Všechno je jinak! SpaceX zavádí novou generaci Raptoru, místo tří velmi odlišných variant bude mít jen dvě

Člověk míní, Musk mění. Ještě donedávna měla veřejnost za to, že loď Starship a raketu Super Heavy budou pohánět tři velmi odlišné varianty motoru Raptor, ale Elon Musk nyní prozradil, že původní plán se (opět) mění. Super Heavy nakonec možná bude mít celkem 33 Raptorů, přičemž všechny budou v podstatě stejné, rozdíl bude jen ve schopnosti naklánění těch středových. Vakuový Raptor pro loď Starship má slušné parametry a SpaceX nyní přemýšlí nad tím, kterým směrem se s tímto motorem vydat do budoucna. Ve hře je několik možností.

Na začátek pro jistotu připomenu, jak to s Raptorem mělo být původně. Pokud se vrátíme až do roku 2018, tehdy se Starship ještě jmenovala BFR, měla být vyrobena z uhlíkových kompozitů a využívala by pouze jeden typ Raptoru. Ten byl typově někde mezi variantou optimalizovanou pro provoz v atmosféře a variantou pro fungování ve vakuu (blíže však měl mít k atmosférické verzi). První stupeň BFR měl mít 31 těchto Raptorů a horní stupeň celkem 7. Důvodem této volby mělo být celkové zrychlení vývoje, jelikož navržení jednoho motoru pochopitelně zabere méně času než vývoj dvou nebo tří různých verzí. Tento plán ale dlouho nevydržel a o rok později se SpaceX vrátilo k původnímu konceptu, který počítá kromě atmosférického Raptoru také s vakuovou variantou pro horní stupeň. Zároveň došlo k přejmenování BFR na Starship a přechodu z kompozitů na nerezovou ocel.

Porovnání jednotlivých verzí rakety ITS/BFR/Starship (Zdroj: Everyday Astronaut)

Počet a rozmístění Raptorů se během posledních dvou letech několikrát změnil, ale ještě minulý týden se počítalo s tím, že na Super Heavy bude 32 atmosférických Raptorů ve dvou variantách (nově označovaných RC a RB) a že na Starship budou jak motory RC, tak vakuová varianta RVac. Motory RC jsou klasické atmosférické Raptory, s kterými jsme se setkávali už od února 2019, kdy začalo jejich testování v McGregoru. Tyto motory jsou vybaveny hydraulikou pro náklánění a také jsou schopny výrazné regulace tahu (přiškrcování). Motory RC poháněly všechny dosavadní prototypy Starship a budou přítomny také na raketě Super Heavy. Konkrétně 12 středových motorů by u této rakety zajišťovalo řízení letu díky naklánění a také by byly použity při přistání, kde je kromě vektorizace potřeba také regulace tahu kvůli měkkému dosednutí. Dalších 20 Raptorů označovaných RB by bylo umístěno na vnějším okraji Super Heavy, kde by byly napevno připevněny k raketě. Nebyly by tedy schopny naklánění. Původní plán byl takový, že tyto motory budou oproti variantě RC výrazně zjednodušeny a nebudou schopny regulace tahu (nebo jen velmi minimálně). Toto zjednodušení mělo výměnou přinést o 25–50 % vyšší maximální tah.

Neoficiální představa Super Heavy s 32 Raptory (Autor: @ErcXspace)

To už ale neplatí, protože Elon Musk aktuálně upřesnil, že všechny Raptory na Super Heavy budou v podstatě stejné a lišit se budou pouze tím, zda budou vybaveny hydraulikou pro naklánění, nebo ne. Schopnost hluboké regulace tahu tedy budou mít jak motory RC, tak RB. Bystřejší z vás si teď možná uvědomili, že celkový tah všech motorů na Super Heavy musel zákonitě klesnout, jelikož 20 motorů RB najednou nebude mít onen výrazně zvýšený maximální tah. A samozřejmě byste měli pravdu, avšak pouze v případě kdybychom počítali s původně plánovanými parametry motoru RC. Ten totiž původně cílil na hodnotu tahu 200–210 tun, což je pro Super Heavy nedostatečné. Elon Musk prozradil, že cílem je dosažení tahu kolem 230 tun u Raptoru RC a zároveň zvýšení celkového počtu motorů na Super Heavy na 32 nebo 33 (pro první orbitální test bude použito „jen“ 29 Raptorů). Když pak bude mít každý motor tah 230 tun, při 33 Raptorech na Super Heavy to bude znamenat celkový tah kolem 7600 tun. Tím bude dosaženo kýženého poměru tahu vůči hmotnosti přibližně 1,5, jelikož plně natankovaná sestava Starship a Super Heavy má mít při startu kolem 5000 tun. Motory typu RB už jsou ve výrobě a do Starbase už dokonce byly dopraveny první dva exempláře RB3 a RB4.

Motor RB3, který je pravděpodobně určen pro Super Heavy B4 (Foto: BocaChicaGal / NASA Spaceflight)

Tato změna plánu pro SpaceX znamená, že nemusí vyvíjet druhou variantu Raptoru pro Super Heavy, ale nevýhodou je, že motor RC bude muset být provozován s vyšším výkonem, což je pochopitelně obtížná výzva samo o sobě. Jelikož ale SpaceX zvolilo tuto možnost, lze to brát jako znamení, že vývoj a testování atmosférického Raptoru pokračuje dobře, nebo dokonce lépe, než se čekalo. Firma už vyrobila a otestovala přes 80 Raptorů, přičemž každý nový kus byl odlišný a obsahoval nějaká vylepšení. Aktuální verze je tedy pravděpodobně na míle vzdálená prvnímu exempláři v plné velikosti, který byl v únoru 2019 poprvé zažehnut v McGregoru. Sám Elon Musk nově označuje současný atmosférický motor „Raptor 2“, takže jde o jakousi druhou generaci.

Neoficiální představa Raptorů na raketě Super Heavy (Autor: ErcXspace)

Horní stupeň ve formě lodi Starship ale stále potřebuje dva typy motorů a už dlouho platí, že kromě 3 atmosférických motorů RC bude mít také 3 vakuové Raptory RVac. Ty jsou efektivnější mimo atmosféru díky výrazně větší trysce. Elon Musk aktuálně prozradil, že tento motor nabízí specifický impuls 378 sekund, přičemž v budoucnu by mělo být možné díky dalším vylepšením překonat hranici 380 sekund, což byl vytyčený cíl od začátku. Pro srovnání, vakuový Merlin 1D nabízí impulz kolem 350 sekund, zatímco vodíkový RL-10B-2 z horního stupně rakety Delta IV dosahuje rekordní hodnoty 465 sekund. První vakuový Raptor byl otestován v září 2020 a od té doby bylo vyrobeno pár dalších exemplářů, z nichž jeden nedávno dorazil do Starbase. Elon Musk následně potvrdil, že tento exemplář je určen pro první orbitální start Starship.

Vakuový Raptor určený pro Starship S20 (Foto: Tyler Gray / NASA Spaceflight)

Vakuový Raptor je ale nyní na pomyslném rozcestí, jelikož SpaceX zvažuje několik možností budoucího vývoje tohoto motoru. Elon Musk uvedl, že jedna možnost je upgradovat RVac na druhou generaci, do které dospěl atmosférický Raptor, což by prý vedlo ke zvyšení tahu. Druhou variantou je zúžit hrdlo vakuového motoru kvůli zvýšení specifického impulzu. A poslední možností je alespoň prozatím nechat motor v současné podobě a s dalšími případnými změnami počkat. A aby toho nebylo málo, Elon Musk prozradil, že ve hře je také možnost přidání dalších 3 vakuových motorů na loď Starship, která by tak měla celkem 9 Raptorů. Spekuluje se, že tato konfigurace by mohla najít uplatnění u varianty lodi určené pro dopravu pohonných látek na orbitu kvůli dotankování jiných Starship.

První vyrobený vakuový Raptor (vpravo) a srovnání velikosti s atmosférickou variantou (Foto: SpaceX)

Předpokládám ale, že rozhodnutí ohledně vakuového Raptoru padne až časem a bude ovlivněno například tím, jak budou probíhat orbitální testy. Pro první start na oběžnou dráhu se počítá se 29 Raptory na Super Heavy (20x RB a 9x RC) a 6 Raptory na Starship (3x RC a 3x RVac). Loď během testu pravděpodobně neponese žádný náklad (nebo maximálně jen něco symbolického) a let zřejmě ani nebude zcela orbitální, takže raketa si vystačí se sníženým počtem Raptorů.




Mohlo by se vám líbit...

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

Tak jsem se včera sešel s Ilonem Maskem na pivu.
Goodman: tak furt přemýšlím, kde kosmonauti na tom rudým Marsu seberou methan.
Ilon: to právě souvisí s tím, ze starship vezme 100 lidí jedním vrzem. Klíčové je, jaké potraviny sebou povezou.
Goodman: a co třeba?
Ilon: kapustu, teplý chléb, čočku a fazole. A to by v tom byl čert, aby za půl roku nebyla nádrž plná.

Honza Petrasek

more nejhorsi vtip ktery jsem za cely svuj zivot slysel

Goodman

Mám 4 like a 25 dislike. Takže můj vytříbený a hluboce inteligentní ostroftip, oslovil bezmála 15% lidiček. A v dnešním světě zásadně uprednostnujeme menšiny před většinou. Takže tvoji kritiku bych si mohl vyložit jako čin z nenávisti. Za takový komentář je az 6 let v kriminálu.

Rum Tuzemsky

LOL! A jeden dislike navic za slovo “lidiček”.

Rum Tuzemsky

Ze by ISRU nebyla zkratka?

Goodman

Ilon Mask se rozhodne zrychlit vývoj Starship. Proto nechá inženýry a kvalitaře z Tesly pracovat ve SpaceX. Po roce je konečně systém hotov a Ilon se připravuje s první posádkou na Mars. “Nechci zemřít na Marsu při přistání ” volá Mask. Raketa s velikou slávou startuje, ale krátce na to ji začínají odpadat první díly. Až se celá rozpadne a vybuchne. Na tiskovou konferenci přijdou kvalitaři a řeknou: “neúspěch to nebyl. Raketa se rozpadla, protože šlo jednoznačně o chybu uživatelů při špatné manipulaci. A co se týče Maska, tak se mu jeho přání splnilo a nezemřel při přistání “.

Premek

Super, pobavilo! Jsem v 15%👍

Jiří Hadač

Hezke petre, kdyby ma chvili ten vyvoj zmirnili ze? A soustredili se na vyrobu, abys mel kapku klid, ale oni ne. Porad a porad dopredu, kdo to ma furt sepisovat 😀

Petr Šida

V aktuálním tweetu zmiňuje EM výsledný tah u raptoru Rboost 250 tun, není úplně jasné, jak to myslí, ale vypadá to jako dosažena hodnota, ne plán

Petr Šida

Na NSF to proběhlo cca dva dny zpět, až se dostanu k počítači, tak to najdu a pošlu

Petr Šída

Tak jsem to dohledal a omlouvám se, je tam 230 tun, pomotalo se mi to s hned vedle uvedenými 500 miliony liber

omlouvám se za matení

PetrV

Jelikož je vše ve vývoji, tak zmeny i u motorů budou. Je pravda, že unifikace motorů má výhody pro výrobu i údržbu.

Jan Jančura

Nevidím velký smysl ve zvýšení Isp o 0,5%. Zmenšení průměru hrdla trysky přinese zvýšení tlaku ve spalovací komoře a což se promítne ve změnách celého motoru – stojí to za to?

Petr Šida

Stojí, pakliže to ty změny nevyžaduje, jde o to, co ta komora snese

Jan Jančura

Nezdá se mi to tak jednoduché. To zvýšení Isp o 2 sec. by si vyžádalo snížení průměru hrdla trysky cca o 20 mm a zvýšení tlaku ve spalovací komoře o 50 barů.

poipop

To jsou zajímavé informace. Z čeho vycházíte?

Jinak já jsem tu informaci o možných směrech pochopil jinak. Za prvé je psáno pokoření, ne dosažení hranice 380. Za druhé nevím, jak přesně to bylo myšleno, ale chápu to tak, že už teď jsou schopni se na těch 380 (a krapet přes) dostat. Ale otázka je, jak postupovat s vývojem v budoucnu. Tedy ta otázka se škrcením by byla pro další vývoj, po zvášení ISP na 380. Ale možná to chápu blbě.

Invc

To jsou spíše … podivné informace. Zvláště když je to udáváno jen v “rozdílových” hodnotách bez udání podkladových nebo finálních “absolutních” hodnot…

Takže se připojuji k “z čeho vycházíte” … a konkrétně mě zajímá jakých podkladových hodnot se vycházelo?

Jan Jančura

Používám vzorce s učebnice raketové a kosmické technologie.
Jsou to klasické rovnice pro výpočet nadkritických trysek, teplotu ve spalovací komoře, směšovací poměr, specifická tepla apod. pro daný tlak ve spalovací komoře 250 barů a na výstupu z trysky 1 bar odvozuji z grafů z citované publikaci. Specifický impulz Isp závisí na teplotě a složení spalin a omezeně na tlaku ve spalovací komoře a na výstupu z trysky. A to je zásadně dáno použitým palivem a okysličovadlem. Nelze proto výrazně zvýšit Isp při daném druhu paliva a okysličovadla. Prakticky jen zvýšením tlaku ve spalovací komoře, prodloužením trysky (u vakuových verzí) resp. změnou směšovacího poměru, což je však vše spojeno s technickými komplikacemi. Racionální by tedy bylo co nejvíce sjednotit obě verze s tím, že vakuová by měla jen delší trysku. Právě prodloužením trysky se dosáhne reálného zvýšení Isp, je to však omezeno dostupným prostorem pro velké výstupní průřezy vakuových trysek.

Naposledy upraveno před 3 měsíci uživatelem Jan Jančura
Invc

To je sice všecko moc fajn, ale vraťme se k těm konkrétním číslům výše ano?

Z jakého základu si vycházel?

Přemo

Vtipné je, jak tam tu 42jku (33 Raptoru dole, 9 nahoře) Musk přeci jen dostal []=

PetrV

Dle 3D simulací zatím půdorysně nejsou mimo 9m průměr. Sukně chybí. Mi by se libilo umístit vnější motory osove přímo v průměru 9m. Mezi motory by to stalo na svislych konzolích.