Райан Вебер, 31 октября 2021 г.
Первоисточник:
Стартовая площадка SpaceX в Starbase, Техас - через Мэри (@bocachicagal) для NSF
С приближением первого орбитального полета Starship, Orbital Launch Pad A (OLP) на Starbase, штат Техас, находится в одном шаге от готовности к запуску. Строительство за год привело к текущему состоянию, когда различные элементы и системы комплекса оказались практически готовы для запуска самой мощной ракеты в истории.
График строительства
SpaceX начала строительство орбитальной стартовой площадки 22 июня 2020 года, когда строительные команды приступили к установке бетонной арматуры для шести опор орбитальной стартовой установки. После создания стальной арматуры для армирования, стальной цилиндр был надет на арматуру, и каждая колонна была заполнена бетоном, а затем оставлена для его отверждения.
После того, как опоры были готовы, на орбитальной стартовой площадке (OLP) не было особого прогресса, поскольку акцент сместился на полеты прототипов SN8 и SN9. Но во время кампаний по тестированию SN9, SN10 и SN11, SpaceX возобновила работы на OLP, начав закладку фундамента для топливных резервуаров и связанных с ними каналов GSE. Также бригады приступили к монтажу трубопроводов резервуарного парка.
Важный этап был пройден 5 апреля 2021 года, когда было закончено строительство первого резервуара GSE 1, а затем через 3 дня он был установлен на опоры в резервуарном парке.
Затем, во время тестовой кампании SN15, строительные работы на OLP активизировались, потому что SpaceX достигла точки в программе, когда им нужно было протестировать весь орбитальный стек, а не только корабль. Резервуар GSE 2 был вывезен 19 апреля и установлен на свое место в резервуарном парке.
В тот же день, одновременно с началом установки резервуаров GSE, началось строительство фундамента для Сборочной Башни (Integration Tower) и к ее основанию была добавлена первая стальная опора башни. Наконец, земляная насыпь между посадочной площадкой и резервуарным парком строилась еще до того, как SN15 совершил свой исторический полет.
После того, как SN15 был успешно возвращен и перемещен обратно на строительную площадку, SpaceX пошла дальше и начала быстро строить OLP. На посадочной площадке началось строительство захватных механизмов (Catching arms) и механизма быстрого отключения (Quick Disconnect arm).
Компания SpaceX арендовала кран LR11350, которого сотрудники назвали «Франкенштейн» («Franken Crane» FC) из-за несоответствия цветов деталей. Затем этот кран использовался для строительства Сборочной Башни с использованием сборных секций, собранных на участке рядом. 24 мая на башню подняли первую сборную секцию.
Во время сборки башни 31 мая были установлены первые два удлинителя опор, а вскоре после этого на фундаменте орбитального стартового стола были установлены опорные балки для подготовки к установке самого стартового стола. 29 мая на стартовую площадку была доставлена первая криогенная оболочка топливного резервуара. Эта оболочка была построена также как и резервуар для воды для системы подавления шума при старте. Бак GSE простоял до 5 августа, когда Shell 1 была одета поверх GSE 5.
Еще одна важная веха в строительстве была достигнута, когда 28 июля была установлена секция крыши Сборочной Башни (Integration Tower).
31 июля, когда башня была полностью построена, FC вместе с LR11000, также известным как «Bucky», произвели одновременный подъем орбитального стартового стола на стартовые опоры, и команды приварили ее по месту. Развертывание и установка стартового стола произошли после нескольких месяцев работы на стройплощадке.
Затем, всего через три дня после установки стартового стола, SpaceX вывезла B4, а затем через 2 дня S20 для проверки совместимости первой ступени ракеты-носителя и корабля. После того, как проверки совместимости были завершены, B4 был снят с OLP и вернулся на сборочную площадку для доработки.
Ship 20 установлен на Booster 4 на OLP для проверки совместимости — через Джека Бейера для NSF
Затем SpaceX продолжила работу на OLP, начав установку трубопроводов и кабелей к сборочной башне, орбитальной площадке и между резервуарным парком и орбитальной площадкой. При установке всех необходимых трубопроводов механизм (рычаг) быстрого отсоединения ускорителя было установлено на стартовом столе 26 августа, а механизм (рычаг) QD был установлен на сборочной башне 29 августа. 22 сентября компания SpaceX провела криогенные испытания бака GSE 5 на резервуарной площадке.
После месяцев строительства и догадок о том, как Mechazilla будет работать, мы увидели, что система «ловли» готова для установки. 6 октября FC поднял тележку на конструкцию, которая предназначена для сборки всей системы на земле перед установкой на башню. 9 октября первая «рука» была поднята FC, а через два дня «Bucky» поднял вторую «руку».
Впервые жидкий кислород LOX был загружен в резервуары 17 октября. Последняя крио-оболочка была установлена на резервуаре GSE 2 19 октября, завершив строительство всех резервуаров и оболочек GSE. Наконец, 20 октября система захватного механизма (Catching arms) была установлена на сборочной башне.
Механизм захвата поднимаются для установки на сборочную башню - через Мэри (@bocachicagal) для NSF
«Нефтебаза»
Резервуарный парк состоит из одного резервуара для воды и семи резервуаров для других жидкостей. Есть три резервуара LOX (жидкий кислород), два резервуара CH4 (жидкий метан) и два резервуара LN2 (жидкий азот). Также есть два горизонтальных резервуара CH4 сбоку от основного резервуарного парка; их точный размер неизвестен.
Бак для воды представляет собой просто большой цилиндр, сделанный из колец нержавеющей стали. Остальные семь резервуаров имеют двойные стенки с изоляцией между ними, так как они должны удерживать жидкости при криогенных температурах. Внутренние резервуары построены почти так же, как SpaceX делает свои корабли диаметром 9 метров и вспомогательные резервуары с использованием рулонов из нержавеющей стали 304L. Эти резервуары должны выдерживать постоянное повышение и снижение давления в течение всего срока службы, поэтому они имеют дополнительное усиление.
Наружные кожухи диаметром 12 метров состоят из колец из нержавеющей стали и окрашены в белый цвет для тепловой защиты и защиты от коррозии. Чтобы изолировать внутренние резервуары и поддерживать криогенные жидкости при температуре чуть ниже точки кипения, пространство между резервуаром и корпусом заполняется изоляцией из перлита. Перлитовая изоляция — это неорганический материал, который обладает фантастическими тепловыми свойствами и не поддерживает горение.
Орбитальная стартовая площадка с резервуарным парком справа - через Мэри (@bocachicagal) для NSF
Следующие числа являются приблизительными расчетами, основанными на наблюдениях и текущих знаниях о том, как построены резервуары.
Резервуар для воды вмещает около 1 000 000 галлонов воды. Для справки: водонапорная башня LC-39A Космического центра Кеннеди вмещает 300 000 галлонов.
Каждый бак LOX имеет объем ~ 1450 кубических метров и может вместить ~ 1650 метрических тонн жидкого кислорода, что в сумме составляет ~ 4950 метрических тонн окислителя. Каждый резервуар CH4 имеет объем около 1680 кубических метров и может вместить около 710 метрических тонн жидкого метана, что в сумме составляет около 1420 метрических тонн топлива. Наконец, резервуары LN2 имеют объем ~ 1680 кубических метров каждый и могут вмещать около ~ 1350 метрических тонн жидкого азота, что в сумме составляет ~ 2710 метрических тонн.
На данный момент орбитальный резервуарный парк может хранить около ~ 4950 метрических тонн LOX, ~ 1420 метрических тонн CH4 и ~ 2710 метрических тонн LN2. Для всей ракеты требуется около 1040 метрических тонн CH4 (~ 780 на ускорителе, ~ 260 на Starship) и ~ 3760 тонн LOX (~ 2820 на ускорителе и ~ 940 на Starship). По этим приблизительным оценкам, в орбитальном резервуарном парке достаточно топлива только для одного орбитального запуска с некоторым запасом.
Приблизительно 2710 метрических тонн жидкого азота позволяют SpaceX провести полное крио-тестирование ускорителя.
Топливо из этих резервуарах будет проходить через охладители, расположенные рядом с резервуарным парком, чтобы охладить топливо до необходимой температуры. В этих охладителях используется температура жидкого азота для охлаждения компонентов топлива, чтобы они были более плотными, обеспечивая, таким образом, больше энергии при старте Starship. После прохождения через охладители топливо будет отправлено через подземные каналы GSE на стартовый стол и Сборочную Башню.
Стартовый Стол
Стартовый стол (launch mount) — это конструкция, на котором перед запуском будет стоять весь стек Starship. Он должен выдерживать тягу не менее 74,4 МН (исходя из конфигурации ускорителя с 33 Raptor 2). Стартовый стол включает в себя важные компоненты, такие как удерживающие зажимы, быстроразъемное соединение для ускорителя и систему подачи воды для шумоподавления.
Стартовый стол имеет 20 отдельных удерживающих зажимов, которые прикрепляются к нижней части ускорителя для статического прожига и запусков с орбитальной площадки. При пусках эти удерживающие зажимы освобождаются, когда все двигатели на ускорителе набирают номинальную тягу.
Орбитальная пусковая установка - через Мэри (@bocachicagal) для NSF
Чтобы заправить ускоритель перед стартом, стартовому столу требуется быстроразъемный механизм, который находится в верхней части стола и отсоединяется от ускорителя в момент времени около Т=0. QD поможет закачать бустер CH4, LOX и гелием, а также подать внешнее питание перед запуском.
Система шумоподавления будет распылять воду на дно пусковой ямы и на землю для уменьшения звуковых волн от 29-ти и, в конечном итоге, 33-ти Raptor, работающих на полной тяге, чтобы звуковые волны не повредили ракету или площадку.
Сборочная Башня (Mechazilla)
Сборочная Башня (Integration Tower — «Mechazilla») будет иметь уникальное оборудование. «Мехазилла», как назвал её Илон Маск, должна быть высотой 145 метров после завершения строительства и будет не только собирать вместе ракету-носитель и Starship, но и ловить их, когда они заходят на посадку. Mechazilla будет делать это, используя две «руки», которые будут поднимать/ловить ракету-носитель за точки подвески, которые находятся между решетчатыми стабилизаторами, а Starship будет подниматься/ловиться за точки подвески прямо под передними закрылками.
Первая попытка поимки ракеты-носителя не ожидается не раньше полета Booster 5. Также предлагалось «ловить» Starship, хотя будет ли это на самом деле, не так ясно.
Рычаги «рук» прикрепляются к каретке, которая соединяется с башней на колонне прямо под шкивом в верхней части башни и опирается на две боковые колонны для дополнительной поддержки. Чтобы можно было легко перемещаться вверх и вниз по башне, по бокам каждой стойки сверху и снизу имеются опорные рельсы, по которым скользит каретка.
Сборочная Башня с захватными механизмами и QD-рычагом - через Мэри (@bocachicagal) для NSF
Эта секция каретки будет прикрепляться к шкиву вверху через трос, который идет вниз по башне и соединяется с лебедкой у южного основания башни и катушкой у западного основания башни. Лебедка будет использоваться, чтобы тянуть и перемещать «руки» вверх и вниз по башне, чтобы они могли поймать и поднять ускоритель и корабль. Сами рычаги будут приводиться в действие линейным гидроприводом.
Чтобы башня установила ускоритель и корабль в правильном положении, захватные рычаги будут иметь гусеницы, чтобы можно было перевести аппараты в правильное положение.
«Рука» QD будет снабжать корабль CH4, LOX, гелием и внешним источником энергии перед запуском. «Рука» QD имеет единственную точку контакта, которая соединена с башней и позволяет отводить ее в сторону во время операций запуска и захвата. «Рука» имеет захваты, аналогичные верхней части Falcon 9. Этот механизм с «когтями» будет удерживать ускоритель для стабилизации.
Еще остается работа по завершению OLP до уровня, необходимого для запуска, но основные элементы уже созданы для поддержки первого орбитального полета Starship в течение следующего года или около того, в ожидании готовности транспортного средства и разрешений регулирующих органов.
Помощь в написании этой статьи была предоставлена NSF (уровень L2) Discord.
Первоисточник: