Starship SN8 — прыжок на 15 километров | Everyday Astronaut⁠⁠

Starship SN8 — прыжок на 15 километров | Everyday Astronaut

СТАРТОВОЕ ОКНО (ВОЗМОЖНЫ ИЗМЕНЕНИЯ)

NET 4 декабря 2020 г.

НАЗВАНИЕ МИССИИ И ЧТО ЭТО ТАКОЕ

15-ти километровый прыжок SN8, первый высотный полет прототипа Starship

ПУСКОВАЯ КОМПАНИЯ (КАКАЯ РАКЕТНАЯ КОМПАНИЯ ЗАПУСКАЕТ)

SpaceX https://m.youtube.com/user/spacexchannel

КЛИЕНТ (КТО ЗА ЭТО ПЛАТИТ)

SpaceX

РАКЕТА

Starship SN8

МЕСТО ЗАПУСКА

Стартовая площадка Boca Chica, Бока-Чика, Техас, США.

МАССА ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ

В этом тестовом полете нет полезной нагрузки

КУДА ВЫВОДЯТСЯ СПУТНИКИ?

В этом тестовом полете нет спутников

БУДУТ ЛИ ПЫТАТЬСЯ ВОЗВРАТИТЬ ПЕРВУЮ СТУПЕНЬ?

Да

ГДЕ ПРИЗЕМЛИТСЯ ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ?

SN8 попытается совершить мягкую посадку возле стартовой площадки

БУДУТ ЛИ ПЫТАТЬСЯ ВЕРНУТЬ ОБТЕКАТЕЛИ?

Обтекатель этого аппарата (носовая часть) интегрирована в корабль и не снимается.

ЭТИ ОБТЕКАТЕЛИ НОВЫЕ?

н/д

https://youtube.com/everydayastronaut/live

ЭТО БУДЕТ:

— 1-й рейс SN8

— 1-й высотный полет SN8

— 1-й высотный полет прототипа Starship

— 3-й полет прототипа Starship

— 1-й полет с носовой частью и аэродинамическими рулями

— 1-й полет с тремя двигателями

ГДЕ СМОТРЕТЬ

— SpaceX

— Может быть, еще больше удовольствия вы получите

наблюдая с Тимом Доддом, everyday astronaut, начиная с T минус 30!

Приходите, задавайте вопросы и присоединяйтесь к общению вживую!

ЧТО ВСЕ ЭТО ЗНАЧИТ?

SpaceX попытается совершить 15-ти километровый прыжок на своем прототипе корабля Starship SN8. SN8 взлетит с помощью трех двигателей Raptor и поднимется на высоту примерно 15 км (~ 50 000 футов). На этой высоте, используя закрылки корпуса, SN8 перевернется в горизонтальное положение и опустится «брюхом».

Непосредственно перед посадкой, используя комбинацию двигателей и закрылок, SN8 снова развернется, чтобы попытаться выполнить мягкую посадку с помощью двигателей.

ЧТО ТАКОЕ STARSHIP?

Starship — это сверхтяжелая ракета-носитель нового поколения от SpaceX.

Название Starship может относиться как ко второй ступени корабля так и всей транспортной системе. Первая ступень, известная как Super Heavy, будет иметь 28 двигателей Raptor и обеспечит тягу примерно 71,2 МН (16 миллионов фунтов). Это сделает её более мощной, чем лунная ракета Сатурн V. Starship и Super Heavy будут стартовать со стартовой площадки в Бока-Чика, штат Техас; Мыс Канаверал, Флорида; или с морской пусковой платформы. После отключения главного двигателя (MECO) Super Heavy отделится от Starship и вернется для посадки рядом с местом запуска. Starship продолжит выведение на орбиту. В зависимости от миссии Starship либо выведет полезную нагрузку на орбиту, либо встретится с несколькими Starship-танкерами и заправится топливом, прежде чем отправиться на Луну или Марс.

Перед повторным входом в атмосферу Starship выполнит торможение двигателями, чтобы сбросить скорость и покинуть орбиту. Затем он перевернется и снова полетит горизонтально. Непосредственно перед посадкой Starship перевернется во второй раз, выполнив «маневр с опусканием брюха», чтобы перейти в вертикальное положение. Затем запускаются три двигателя Raptor, оптимизированные для работы на уровне моря, и корабль приземляется так же, как Falcon 9 и первые ступени Super Heavy.

ИСТОРИЯ ЗВЕЗДОЛЕТА

МЕЖПЛАНЕТНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА

История Starship восходит как минимум к 2012 году, когда он стал известен как Mars Colonial Transporter.

На тот момент все, что было — не более чем несколько слов Илона, но более подробные планы были обнародованы в 2016 году на International Astronautical Congress. Был анонсирован двухступенчатый корабль из углеродного волокна. Транспортная система, получившая название Interplanetary Transport System (ITS). Высотой 122 метра (400 футов) и диаметром 12 метров. В одноразовой конфигурации корабль мог доставить более 500 тонн на низкую околоземную орбиту (НОО). В многоразовой конфигурации он мог доставить 300 тонн на НОО, что более чем вдвое больше, чем у Saturn V.

ITS и Сатурн V (Источник: SpaceX)

BIG FALCON ROCKET

На International Astronautics Congress 2017 года было объявлено о серьезном изменении конструкции. Название было изменено на Big Falcon Rocket (BFR). Диаметр уменьшили до 9 метров. К кораблю были добавлены небольшие треугольные крылья, чтобы управлять ими при входе в атмосферу. BFR представлял собой меньшую по размеру и более осуществимую конструкцию, которая планировалась к запуску на Марс в качестве грузового варианта в 2022 году, а спустя два года планировался пилотируемый полет к Марсу. Строительство прототипа корабля началось в начале 2018 года на площадке в порту Лос-Анджелеса, но позже было прервано.

STARSHIP

В сентябре 2018 года SpaceX объявила об очередном серьезном изменении конструкции. Корабль теперь имел три задних стабилизатора, которые служили опорой при посадке, и закрылки (две передние плоскости) для управления при входе в атмосферу. На том же мероприятии было также объявлено, что японский миллиардер Yusaku Maezawa (Юсаку Маэдзава) частично финансирует разработку Starship и будет одним из пассажиров во время первого пилотируемого путешествия Starship вокруг Луны. Планируется, что он вместе с несколькими художниками совершит полет вокруг Луны на корабле Starship в рамках проекта #dearMoon. С целью вдохновить художников на создание работ, которые вдохновят людей на Земле. Через несколько месяцев после этого события корабль был переименован в Starship/Superheavy.

Рендеринг Starship в рамках проекта #dearMoon (Источник: SpaceX)

БОЛЬШАЯ ПЕРЕМЕНА

В декабре 2018 года Илон Маск объявил, что Starship переходит с углеродного волокна на нержавеющую сталь. Он также объяснил, что конкретный сплав, который они будут использовать, значительно дешевле углеродного волокна и становится на 50 процентов прочнее при криогенных температурах. Материал также является прочным при высоких температурах, а это означает, что он потребует меньшей тепловой защиты, чем для предыдущей конструкции из углеродного волокна. Части корабля, не подвергающиеся сильному нагреву, будут охлаждаться жидким топливом, «протекающим» через крошечные поры в стали.

STARHOPPER

https://youtu.be/LogE40_wR9k

Примерно во время анонса новой конструкции из нержавеющей стали SpaceX начала строительство своего первого прототипа: Starhopper. Прототип был построен на открытом воздухе в Бока-Чика, штат Техас, небольшой деревне недалеко от мексиканской границы. SpaceX приобрела недвижимость в Бока-Чика еще в 2014 году, но до 2018 года в этом районе практически не было работ. Редкие отсыпки грунта были самым захватывающим событием за четырехлетний период ожидания. В конце весны 2019 года было завершено строительство Starhopper. Первоначально Starhopper был построен с носовой частью, но в январе ураган «сдул» её с корабля. Поскольку носовая часть не была необходима для полета, SpaceX решила провести запуск без неё.

Starhopper с носом (Источник: BocaChicaGal)

ПРЫЖОК STARHOPPER!

25 июля 2019 года Starhopper совершил свой первый прыжок, успешно достигнув высоты 20 метров, после чего совершил мягкую посадку. Через месяц, 27 августа, Starhopper совершил 150-метровый прыжок. После этого полета Starhopper был отправлен на пенсию, а SpaceX начала работать на полную мощность с прототипом MK1.

Starhopper — 150 метровый прыжок. Водонапорные башни действительно умеют летать! (Источник: Everyday Astronaut)

STARSHIP MK1 И MK2

Во время тестирования Starhopper SpaceX начала строительство своего первого из двух полномасштабных прототипов корабля: Mk1 в Boca Chica и MK2 в Cocoa, Флорида. Илон Маск объявил в Твиттере, что команды на каждом объекте стремятся к выходу на орбиту. Каждая команда построит корабли, используя свои собственные методы, но от них требовалось поделиться всем, чему они научились на своем пути. Поскольку SpaceX уже приступила к созданию своих первых двух полномасштабных прототипов Starship, когда Starhopper проходил испытания, презентация Starship в 2019 году впервые прошла перед фактическим макетом Starship. Mk1 был вывезен на стартовую площадку 30 октября 2019 года.

Starship Mk1 перемещается на площадку запуска (Источник: LabPadre на YouTube)

ИСПЫТАНИЯ MK1 И СУДЬБА MK2

Тестирование Mk-1 началось с испытания под криогенным давлением 30 ноября 2019 года. Это испытание было предназначено для того, чтобы убедиться, что Mk1 выдержит высокое давление и низкие температуры, которые могут возникнуть во время полета. Из-за плохих сварных швов конструкция не выдержала давления и взорвалась в облаке переохлажденного азота. Потеря Mk1 не была серьезной, поскольку SpaceX не ожидала, что когда-нибудь полетит на этом прототипе корабля.

Повышенное давление Mk1 (Изображение: BocaChicaGal для NASASpaceFlight)

Тем временем работы над Mk2 в Cocoa, Флорида, остановились. Площадка была заброшена в пользу того, чтобы сосредоточиться на прогрессе в Boca Chica. Mk2 несколько месяцев стоял без дела, пока в июле 2020 года SpaceX не начала его разбирать.

НОВЫЕ КОЛЬЦА

Процесс постройки и неудача Mk1 выявили проблемы, которые могли бы помешать космическому кораблю такого метода постройки когда-либо летать. SpaceX радикально изменила процесс строительства не только для уменьшения количества сварных швов, но и для уменьшения массы. Mk1 состоял из больших стальных пластин, сваренных в кольца и уложенных друг на друга. Это не только создало множество слабых мест, но и сделало сборку конструкции трудоемкой и отнимающей много времени. После покупки станка IMCAR SpaceX начала изготавливать каждое кольцо из одного листа прокатной стали (IMCAR -итальянская компания, специализирующаяся на производстве станков для раскатывания стали в круглые бочки).

Сталепрокатный станок IMCAR (Источник: Italian Food Tech)

SN1, SN2, SN3 И «BOPPERS»

В начале 2020 года мы увидели строительство и завершение двух уменьшенных испытательных баков Starship. В этих двух резервуарах использовались разные методы сварки и улучшена конструкция переборок. Оба были испытаны на разрушение на стартовой площадке.

«Starbopper» (Источник: BocaChicaGal для NASASpaceFlight)

После успешного уничтожения тестовых баков SpaceX продолжила строительство SN1. Их первый полномасштабный прототип с улучшенными кольцами, переборками и новыми сварочными технологиями был завершен в феврале. Криогенное испытание произошло 28 февраля 2020 года.

ТЕСТИРОВАНИЕ SN1

SN1 потерпел неудачу во время своего первого криогенного испытания, когда разрушилась опорная шайба. Опорная шайба — это конструкция на нижней части бака, которая служит местом крепления двигателей Raptor. Эта тяговая шайба должна принимать тягу двигателей Raptor и распределять ее по всей конструкции. В результате аварии прототип взлетел на несколько метров в воздух.

Разрушение SN1 (Источник: BocaChicaGal для NASASpaceFlight)

ИЗМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ «ОПОРНОЙ ШАЙБЫ»

SpaceX временно переориентировала свои усилия на «опорную шайбу». Они полностью переработали её конструкцию, чтобы она могла выдерживать 7 бар в баках, необходимые для полета. Для тестирования новой конструкции построили уменьшенный прототип SN2, который по размеру был аналогичен тестовым бакам до SN1. SN2 успешно прошел криогенные испытания и был отправлен на бетонный стенд возле свалки SpaceX.

STARSHIP SN3

SN3 стал следующим прототипом и имел «опорную шайбу» новой конструкции. Он был более гладким, чем SN1, и имел много улучшений. К сожалению, ошибка при проведении тестирования привела к тому, что прототип потерял давление в нижнем баке и разрушился во время криогенного теста. На этот раз это была не вина корабля, а вина наземного вспомогательного оборудования (GSE). GSE не смог удержать два бака в прототипе при одинаковом давлении. Нижний бак смялся под весом верхнего бака.

Отказ SN3 (Источник: BocaChicaGal для NASASpaceFlight)

STARSHIP SN4 И ПЕРВЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ ПРОЖИГИ

После сбоя SN3 SpaceX быстро построила следующий прототип: SN4. Он снова был заметно более гладким, чем предыдущие прототипы, и повторно использовала нижнюю часть неповрежденной секции двигателей SN3. 26 апреля 2020 года SN4 прошел криогенные испытания, став первым полноразмерным прототипом Starship, прошедшим испытания под давлением. Давление достигло 4,9 бар, что, по словам Илона Маска, было «для софтбола, но этого достаточно, чтобы летать!» Двигатель Raptor был установлен на следующий день, и статический прожиг SN4 впервые произведен 5 мая, затем снова, днем позже, 6 мая. При первым статическом прожиге топливо подавалось из основных баков, а при втором — из меньшего напорного бака. После двух успешных статических прожигов двигатель Raptor был демонтирован.

БОЛЬШЕ ТЕСТИРОВАНИЯ SN4

SN4 прошел еще одно криогенное испытание, на этот раз достигнув давления 7,5 бар, достаточного для орбитального полета. После этого был установлен другой двигатель Raptor — Raptor SN20. Статический прожиг двигателя сделан впервые 19 мая. Во время статического прожига метановая магистраль была выбита из прототипа и слегка опалила его. SpaceX не смогла безопасно сбросить давление в прототипе, поэтому никому не разрешалось находиться рядом с SN4 в течение двух дней, пока топливо медленно выкипало. К счастью, ремонт был незначительным, но 29 мая прототип взорвался.

СБОЙ SN4

Статический прожиг был успешным, но в прототипе началась утечка кислорода и метана из-за отсоединения трубы GSE. Через несколько мгновений после статического прожига прототип взорвался.

Авария SN-4 (Источник: Everyday Astronaut с @SpacePadreIsle в Twitter)

Ущерб был больше, чем при любом предыдущем отказе Starship. Прототип больше не был «заостренным концом вверх, пламенным концом вниз», а скорее «с исчезнувшим заостренным концом и пламенным концом, раздавленным десятитонной коробкой, упавшей с неба». Взрыв также пробил дыру в соседнем резервуаре с водой и повредил пусковую площадку, не подлежащую ремонту. К счастью, SpaceX уже строила вторую пусковую площадку, поэтому замена старой заняла всего несколько дней.

ПРИЧИНА ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ SN4

Позже выяснилось, что причиной отказа была система быстрого отключения топливных магистралей и других линий. Система быстрого отключения отключает прототип от наземного вспомогательного оборудования перед запуском. Топливная магистраль была выбита, и вокруг SN4 образовалось большое облако топлива. Нагретая область в моторном отсеке воспламенила облако и взорвала прототип. Ожидалось, что тест на быстрое отключение будет простым тестом, но в итоге привел к катастрофическому отказу.

STARSHIP SN7 И SN7.1

SN7 последовал за SN4. Он был сделан из совершенно другого стального сплава. В предыдущих прототипах Starship использовалась нержавеющая сталь 301, а в SN7 — нержавеющая сталь 304L. Сталь 304L прочнее при криогенных температурах. Во время первого испытания под криогенным давлением, которое должно было привести к разрушению, прототип не лопнул, но возникла относительно небольшая утечка при давлении 7,61 бар. SpaceX укрепила область протечки и через несколько дней провела еще одно испытание под давлением. На этот раз прототип разрушился по линии шва нижней переборки, а крышка улетела на несколько метров в воздух и в сторону, зацепив с собой испытательный стенд. Давление, достигнутое SN7 во время второго испытания, все еще неизвестно, но предположительно было приемлемым давлением.

Через пару месяцев был протестирован SN7.1. SN7.1, как SN2, протестировал новую конструкцию «опорной шайбы». После нескольких неудачных попыток 23 сентября SN7.1 был испытан на разрушение.

STARSHIP SN5 И SN6

SN5 после нескольких недель ожидания выкатился на площадку 24 июня. 1 июля SN5 прошел криогенные испытания и 30 июля был произведен статический прожиг. Пять дней спустя, 4 августа, SN5 стал первым прототипом Starship, который успешно прыгнул.

SN5 в полете (Изображение: Илон Маск в Twitter)

https://youtu.be/NJR4gZBLMNw

После успешного 150-метрового прыжка SN5 Илон Маск сообщил в Twitter, что SpaceX «… сделает несколько коротких прыжков, чтобы сгладить процесс запуска …» Примерно через месяц, 3 сентября, SN6 стал вторым прототипом Starship, который успешно прыгнул на 150 метров.https://youtu.be/JQB31yXJCo8

SN8

SN8 — первый полноценный прототип Starship, почти полностью сделанный из нержавеющей стали 304L. Это также первый прототип Starship с носовой частью и аэродинамическими поверхностями, предназначенными для полета.

Для 15-километрового прыжка SN8 будет стартовать с помощью трех двигателей Raptor, отключать их, как только наберет нужную скорость и высоту, и пролетать оставшуюся часть пути с набором высоты в 15 километров. Оказавшись на этой высоте, SN8 будет использовать закрылки корпуса и двигатели RCS, чтобы перевернуться и спускаться «брюхом» вперед. Перед посадкой SN8 перевернется в вертикальное положение с помощью закрылок, а один из двигателей Raptor включится, затем два других, чтобы завершить переворот. Один из двигателей выключится, и SN8 начнет посадку с двумя двигателями для мягкой посадки.

SN8 прошел криогенные испытания 8 октября и успешно провел первый статический прожиг с тремя двигателями 20 октября и второй раз с одним двигателем 10 ноября.

Первый статический прожиг с тремя двигателями Raptor (Источник: BocaChicaGal для NASASpaceFlight)

Статический прожиг SN8 состоялся 12 ноября в третий раз, на этот раз с двумя двигателями. Однако испытание было прервано и Raptor отключился. Были замечены летящие обломки, как и при предыдущем статическом прожиге. Вдобавок к этому у прототипа пропала пневматика, а это значит, что она не могла управлять носовой частью (там находятся баки с топливом). К счастью, разрывной диск лопнул, чтобы сбросить давление, что предотвратило катастрофу в носовой части. Как оказалось, двигатель поднял бетонные обломки, которые ударили по двигателю и пневматическим магистралям. Двигатель был поврежден и заменен.

24 ноября компания SpaceX провела успешный статический прожиг с тремя двигателями.