SpaceX prinde o rachetă care se întoarce în aer, transformând o idee fantezică în realitate

SpaceX a realizat o performanță inginerească revoluționară duminică, când a lansat cel de-al cincilea zbor de testare al rachetei sale gigantice Starship și apoi a prins rapelul înapoi la rampa de lansare din Texas cu brațe mecanice șapte minute mai târziu.

Această realizare este prima de acest gen și este esențială pentru viziunea SpaceX de a reutiliza rapid racheta Starship, permițând expediții umane pe Lună și Marte, acces de rutină la spațiu pentru încărcături uluitor de masive și capacități noi pe care nicio altă companie: sau țara — pare aproape de atingere.

Zborul de testare a început cu o decolare fulgerătoare a rachetei Starship de 398 de picioare (121,3 metri) la ora 7:25 am CDT (12:25 UTC) de la locul de lansare Starbase al SpaceX din sudul Texasului, la câteva mile nord de SUA. – Frontiera cu Mexic. Etapa de amplificare Super Heavy a rachetei a aprins 33 de motoare Raptor, generând aproape 17 milioane de kilograme de tracțiune și înghițind 20 de tone de metan și propulsoare de oxigen lichid pe secundă la accelerație maximă.

Aceasta este de două ori puterea rachetei Saturn V a NASA, care a fost folosită pentru a trimite astronauți pe Lună în urmă cu mai bine de 50 de ani.

După o ascensiune verticală de pe rampa de lansare de pe coastă, racheta Starship sa arcuit spre est, deasupra Golfului Mexic. Toate cele 33 de motoare au pornit timp de mai mult de două minute și jumătate, accelerând racheta până la aproape 3.300 mph (5.300 km/h) înainte de a se opri, în timp ce treapta superioară Starship a aprins încă șase motoare Raptor pentru a continua urcarea în spațiu.

În timp ce Starship a executat un motor aparent impecabil pornind pentru a se accelera până la o viteză aproape orbitală, majoritatea observatorilor, fie că urmăreau transmisia în direct de la SpaceX, fie că asistau personal la lansare, și-au ținut ochii ațintiți pe amplificatorul Super Heavy.

Sus, deasupra Golfului Mexic, racheta și-a folosit motoarele pentru a inversa cursul și a se îndrepta înapoi spre coasta Texasului. După ce a atins o altitudine de vârf de 59 mile (96 de kilometri), propulsorul Super Heavy a început o coborâre supersonică înainte de a reaprinde 13 motoare pentru o ardere finală de frânare. Racheta a coborât apoi la doar trei motoare pentru manevrele fine necesare pentru a poziționa racheta într-un hover deasupra rampei de lansare. Bucurii sonice trosnitoare se unduiau pe terenurile noroioase.

Atunci turnul rampei de lansare, numit Mechazilla, a prins racheta în cele două brațe mecanice care suportă greutăți, cunoscute colocvial sub numele de „bețișoare”. Motoarele s-au oprit, lăsând propulsorul suspendat la aproximativ 200 de picioare deasupra solului.

Mechazilla a prins boosterul Super Heavy! pic.twitter.com/6R5YatSVJX

– SpaceX (@SpaceX) 13 octombrie 2024

„Aceasta este prima captură de rapel, un pas major pe calea către reutilizarea rapidă”, a spus Dan Huot, manager de comunicații SpaceX, care a comentat transmisiunea companiei a zborului de testare.

În timpul celor patru zboruri de testare anterioare ale SpaceX, compania a trimis propulsorul Super Heavy către o stropire controlată în Golful Mexic, chiar în largul coastei Texasului. Booster-urile de pe primele trei zboruri nu au ajuns la apă intacte, dar la a patra misiune din iunie, vehiculul Super Heavy și-a finalizat coborârea în mare cu o precizie remarcabilă, la o jumătate de centimetru de locul unde trebuia să fie. merge, conform lui Bill Gerstenmaier, vicepreședintele SpaceX pentru fiabilitatea construcției și a zborului.

Acest rezultat a oferit lui SpaceX încrederea necesară pentru a încerca să returneze rapelul pe rampa de lansare în cea de-a cincea misiune Starship. Administrația Federală a Aviației, însărcinată cu asigurarea siguranței publice în timpul lansărilor spațiale comerciale, a avut nevoie de o lună suplimentară pentru a revizui planul de zbor al SpaceX.

În cele din urmă, sâmbătă, autoritatea federală de reglementare a emis o licență pentru ca SpaceX să lanseze Starship și să încerce o recuperare înapoi la rampa de lansare. SpaceX era gata de plecare și a dat undă verde pentru pregătirile finale pentru numărătoarea inversă peste noapte, ducând în fereastra de lansare de duminică dimineață.

Nava stelară a lovit și ea un ochi

Pe măsură ce praful s-a așezat pe rampa de lansare, dezvăluind amplificatorul Super Heavy ferm în strânsoarea brațelor mecanice, uralele au izbucnit la fabrica de rachete SpaceX din Hawthorne, California, unde compania și-a găzduit transmisiunea în direct pe web a zborului de testare de duminică a Starship. După o eliberare colectivă a tensiunii, atenția s-a îndreptat către Starship în sine – în esență treapta superioară a rachetei – în timp ce și-a oprit cele șase motoare și a început o croazieră de 40 de minute la jumătatea lumii.

La sfârșitul fazei de coastă, gravitația Pământului a tras nava înapoi în atmosferă. Videoclipul live transmis de la rachetă prin rețeaua de internet prin satelit Starlink a SpaceX a arătat o înveliș de plasmă care învăluie vehiculul. Temperaturile din afara navei au fost prognozate să atingă 2.600 ° Fahrenheit (1.430 ° Celsius), suficient de caldă pentru a topi aluminiul. Starship și Super Heavy sunt fabricate din oțel inoxidabil mai rezistent la căldură.

Zburând cu nasul înclinat, Starship și-a expus miile de plăci ceramice pentru scut termic la fluxul de aer năucitor în timpul reintrării. Pentru acest zbor, SpaceX a instalat plăci de protecție termică îmbunătățite și a adăugat un strat secundar de protecție termică sub ele. În timpul zborului de testare anterior al navei din iunie, condițiile arzătoare ale reintrarii au îndepărtat părți ale scutului termic și au deteriorat clapetele navei, pe care le folosește pentru a menține controlul pe măsură ce se scufundă mai adânc în atmosferă.

Totuși, nava a supraviețuit la reintrare și și-a efectuat arderea de aterizare, folosind trei motoare pentru a încetini pentru o stropire la viteză relativ mică în Oceanul Indian. Această realizare din iunie a fost prima dată când Starship în sine, pe care SpaceX a proiectat-o ​​și pentru a fi reutilizabilă, a ajuns la sol intact.

În zborul de probă de duminică, Starship s-a menținut constant pe toată durata coborârii. Au existat câteva semne în video de la camerele de la bord care arătau daune relativ minore de încălzire la unele dintre clapetele navei, dar nimic la fel de semnificativ ca ceea ce a observat SpaceX la zborul anterior.

Era noapte în zona de stropire a navei din Oceanul Indian. După ce a încetinit sub viteza sunetului, nava s-a răsturnat de la o orientare orizontală la o orientare verticală și a aprins motoarele Raptor pentru o manevră finală de frânare, permițând navei să se așeze în mare în vederea unei camere de pe o geamandura din apropiere. Acest Starship confirmat s-a împroșcat exact acolo unde trebuia.

Videoclipul de la geamandura a arătat că vehiculul se dezintegrează într-o minge de foc la câteva secunde după stropire, un rezultat nesurprinzător odată ce motoarele s-au oprit și nava s-a răsturnat în apă.

„A fost uimitor”, a spus Kate Tice, un inginer SpaceX care găzduiește transmisiunea în direct a companiei a zborului de test de duminică. „Nu intenționam să recuperăm niciunul din hardware-ul navei, așa că acesta a fost cel mai bun final la care ne-am fi putut spera”.

„Nava ne-a oferit doar un spectacol, trecând printr-o reintrare controlată de data aceasta, cu clapetele intacte, a coborât până la apă”, a spus Huot. „Navele stelare sunt menite să zboare. Cu siguranță a zburat astăzi. Așa că hai să ne pregătim pentru următoarea.”

A început cu un tweet

Elon Musk, fondatorul și CEO-ul SpaceX, a sugerat pentru prima dată planul companiei sale de a recupera prima etapă a Starship, numită Super Heavy booster, acum aproape patru ani.

„Vom încerca să prindem propulsorul Super Heavy cu brațul turnului de lansare, folosind aripioarele grilei pentru a prelua sarcina.” Musk a postat pe Twitter în decembrie 2020, cu doi ani înainte să achiziționeze platforma de socializare și să-și schimbe numele în X.

Această abordare este diferită de modul în care SpaceX aterizează racheta mai mică Falcon 9, racheta sa de lucru. Falcon 9 au picioare de aterizare și de obicei aterizează pe drone plutitoare la sute de mile în ocean sau într-o zonă de aterizare pe uscat, separată de rampa de lansare. SpaceX a aterizat amplificatoare Falcon 9 de peste 350 de ori, dar amplificatorul Super Heavy este cu 50% mai înalt decât prima treaptă a lui Falcon 9 și de aproape două ori și jumătate diametrul său.

Acest lucru îl pune pe Super Heavy într-o ligă diferită. Primul propulsor al navei este mai mare decât fuzelajul unui avion jumbo 747. Captura în aer de către SpaceX a amplificatorului Super Heavy Sunday semăna foarte mult cu descrierea inițială a lui Musk.

În cele din urmă, inginerii SpaceX vor să stăpânească lansările și aterizările navelor stelare, apoi întoarcă rapid rachetele pentru un alt zbor. Este nevoie de cel puțin câteva săptămâni pentru ca SpaceX să recondiționeze un amplificator Falcon 9 pentru un alt zbor. Cu Starship, SpaceX dorește să reducă acest timp de răspuns la zile sau ore.

În postările sale din 2020, care descriu planul de a prinde boosters Super Heavy, Musk a spus că abordarea economisește masă și elimină costul piciorului de aterizare. El a scris că planul „permite repoziționarea imediată a rapelului pe (la) montură de lansare”, făcându-l „gata de zbor în mai puțin de o oră”.

Într-un discurs la Starbase în aprilie, Musk a spus că se aștepta ca SpaceX să înceapă aterizarea navelor spațiale înapoi în Texas cândva în 2025. La fel ca și rapelul, nava va fi prinsă folosind arme pe turnul de lansare.

„Evident, este mult de lucru înainte de a ajunge acolo, dar tocmai am prins un booster”, a spus Huot spre sfârșitul webcast-ului SpaceX de duminică. „Vom începe să ne uităm în curând la momentul în care vom putea prinde o navă”.

Ce urmează?

SpaceX nu și-a dezvăluit public planurile pentru următorul zbor al Starship sau când s-ar putea întâmpla. FAA spune că a aprobat deja o licență de lansare pentru SpaceX pentru a zbura următoarea navă cu același profil de misiune ca zborul de test de duminică. Dar SpaceX urmează un proces iterativ de dezvoltare, ceea ce înseamnă că va lua lecții învățate de duminică și le va aplica la următorul zbor. Unele elemente ale următoarei misiuni se vor schimba probabil.

Există și alte lucruri pe lângă prinderea navei pe lista de activități a SpaceX la Starbase. Un lucru pe care SpaceX se va concentra probabil în curând este să demonstreze că Starship își poate reaprinde motoarele Raptor în spațiu, ceva ce nava trebuie să facă pentru a se îndepărta de pe orbita joasă a Pământului și a se îndrepta către o reintrare ghidată.

Pentru aceste zboruri de testare inițiale, SpaceX a pus în mod intenționat nava pe o traiectorie suborbitală care o readuce în mod natural în atmosferă, asigurându-se că nava nu rămâne blocată în spațiu ca o bucată uriașă de resturi orbitale. Deblocarea zborului orbital va permite SpaceX să înceapă lansarea sateliților de internet Starlink pe Starship și să înceapă să experimenteze cu realimentarea în spațiu, ceva pe care inginerii trebuie să-l perfecționeze pentru ca Starship să facă ceea ce dorește SpaceX: să permită explorarea umană a Lunii și Marte.

În ultimele luni, SpaceX a construit un nou turn de lansare chiar la vest de rampa de lansare Starship existentă în sudul Texasului. Echipajele încă lucrează la a doua rampă de lansare, dar ar putea fi online anul viitor. De asemenea, SpaceX dorește să activeze două platforme de lansare a navelor Starship la Cape Canaveral, Florida.

SpaceX are mai multe propulsoare și nave în diferite stadii de asamblare în sudul Texasului. Compania spune că o nouă unitate de producție extinsă numită Starfactory va produce mai multe nave și propulsoare pe săptămână.

Inginerii dezvoltă două versiuni mai mari de Starship și Super Heavy pentru a atinge obiectivul de performanță al rachetei de a livra peste 100 de tone metrice de sarcină utilă pe orbită. Planul pe termen lung prevede mai multe variante de nave stelare, inclusiv nave echipate pentru pasageri umani, tancuri de realimentare, depozite de propulsoare, distribuitoare de sateliți și poate chiar o stație spațială derivată din navele stelare.

Până acum, NASA este cel mai mare client al SpaceX pentru Starship. Agenția plătește SpaceX 4 miliarde de dolari pentru a dezvolta două nave stelare modificate ca aterizatoare lunare clasificate pentru om pentru programul Artemis. Nava va transporta astronauți dintr-o poziție din apropierea Lunii la suprafața lunii, apoi înapoi în spațiu pentru a se întoarce pe Pământ cu sonda spațială Orion a NASA.

SpaceX trebuie să lanseze o mulțime de nave stelare pentru ca toate acestea să funcționeze. Ar putea fi nevoie de 10 sau mai multe nave cisterne de realimentare pentru a transfera suficient metan super-rece și oxigen lichid într-un depozit de propulsor pe orbita joasă a Pământului. Acest depozit ar reumple apoi rezervoarele navei de aterizare lunară cu sute de tone de propulsor odată ce se lansează pe un propulsor Super Heavy, oferind aterizatorului suficientă rezistență pentru a călători pe Lună și a decola din nou împreună cu astronauții NASA.