SpaceX vizează un zbor Orbital Starship cu un vehicul de ultimă generație anul viitor.
Cel de-al 10-lea zbor al testului Starship de la SpaceX s-a încheiat cu o stropire pe țintă în Oceanul Indian. Credit: SpaceX
Au trecut două săptămâni de la ultimul zbor de testare a Starship -ului SpaceX, iar inginerii au diagnosticat probleme cu scutul său de căldură, au identificat îmbunătățiri și au dezvoltat un plan preliminar pentru următoarea dată când nava se îndreaptă în spațiu.
Bill Gerstenmaier, un executiv SpaceX responsabil cu fiabilitatea de construire și zbor, a prezentat constatările luni la Simpozionul Glenn Space Technology al Societății Americane Americane din Cleveland.
Racheta s-a ridicat pe 26 august de la lansarea SpaceX din Starbase, Texas, chiar la nord de granița SUA-Mexic. A fost cel de-al 10-lea zbor de testare la scară largă a Super Heavy Booster Super Heavy Booster și stele superioare, combinând pentru a forma cea mai mare rachetă din lume.
Au fost câteva obiective generale în zborul de testare din 26 august. SpaceX a trebuit să depășească problemele cu sistemele de propulsie și propulsie ale Starship care au afectat trei zboruri de testare anterioare. Apoi, inginerii le -a fost foame de date despre scutul de căldură al stelei, o serie de mii de plăci care acoperă burta navei, în timp ce se strecoară prin atmosferă în timpul reintrării.
“Lucrurile au mers extrem de bine”, a spus Gerstenmaier.
La puțin mai mult de o oră după ridicare, navele de stea s -a ghidat spre un Splashdown controlat în Oceanul Indian la nord -vestul Australiei. Nava se afla la 3 metri (3 metri) de punctul său de splashdown vizat, în apropiere de o geamă gonflabilă în poziție pentru a -și înregistra coborârea finală.
Videoclipul de la The Buoy și un drone care se plimba în apropiere au arătat că s -a arătat stele pentru splashdown, inițial căzând burta mai întâi înainte de a aprinde trei dintre cele șase motoare Raptor pentru a răsfoi momentele verticale înainte de a se așeza în ocean. Dar nava avea niște cicatrici de luptă. Au existat unele deteriorări vizibile ale capătului din spate și la clapete și, în special, la o nuanță de portocală ruginită îmbrăcată în partea laterală a vehiculului de 171 de metri înălțime (52 de metri).
Fondatorul SpaceX, Elon Musk, a declarat că decolorarea a fost cauzată de oxidarea plăcilor de scut de căldură metalică instalată pentru a testa durabilitatea și performanța lor în comparație cu gama de plăci ceramice a navei. Spre deosebire de zborurile anterioare de stele, a spus Musk Aproape toate plăcile au rămas pe vehicul de la lansare prin aterizare.
Bill Gerstenmaier, vicepreședintele SpaceX pentru Build and Flight Fiability, a discutat luni rezultatele Starship Flight 10. Credit: American Astronautical Society
Aprofundându -se în detalii
Gerstenmaier s -a adâncit în timpul discuției sale despre zborul de testare a stelelor luni.
“În esență, făceam un test pentru a vedea dacă putem trece cu plăci non-ceramice, așa că am pus trei plăci metalice pe partea navei pentru a vedea dacă ar oferi un control adecvat al căldurii, pentru că ar fi mai simple de fabricat și mai durabile decât plăcile ceramice. Se dovedește că nu sunt”, a spus Gerstenmaier.
“Placile metalice … nu a funcționat atât de bine”, a spus el. „Au oxidat extrem de frumos în mediul ridicat de oxigen. Deci, acea culoare portocalie frumoasă, cam ca un [space] Navetă rezervor extern Culoarea, poate aduce un omagiu programului de transfer, a fost creată de acele trei mici plăci metalice deasupra. “
Gerstenmaier are un talent pentru explicarea conceptelor tehnice complexe într -un mod digerabil. Și -a început cariera de inginer aerospațial care lucrează la programul de navetă spațială la NASA în 1977. S -a ridicat prin rândurile de la NASA pentru a deveni șeful tuturor programelor umane ale agenției, apoi s -a alăturat SpaceX în 2020.
Experimentul cu plăci metalice este emblematic al modului în care SpaceX dezvoltă stele. Inginerii companiei se mișcă rapid pentru a face modificări și pentru a integra noi modele în fiecare zbor de testare. Placile de scut de căldură metalică nu sunt o tehnologie nouă. NASA le -a testat în laboratoare în anii ’70 Dar nu le -a zburat niciodată.
“Cred că am învățat multe luând -o la zbor și încă mai aveam suficientă protecție sub faptul că nu au provocat o problemă”, a spus Gerstenmaier. „În majoritatea plăcilor, există lacune destul de mari și de aici vedem că căldura trece și ajunge pe dedesubt”.
O stăpânire a scutului de căldură al Starship este vitală pentru viitorul programului. Scutul de căldură trebuie să fie durabil pentru ca stelele să fie reutilizabile rapid. Musk Eyes Reflying navele de stele în 24 de ore.
Navele spațiale reutilizabile ale NASA au folosit aproximativ 24.000 de plăci ceramice delicate pentru a le proteja de cele mai tari temperaturi ale reintrării, dar materialele au fost delicate și predispuse la daune, necesitând renovarea și atingerile de mână între misiuni. Capsula de echipaj de dragon SpaceX are o structură reutilizabilă care stă la baza scutului de căldură, dar materialul scutului de căldură în sine este folosit o singură dată.
Pentru Starship, SpaceX are nevoie de un scut de căldură care să se ridice în fața rigorilor spațiului -fumului – vibrații intense în timpul lansării, cicluri termice extreme în spațiu, căldura înfiorătoare a reintrării și zdrobirea brațelor de la lansarea de la sfârșitul fiecărei misiuni. Musk a numit scutul de căldură reutilizabil al navei „cel mai mare” provocare de inginerie pentru programul Starship.
O priveliște (uimitoare) a rachetei de stele SpaceX cu puțin timp înainte de a se stropi în Oceanul Indian pe 26 august. Credit: SpaceX
Continuându -și prezentarea, Gerstenmaier a arătat spre un petic de alb lângă vârful scutului de căldură al stelei. Acest lucru, a spus el, a fost cauzat de scurgerea căldurii între golurile din plăci și erodarea materialului de bază, o barieră termică derivată din scutul de căldură de pe nava spațială Dragon Spacex. Tehnicienii au îndepărtat intenționat unele plăci în apropierea nasului Starship pentru a testa răspunsul vehiculului.
“Este, în esență, un material alb care se află pe dragon și se abate, iar atunci când se abate, creează acest reziduu alb”, a spus Gerstenmaier. “Deci, ceea ce ne arată este că avem căldură în esență intrăm în acea regiune între plăci, mergem sub plăci, iar această structură ablativă se abată dedesubt. Deci, am aflat că trebuie să sigilați plăcile.”
Structura principală pentru stele este confecționată dintr -un aliaj special de oțel inoxidabil. Majoritatea celorlalte nave spațiale concepute pentru reintrare, cum ar fi naveta spațială și dragonul, sunt confecționate din aluminiu. Punctul de topire mai mare al oțelului face ca stelele să ierte mai mult de daunele scutului de căldură decât naveta.
Inginerii au observat mai multe petele albe mai mici pe navele de stele, unde căldura s -a scurs și între plăci și a ars materialul de dedesubt.
Previzualizarea zborului 11
Nu este grozav, dar oficialii SpaceX cred că au o soluție. În apropierea vârfului navei, pe fondul peticului de alb, inginerii au observat câteva zone mai întunecate. Acestea sunt locuri în care echipa de sol SpaceX a instalat un nou material experimental în jurul și sub plăci.
– Îl numim Crunch Wrap, a spus Gerstenmaier. “Este ca o hârtie de ambalare care se încadrează în fiecare țiglă, și apoi … aceste plăci sunt ținute mecanic în loc. Sunt prinse de un robot. Când împingem țiglă, această mică hârtie de ambalare stă în esență în jurul părților laterale ale fiecărei plăci, apoi o tăiem pe suprafață.”
Utilizarea acestui material „Crunch Wrap” ar putea sigila spațiile dintre plăci fără a folosi umpluturi de gol. Umple de umplutură pe navetă spațială a adăugat complexitate la scutul de căldură și ei uneori dislocat în zbor.
“Acesta este un fel de ceea ce vom zbura în următorul zbor, în zborul 11”, a spus Gerstenmaier. “Când zburăm aici, vom pune, în esență, înfășurarea peste tot și vom vedea dacă putem obține o etanșare mai bună și o performanță mai bună a țiglării înainte. Acestea sunt domenii în care inventăm lucruri. Facem experimente de testare. Facem extinderea plicului de testare. Facem lucruri aerodinamice. Toate aceste lucruri sunt esențiale.”
O vedere de sus în jos a rapelului super greu pentru următorul zbor de testare a Starship-ului SpaceX în timpul unui test de incendiu static duminică. Acest rapel a fost anterior zburat în martie și recuperat cu brațe de prindere la turnul de lansare a lui Pad. Credit: SpaceX
Pentru zborul 11, Starship va zbura pe o traiectorie suborbitală similară cu profilul de zbor pe care nava l -a aruncat în toate misiunile până în prezent. Următorul zbor s -ar putea întâmpla în octombrie și va pregăti SpaceX pentru debutul unei rachete de stele/rachetă super grea modernizată anul viitor. Spacex test-a fost supor heavy rapel Pentru următoarea lansare duminică în Texas.
“Cred că în următorul zbor, nu vom împinge atât de multe tehnici diferite”, a spus el. “Vom încerca să mergem mai mult spre configurația pe care vrem să o zburăm anul viitor.”
Mergând pe orbită
“Anul viitor, am urcat la o altă versiune a navei și a rapelului, numită V3 (versiunea 3)”, a spus Gerstenmaier ca răspuns la o întrebare de la ARS. “De asemenea, are un nou motor Raptor dedesubt, cu mai multe performanțe decât cele anterioare. Așa că vom zbura V3 (Suborbital) mai întâi, iar dacă acest lucru va avea succes, atunci probabil că vom merge orbital după aceea cu următorul V3.”
Acest lucru ar însemna un zbor orbital nu mai devreme decât zborul 13. Acest lucru se potrivește cu un comentariu recent al lui Musk, care a spus că SpaceX va încerca probabil să prindă și să recupereze stelele înapoi la Starbase undeva în jurul zborului 13-15, în funcție de rezultatele următoarelor două zboruri de testare. De asemenea, este de acord cu predicții de la colegul meu Eric Berger într -o poveste recentă despre Starship.
Pentru a încerca o captură, stelele trebuie să accelereze la viteza orbitală pentru a zbura până la capăt în întreaga lume și să se întoarcă în Texas.
Toate zborurile de testare ale Starship -ului de până acum au fost suborbitale, ceea ce înseamnă că se întorc pe pământ înainte de a circumnavigarea planetei. SpaceX dorește să se asigure că poate controla unde și când nava se întoarce pe Pământ înainte de a orbita vehiculul. O reintrare necontrolată a unui vehicul la fel de mare ca navele de stele ar duce la căderea unor mari bucăți de resturi.
Misiunile Orbital vor debloca următoarea fază a dezvoltării Starship. Recuperarea stelelor într -o bucată va permite inginerilor să obțină o mai bună manipulare a performanței scutului de căldură al navei, printre altele. Mersul pe orbită cu Starship va permite SpaceX să înceapă să lanseze sateliți mai puternici de bandă largă Starlink pentru următoarea generație pentru serviciul de internet pentru consumatori al companiei. Cel mai important pentru zborurile viitoare către Lună și Marte, zborul orbital va deschide calea către SpaceX pentru a reuni două nave în spațiu pentru prima demonstrație a realimentarii orbitale la scară largă.
“Vom încerca să facem asta anul viitor”, a spus Gerstenmaier. “În 2026, acesta va fi în centrul atenției, pentru a obține un transfer de propulsor la scară largă. Dacă vom părăsi Orbitul Pământului, vom avea nevoie de transfer de propulsor.”
O vedere a unei porțiuni din scutul de căldură al Starship, inclusiv trei plăci metalice experimentale. Fiecare țiglă are aproximativ dimensiunea unei farfurii. Credit: SpaceX
De asemenea, Gerstenmaier a menționat pe scurt rezultatele experimentelor cu Starship Super Heavy Booster în cel mai recent zbor de testare.
În acest zbor, rapelul s -a strecurat în Golful Mexic, chiar lângă coasta Texas, după ce a propulsat navele de navigație spre spațiu. SpaceX a folosit zborul pentru a pune rapel prin eforturi mai mari, pe măsură ce a revenit pe Pământ, ghidând racheta spre o aterizare de apă din Golf, în loc să o returneze pe placa de lansare pentru o captură de brațele mecanice ale turnului.
„Ceea ce făceam acolo este să ne uităm la unghiul de atac și să ne uităm la cât de bine ar putea zbura rapel -ul pentru a înțelege cât de multă abilitate a trebuit să -l readucem în Turn în viitor”, a spus Gerstenmaier.
Inginerii SpaceX au observat că performanța rapelului privind coborârea în zbor nu se potrivește cu predicțiile de la modelele de calculator sau testele tunelului eolian. În experimentele la sol, rapel se întâlnește cu o bufet instabilă, deoarece încetinește sub viteza sunetului.
Pe baza acestor rezultate, “[we] nu ar trebui să putem face ceea ce facem cu manevra noastră revenind cu un rapel, dar Am reușit să arătăm în esență prin zbor că avem mai multă stabilitate decât CFD (dinamica fluidelor de calcul) sau tunelurile eoliene arată că avem ”, a spus Gerstenmaier.
“Deci, marea întrebare pentru comunitatea de cercetare este, de ce vedem aceste diferențe?” a întrebat el. „Am avut o idee că va fi acolo, dar nu eram 100 la sută siguri și am reușit să facem asta extrem de bine”.
Gerstenmaier a sugerat că aceasta este o întrebare care a pus cel mai bine universităților și laboratoarelor guvernamentale. Companii precum SpaceX inovează rapid, dar, odată ce găsesc o soluție viabilă, trec la altceva.
“Am ceea ce numesc o soluție viabilă minimă”, a spus Gerstenmaier. “Nu prea înțeleg de ce funcționează, dar cumva funcționează, așa că o vom folosi, o vom monetiza, o vom face să funcționeze. Aveți șansa să mă ajutați să înțeleg de ce funcționează … și s -ar putea să aflați, hei, există o altă abordare care de fapt o permite să funcționeze și mai bine.”
Stephen Clark este un reporter spațial la ARS Technica, care acoperă companii spațiale private și agențiile spațiale din lume. Ștefan scrie despre nexusul tehnologiei, științei, politicii și afacerilor de pe planetă și în afara planetei.
