by Innspace teamWszyscy, którzy choć trochę interesują się kosmosem, wiedzą na pewno kim jest Elon Musk, jak również słyszeli o jego planach stworzenia największej rakiety, jaką będzie Starship. Jednak nie wszyscy wiedzą, jak długą drogę przebył ten projekt od momentu, w którym pierwszy raz został ujawniony.
Autor: Piotr Torchała
Mars Colonial Transporter jako pierwszy zarys Starshipa
Pierwsze informacje mówiące o tym, że Elon Musk chciałby stworzyć pojazd zdolny transportować ludzi z Ziemi na Marsa sięgają końca 2012 roku. Miałby być to pojazd wielokrotnego użytku, pozwalający na powrót z Marsa. Jeszcze przed 2012 rokiem mówił on, że chciałby uczynić ludzkość gatunkiem międzyplanetarnym, takim, w którym katastrofa na jednej planecie nie zakończy egzystencji całego gatunku. W tamtym czasie zakładano, że MCT będzie znacznie powiększoną wersją Falcona 9. Prace koncepcyjne wskazywały na to, że booster o średnicy 10 m mógłby używać 9 silników Raptor, tak jak Falcon 9 używa 9 silników Merlin. Oba człony rakiety miały być wielorazowego użytku, a sam statek miałby dostarczać na Marsa ładunek o wadze przekraczającej 100 ton.
W tym momencie warto się pochylić nad pierwszymi ujawnionymi szczegółami dotyczącymi silnika Raptor. Był to silnik całkowicie odmienny od ówcześnie produkowanego silnika Merlin. Zmieniono nie tylko sposób działania, ale również typ paliwa. Nowy silnik miał działać w zamkniętym cyklu. Niższe ciśnienia oraz niższe temperatury, które panują w tego typu silnikach, przekładają się na znacząco wydłużoną ilość lotów możliwych do zrealizowania bez wymiany silników (planowane jest do 1000). Kolejną nowością było zastosowanie jako paliwa mieszanki składającej się z ciekłego tlenu jako utleniacza oraz metanu jako paliwa. Jest to bardzo ważny punkt planu kolonizacji Marsa, ponieważ takie paliwo można wytworzyć na Marsie w reakcji Sabatiera. Reakcja ta potrzebuje energii, wody oraz CO2, aby wyprodukować tlen oraz metan, czyli dwa składniki naszego paliwa. CO2 jest głównym składnikiem marsjańskiej atmosfery, wodę możemy pozyskać z lodu, a energię np. z paneli fotowoltaicznych lub reaktora KiloPower. Produkcja paliwa IN-SITU pozwoli na ponowne zatankowanie pojazdu i powrót z Marsa. Zwiększa to również ładowność rakiety, ponieważ nie musimy dostarczać na Marsa paliwa potrzebnego do powrotu, jak również zastanawiać się, jak z nim wylądować.
Interplanetary Transport System, czyli nadal nie Starship
W 2016 r. Elon Musk ogłosił, że nazwa MCU nie jest aktualna, ponieważ projektowany przez SpaceX pojazd będzie w stanie osiągnąć znacznie więcej niż tylko orbitę Marsa, nawet najdalsze zakątki Układu Słonecznego w postaci Jowisza czy Saturna. We wrześniu 2016 roku odbyła się konferencja 67th International Astronautical Congress, czyli największa kosmiczna konferencja, podczas której spodziewano się poznać więcej szczegółów dotyczących MCU/ITS. Podczas tego wydarzenia Elon wygłosił godzinną prezentację, w której zdradził więcej szczegółów na temat projektu ITS. W planach SpaceX było zbudowanie pojazdu napędzanego silnikami Raptor, które poznaliśmy już wcześniej. Ważne jest jednak to, że silnik ten przestał być już tylko planem SpaceX. W 2016 roku zostało przeprowadzone testowe uruchomienie prototypu silnika Raptor. Pierwszy człon miałby mieć ich aż 42, drugi tylko 9. Po wyniesieniu drugiego członu na orbitę, booster, czyli pierwszy człon, wracałby na lądowisko, gdzie dołączany byłby do niego ITS Tanker, który wynoszony byłby na orbitę w celu uzupełnienia paliwa w drugim członie. Po 4 takich tankowaniach drugi człon mógłby udać się w podróż na Marsa. W zależności od wariantu drugi człon mógłby transportować dużą liczbę osób lub do 450 ton ładunku. Gdyby chcieć wynieść taką ilość ładunku na Marsa bez uzupełnienia paliwa na orbicie, pojazd musiałby posiadać 3 człony oraz być od 5 do 10 razy większy, oraz oczywiście – znacznie droższy. ITS miałby wykorzystywać hamowanie aerodynamiczne podczas wchodzenia w atmosferę Marsa, a w końcowym etapie wykorzystywać silniki do wylądowania.
Jednym z nowych rozwiązań, które było wtedy planowanie, było wykorzystanie włókna węglowego jako materiału, z którego miały zostać wykonane zbiorniki i duża część rakiety. Było to bardzo ambitne podejście, ponieważ nikt jeszcze wtedy nie zrobił tego na taką skalę. Oba człony miałyby mieć 122 metry wysokości, co prawie dwukrotnie przewyższa Falcona 9. Pierwszy człon miał mieć średnicę 12 m. Oba człony miały być wielokrotnego użytku zdolne do pionowego lądowania. Booster miał lądować w tym samym miejscu, z którego startował, co pozwoliłoby na zredukowanie czasu potrzebnego na ponowne zatankowanie i wystrzelenie tankera na orbitę. Wystarczyłoby nałożyć na booster, który wylądował, drugi człon tankujący, a następnie uzupełnić paliwo i rakieta byłaby gotowa do ponownego wystrzelenia na orbitę.
Big Falcon Rocket albo Big Fu**ing Rocket
Rok później w 2017 r. Elon Musk podczas wystąpienia w trakcie 68th International Astronautical Congress przedstawił kolejne zaktualizowane informacje na temat Starshipa. Ujawnił, że nazwa kodowa, do momentu znalezienia właściwej nazwy, to BFR. Plany zakładały posłanie w 2022 roku dwóch misji transportowych na Marsa, a dwa lata później 4 kolejnych, w tym dwóch statków z astronautami. Rozmiary pojazdu zostały zmniejszone. Jego średnica została pomniejszona do 9 m. Oprócz tego pojazd miał posiadać zmienną obwiednię osiągów lotnych, w postaci rozwijanych lub zwijanych skrzydeł, w zależności od miejsca docelowego oraz masy, z którą miał lądować. Drugi człon miał posiadać początkowo 6 silników, 4 przeznaczone do działania w próżni oraz 2 wykorzystywane do manewrów oraz lądowania. Pod koniec 2017 został dodany 3 silnik działający w atmosferze, dzięki czemu statek miał mieć możliwość lądowania z większą masą. Dodatkowo Musk ujawnił, że BFR jest w stanie dostarczyć ładunek oraz ludzi z każdego miejsca na świecie do drugiego, położonego nawet po drugiej stronie globu w czasie poniżej 90-minut. Starty i lądowania, międzykontynentalnych suborbitalnych pojazdów miałby się odbywać z platform rozmieszczonych w pobliżu dużych miast takich jak New York czy Szanghaj. Silniki Raptor do tego momentu zostały przetestowane przez łącznie 1200 sekund w 42 testach. Najdłuższy test trwał 100 sekund, jego długość ograniczała wielkość zbiornika z paliwem w obiekcie testowym. Na początku 2018 pierwsze pojazdy wykonane z kompozytu węglowego były w trakcie konstrukcji.
Starship
Podczas ogłoszenia prywatnego lotu wokół księżyca w sierpniu 2018 r. Elon Musk ogłosił również przeprojektowany koncept BFR. Ogłosił również jego finalną nazwę – Starship dla drugiego członu oraz Super Heavy dla pierwszego członu. Średnica rakiety miała wynosić 9 m. Starship ma mieć trzy tylne lotki oraz dwie przednie używane do kontroli lotu, oraz kontrolowania oporu aerodynamicznego w czasie wchodzenia w atmosferę. Ma on również posiadać 6 silników, 3 używane w próżni, 3 w atmosferze ziemskiej. SuperHeavy początkowo miał posiadać 31 silników, jednak w związku z osiągnięciem wyższego ciśnienia w silniku oraz wyższego stosunku ciągu do wagi może to być tylko 28 silników. Najważniejsza zmiana została ogłoszona kilka miesięcy później. W grudniu 2018 roku ogłoszono, że włókno węglowe zostanie zastąpione stalą nierdzewną. Stało się to z dwóch powodów. Pierwszym z nich były ekstremalne temperatury, których podczas w atmosferę włókno węglowe nie mogło sprostać. Drugim powodem był koszt. Koszt stali jest 50 razy niższy niż włókna węglowego. Dodatkowo wytrzymałość stali nierdzewnej w temperaturach kriogenicznych wzrasta.
Starship przeszedł długą drogę, wielokrotnie zmieniała się liczba silników oraz rozmiar rakiety. Zmienił się nawet materiał, z którego SpaceX buduje Starshipa. Jednak nie zmieniło się dwie rzeczy. Wykorzystanie silnika Raptor oraz plan, aby Starship był pierwszym pojazdem, zdolnym do dostarczenia ludzi na Marsa.
Obecny status
W chwili pisania tego artykułu, SpaceX jest w trakcie przygotowywania do lotu prototypu o nazwie SN 10. Do tej pory odbyło się 7 lotów testowych. Pięć z nich zakończyło się całkowitym sukcesem, dwa z nich spełniły założenia testu, jednak lądowanie zakończyło się niepowodzeniem. Pierwsze testy trwały poniżej minuty, a osiągnięta wysokość nie przekraczała 150 m. Dwa ostatnie prototypy wzniosły się na wysokość 12,5 km oraz 10 km i trwały prawie 7 min. Prototypy korzystały z 3 silników przeznaczonych do działania w atmosferze. SpaceX buduje swoje pojazdy w Boca Chica, w trakcie budowy jest już kilka kolejnych prototypów Starshipa oraz pierwsze dwa prototypy Super Heavy. Pierwszy orbitalny lot, SpaceX planuje 2021.
