor, který měl malé nádrže s třikrát tlustšími stěnami a napevno přidělané nohy.

Prototyp Starship SN4 v montážním areálu v dubnu 2020 (Foto: bocachicagal / NASA Spaceflight)

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, ale to jsme už věděli z dřívějška. Co o destičkách zatím víme, najdete v článku Vše o Starship v sekci Tepelná ochrana. Cílem experimentů na SN4 je nejspíš ověřit, jak se uchycení destiček vypořádá s vibracemi z motorů a také teplotními změnami následkem tankování kryogenních látek. Jedna sada destiček se nachází na horní nádrži SN4 a dvě další jsou na spodní části v oblasti motorů. U nich to vypadá, že SpaceX bude testovat dva různé typy uchycení.

Detail dvou rlzných způsobů uchycení destiček tepelného štítu na prototypu Starship SN4 (Foto: Nomadd / NASA Spaceflight)

Další novinkou u Starship SN4 je přítomnost malé přistávací nádrže („header tank“) uvnitř hlavní metanové nádrže. Tato malá koule bude obsahovat palivo vyhrazené pro přistání lodi. Na rozdíl od hlavní nádrže totiž bude až do zahájení přistání plná, což znamená, že během fází letu ve stavu beztíže nehrozí vznik bublin, které by mohly poté vést k problémům před přistáním při jejich nasátí motorem. Elon Musk zveřejnil fotku metanové přistávací nádrže uvnitř hlavní nádrže SN4.

Metanová přistávací nádrž na prototypu Starship SN4 (Foto: Elon Musk)

Další přistávací nádrž bude umístěna ve špičce následujících prototypů Starship a bude obsahovat kyslík. Umístění ve špičce je podle Elona Muska důležité, protože během návratu atmosférou pomáhá udržet těžiště lodi vpředu. Přistávací nádrž má asi 30 tun. Pokud se v tom trochu ztrácíte, následující neoficiální schéma hezky ilustruje uspořádání nádrží ve Starship. Zelená představuje metan, modrá kyslík a červeně je vyznačen prostor pro náklad či posádku. Na Muskově fotce výše tedy můžete vidět spodek metanové nádrže. Způsob vedení kyslíku k motorům z nádrže ve špičce je spekulativní. U prototypu Mk1 bylo potrubí vedeno vnějškem lodi podél trupu.

Neoficiální schéma nádrží prototypu Starship (Autor: Rafael Adamy)

Elon Musk se také nedávno podělil o fotku tří Raptorů v Boca Chica. Ty měly být původně nainstalovány na prototyp SN3, ale po jeho zničení lze očekávat, že je uvidíme až na SN4. Z analýzy tohoto a dalších snímků údajně vyplývá, že jde o motory se sériovými čísly 18, 19 a 20. Musk dodal, že každý motor na fotce je trošku odlišný, jelikož Raptor se stále „rapidně vyvíjí“. SpaceX už prý vyrobilo celkem 26 Raptorů. Jeden z motorů na fotce byl nedávno spatřen při přesunu.

Jak jsem už psal výše, prototyp SN4 nebude vybaven aerodynamickými řídícími plochami, jelikož pro krátký let nejsou potřeba. To potvrdil sám Elon Musk a navíc vysvětlil, že řídící plochy byly aktuálně přepracovány a poprvé budou nainstalovány na prototyp SN5 nebo SN6. Cílem úprav těchto „křídel“ a jejich uchycení je prý snížení hmotnosti a celkové zjednodušení. Nepůjde prý o nějaké radikální změny, ale i malé úpravy prý mohou mít velký dopad.

Co se týče budoucích prototypů, tak na Starship SN5 se už aktivně pracuje. Vrchlíky obou nádrží a jejich společná přepážka, což jsou komponenty nejnáročnější na výrobu, už jsou hotové a začalo jejich připojování k dalším částím hlavních nádrží. SpaceX navíc už několik týdnů vyrábí aerodynamickou špičku. Tu by měl prototyp SN5 podle Elona Muska dostat jako první spolu s kyslíkovou přistávací nádrží. Starship SN5 možná bude vybavena také řídícími plochami, ale to prý zatím není jisté. Prototyp SN6 by je však měl dostat určitě.

Jeden z následujících dvou prototypů Starship by tedy měl být schopný provádět delší zkušební lety do výšky několika kilometrů. Při nich by už nejspíš došlo k testu vypnutí a opětovného zážehu motorů během letu a také zkouškám manévrování pomocí řídících ploch. Následující neoficiální animace ukazuje, jak by to mohlo vypadat v praxi. Vzhledem k tempu výroby prototypů bychom se něčeho takového mohli dočkat v průběhu následujících několika měsících, možná během léta. Ale samozřejmě vše závisí na hladkém průběhu testování SN4, což rozhodně není zaručená věc.




Mohlo by se vám líbit...

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

Ty vado! Už aby to letělo! Jenom mě překvapuje, že to má průměr 9 metrů. Samozřejmě že fotky i videa zkreslují, ale když vidím vedle sebe ten válec a lidi, ani mi nepřipadá, že by SN4 měl na šířku cca 5 dvojnožců…

Tomáš Kratochvíl

Spodní část SN3 se podle mně nakonec nepoužila. Tahle SN4 by už konečně mohla vydržet tlakovací zkoušky, aby tam mohly přijít ty Raptory a uvidíme nějaké ty modré plameny. Prohlášení Elona, že se nyní zaměřují na výrobní proces a nevadí, že se Starship prototypy rozpadají – bych bral slušně řečeno s rezervou.

Robert

Snad vedia co robia aj ked to mozno na prvy pohlad vela krat tak nevyzera. Ale zlyhanie SN3 myslim mrzelo dost ludi.

Samo

Spodné 2 prstence s nohami a mechanizmom svoriek čo Starship budú držať na ranpe a neskôr na Superheavy zachránené z SN3 použité sú. Svedčia o tom tieto snímky napríklad:

https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=50620.0;attach=1626064;image

https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?action=dlattach;topic=48895.0;attach=1626047;image

Na druhom obrázku vidieť na vrchu druhého prstenca stopy po brúsení ktoré by na úplne novom kuse neboli.

Tomáš

Vďaka. Krásny článok.

Jirka

Ano vyprava k Marsu me fascinuje, naopak avizovane mezikontinentalni lety se Starship me irituji. At tak ci tak, ja bych do takovehle plechovky nevlez. Nechapu, jak jednoduse svarovane prstence (zadna zebra ci jine vyztuze) mohou jako celek vydrzet tu zatez.

Ivo Janáček

Viděl jste někdy odstrojené letadlo?

diwalt

no právě…
comment image

Ale dlužno dodat, že to není dobré srovnání, protože i u Starship bude zcela jinak vypadat část, kde vnitřní tlak bude udržovat strukturu (tedy nádrže), a jinak zase část, kde bude náklad či kabiny, která nutně bude muset být zpevněná podobně jako trup letadla.

A osobně si myslím, že stávající nerezová konstrukce Starship je stejně jen dočasná a postupné iterace budou vypadat úplně jinak. Celkem chápu, že Musk potřebuje, aby Starship létala co nejdříve, takže jde cestou nejjednodušší a nejlevnější možné konstrukce (z hlediska výroby, materiálu). Časem určitě dojde na úpravy a postupně budou různé části nahrazeny pokročilejšími metodami. Z kávové sedliny bych si zavěštil, že se vrátí uhlíkové kompozity, a vůbec by mne nepřekvapilo, kdyby byly některé prvky vyráběné 3D tiskem podobně jako to využívá u motorů. 3D tisk umožňuje takovou vnitřní strukturu, která celou konstrukci odlehčí, ale přitom výrazně zvýší pevnost. A opět půjde o typické Muskovo řešení, kdy půjde cestou, kterou by většina označila jako nemožnou (třeba kompletní tisk celých prstenců – to je myslím dostatečně “nemožné”).

Ivo Janáček

Tak a teď si uvědomte jaké síly a kterými směry působí na letadlo a v jakém směru budou působit síly na SS. Dále si vzpomeňte jak se před starty raket řeší výškové větry, jejich střih a uvědomte si proč a jak to spolu všechno souvisí.

A ještě dva obrázky jak to dopadne, když se s tím flákne o RWY

http://avherald.com/img/omni_b763_n477ax_shannon_200308_4.jpg
http://avherald.com/img/omni_b763_n477ax_shannon_200308_3.jpg

diwalt

Proto píšu, že to není dobré srovnání. Vy jste s tím srovnáním letadla a Starshipu přišel 😉

Ivo Janáček

Ano a viděl jste spodní díly v místech, kde jsou motory? Tam je přesně to, co hledáte, ale v nádržích to nedává smysl.

diwalt

Však jsem také nikde netvrdil, že tato konstrukce má být v nádržích, naopak od začátku píšu, že srovnání s letadlem není vhodné, protože Starship má nádrže, kde strukturu udržuje vnitřní tlak. Nějak nechápu vaši potřebu mi oponovat, když opakujete jen to, co od začátku říkám – tedy, že váš příměr s letadlem byl v tomto kontextu nevhodný. 🙂

Ivo Janáček
Invc

Mno … máš pravdu v tom, že srovnávat letadlo s raketou, není vůbec správně – a jako konstrukční analogie je to spíše zavádějící.

Ale ty další úvahy …:
1) Strukturu fairing – nebude třeba nijak příliš vyztužovat, přestože není příliš přetlakovaná. Nic moc totiž už nenese. (v podélném směru nic nenese, v příčném směru – pro návrat – je to poměrně dostatečně kompaktní, a na rozdíl od letadla, které má de facto jeden vymezený výrazný prostor pro působení síly (místo uchycení křídel), tak SS nic takového nemá a většina sil je rozložena na celou plochu.

2) Návrat uhlíkových kompozitů by znamenal zahodit prakticky vše, co prozatím udělali (kompozity jsou výrazně teplotně jinde, takže by de facto stavěli jinou raketu).

3) Tisk… kdo ví… ale to je vcelku problém – teď je problém se svary, a teď si představ, že vlastně celá loď by byl jeden velký svar…

Ivo Janáček

Problém tisku je cena a rychlost. Cena je příšerná a rychlost šnečí.Pokud to někdo vyřeší, tak budou rádi tisknout.

Pavel Riedl

Šnečí rychlost, snad, ale zase to dobře škáluje. A cenu musíte porovnávat se srovnatelným výsledkem, ale jsou věci, které jinak nevyrobíte.

diwalt

Fairing musí mít strukturu pro upevnění nákladu. Také tam budou působit obrovské síly při návratu na místa, kde jsou “křídla”, tedy řídicí aerodynamické plochy. Takže o tom, že ho nebude potřeba vyztužovat, bych si dovolil velmi pochybovat.

Stejně tak bych si netroufl tvrdit, že návrat kompozitů by znamenal zahodit vše, co zatím udělali. To, že se konstrukce bude průběžně měnit, je něco, co Musk opakuje velmi často, když mluví o tom, jak chce snižovat hmotnost konstrukce. Nikdy jsem neřekl, že kompozit má přijít na místa výrazně tepelně namáhaná. Jejich využití by mohlo být právě uvnitř ve zpevňujících strukturách. Použití kompozitů není nevhodné v tuto chvíli ani tak kvůli tepelným vlastnostem, ale kvůli ceně a rychlosti stavby. Ve chvíli, kdy budou zalétané první funkční prototypy a bude dostatek dat o skutečném namáhaní konstrukce, lze začít se stavbou výrobní linky, kde se už dají ladit různé možnosti. Stejně tak lze postupně měnit samotnou strukturu tak, aby se namáhání (strukturální i tepelné) přenášelo na jiná místa konstrukce, lze se vrátit k transpiračnímu chlazení atd. atd. atd. Těch variant a možností je spousta.

Problém není svar jako takový. Problém je v tom, že svar má jiné vlastnosti než zbytek. To je ten skutečný průser. Pokud by celek byl jeden velký svar, není to problém, protože celek bude mít stejné vlastnosti a lze s tím počítat. Tak koneckonců sintering funguje a právě proto se tohle dá využívat na tak namáhané konstrukce, jako je raketový motor. Navíc těch možností je mnohem více, nemusí se jednat jen o sintering (i když ano, ten jsem měl na mysli). Dala by se také vytvořit výplňová konstrukce mezi dvěma velmi tenkými plechy (zde by bylo zajímavé využít třeba vlastností aerogelu, což je vzhledem k hmotnosti velmi pevný a současně dobře izolující materiál), dalo by se využít tisku zpevňovaných polymerů na vnitřní struktury apod. Problém je v tom, že každá taková varianta je dražší, náročnější a hlavně pomalejší než stávající konstrukce, se kterou pracují při současném vývoji. Pro prototyping v tomto měřítku by to nebylo použitelné, pro výrobu už by mohlo, protože náklady se vrátí dlouhodobým provozem.

Ale jak jsem již psal a opět to opakuji – je to celé jen věštění z kávové sedliny a není to nic, co bych sám bral za nějakou bernou minci. Jen tím chci ukázat, že současné konstrukční možnosti jsou obrovské a rozhodně bych se neomezoval ani tím, jak staví první prototypy, ani tím že většina těch postupů je v dnešním použití vhodná jen pro malá měřítka, ať už kvůli ceně nebo kvůli rychlosti. Obojí je omezení, které může velmi rychle padnout – velkovýroba zlevňuje produkci, rychlost lze zvednout znásobením produkčních jednotek (tedy při 3D tisku například pracovat s desítkami či klidně stovkami hlav na jednom jediném adekvátně velkém zařízení) apod.

Takže i když v tuto chvíli staví z nerezu a je to řešení, které je v této fázi opravdu logické a velmi vhodné, klidně vsadím své oblíbené kožené pohory, že konstrukce sériových Starship čistě nerezová nebude, ale bude postupně větší a větší kombinací mnoha různých konstrukčních postupů. Mám tím na mysli hlavní, nosnou konstrukci. To, že vnitřní uspořádání bude konstruováno jinak, je samozřejmé.

Rosetau

Proto je to natlakované. Zkuste v ruce rozmačkat prázdnou a plnou hliníkovou plechovku.

Jan

Ok, a nebude ten tlak postupně v těch nádržích klesat? Takže konstrukce bude mít jiné vlastnosti na začátku a na konci letu, nebo ne?

Ivo Janáček

Nebude a to platí i pro ostatní rakety, tlak musí být stabilní, proto jsou třeba COPV u F9/FH, které tlakují stupeň pomocí Hélia. U SS/SH se bude tlakovat přímo daným médiem zpětnou smyčkou od motorů.

I když jak tak nad tím přemýšlím a jak znám EM, tak možná klesat bude a to dle okolního tlaku tak, aby rozdíl tlaků byl víceméně konstantní. 😉

Invc

Nebude. Jen kapalinu bude postupně nahrazovat plyn.

U F9 je to helium. U SS to má být metan resp. kyslík “vrácený” z motorů.

(Sorry Ivo, dřív sem psal než četl další reakci…).

Paul2081

Paráda, snad to o výkendu vyjde.

Wolfman

Taky děkuji za krásný a přehledný článek.

Viktor

Diky za info..ani na spaceflightnow jsem se nedozvedel co se tam ted vlastne deje

Samo

Výborné je na toto NSF Nasa Spaceflight Forum jendoduchšie NSF forum aj bez registrácie sa tam pekne dajú pozerať updaty.

Jiří Hadač

Mohlo by se rict, ze na kosmonautixu to maji podobne, jo, ale preci jen, na nsf je to jeste aktualnejsi. Akorat kdyz nesledujes to hlavni tema vlakna, tak se nedockas nekdy odpovedi, kterou marne hledas, protoze se diskutujici upnou na neco jineho a ty jen marne hledas svou informaci. Jinak, je to dobry zdroj, presne jak pises.

Pacholik

Tak mě napadá, zda těm keramickým deskám nebude vadit tlakování nádrží- přeci jen plášť se dost vyrovná po prvním tankování. Jako můžou to na něj naskládat až to nafouknou, ale zůstane tak k i po opětovném vytankování? Zajímalo by mě, jak to tam mají uchycené a jaká je mezera mezi deskama a pláštěm… Diky za super článek.

Evzenj

Zajimalo by mne – deje se neco na Floride se Starship? Byl tam druhy tym co stavel dalsi lod ale uz jsem o nich dlouho nic neslysel.

Evzenj

To mi nejak uniklo, dekuji za info

Paul2081

Tlakování se povedlo paráda, let s jedním motorem za týden odpovídá udávané výšce cca 150 m. Úspěšnost tak 50 na 50%