Starship (космічний корабель)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Starship
Розстикування Starship та Super Heavy
Розстикування Starship та Super Heavy
Призначення
  • Колонізація Марса;
  • Транспортування на Місяць, включно із туристичними місіями;
  • Міжконтинентальні перевезення на Землі;
  • Запуски на орбіту
Виробник SpaceX
Вантаж
Вантаж на
ННО
150'000 кг
Вантаж на
Марс
при дозаправці у космосі: 100'000+ кг
Вантаж на
Землю з орбіти
50'000 кг
Історія запусків
Статус будується
Космодроми
Перший запуск на 20 км планується у жовтні-листопаді 2019,
на орбіту —у квітні 2020
Другий ступінь - Starship
Довжина 50 м
Діаметр 9 м
Маса порожнього Mk1: 200'000 кг (1400 т із паливом);
Mk5: 120'000[1] кг
Повна маса 1'320'000 кг
Двигуни 3 Raptor (5'883 кН),
3 RaptorVac (6'472 кН)[2]
Тяга 12'355 кН
Питомий імпульс Raptor: 330 с, 350 с (вакуум);
RaptorVac: 380 с
Паливо 1'200 т methalox: рідкі CH4 і О2

Starship — другий (верхній) ступінь ракети BFR, водночас є космічним кораблем. Матиме пілотовану та безпілотну (вантажну) версію. Остання буде модифікована для доставки палива на орбіту. Розроблений та виготовляється американською компанією SpaceX. На орбіту запускатиметься за допомогою першого ступеня ракети — Super Heavy. Після виконання місії повертатиметься на стартовий майданчик, або на плаваючу в океані платформу ASDS. Може використовуватися для запуску супутників, або міжконтинентальних перельотів у межах Землі. Після дозаправки на орбіті буде спроможний летіти на Місяць, Марс, або навіть і далі. Виготовляєься на стартовому комплексі SpaceX у Бока-Чика, Техас та у містечку Коко, Флорида. Запускатимуть із Бока-Чики та космічного центра Кеннеді. Перший прототип почали будувати у грудні 2018 року.

Японський мільярдер Юсаку Маедзава стане першим пасажиром туристичної місії DearMoon, яка може відбутися у 2022 році. Сплативши значний (неоголошений) внесок на розвиток BFR, він отримав можливість обрати інших пасажирів.[3]

Технічні характеристики[ред. | ред. код]

Starship матиме 9 м у діаметрі та 50 м у висоту. Його маса разом із паливом складе 1320 т. Плюс максимальна маса вантажу у 150 т. У грудні 2018 року Маск повідомив, що корабель виготовлятимуть із «досить важкого, але дуже міцного металу», що без проблем витримуватиме входження в атмосферу Землі, а тим паче Марсу. Це буде неіржавна сталь 301-ї серії із додаванням хрому та нікелю, що надає їй надвисокої жароміцності (здатна витримувати 1177°С (1450°K)[4] без втрати своїх властивостей, на відміну від 200°С для вуглепластику) та деформівності навіть при -200°С (зберігаючи при цьому достатню жорсткість). Також цій заміні сприяла складність виготовлення вуглепластику та його висока вартість: $200 кг проти $3 за сталь.[5] У багатьох випадках металеву конструкцію також значно легше ремонтувати, досить застосувати зварювання.

Корабель матиме два «плавники» у кормовій частині та два — у носовій. Вони будуть рухомими для стабілізації руху шляхом керування тангажем, креном і рисканням та вибору кута атаки під час посадки.[6] Посадкових ніг буде шість: по дві із підвітряного і навітряного боку та ще дві висуватимуться із задніх «плавників». Акумулятори для електро обладнання розміщуватимуться у носовій частині. Також там будуть встановлені міні паливні баки для живлення двигунів під час повернення з орбіти. Їх поява обумовлена необхідністю уникнення кавітації та переривання роботи двигунів у разі перетікання залишків палива по всьому об'єму основних баків під час зниження та посадки.

У пасажирському Starship буде 40 кают, в кожну з яких можна втиснути 5-6 чоловік, але більш комфортною виглядає величина у 2-3 людини. Тобто, на Марс можна перевезти 100 людей за раз.[7][8] Взагалі, корабель матиме 1000 м³ герметичного об'єму (майже на 70 м³ більше, ніж на МКС) плюс 88 м3 біля двигунів негерметичного; окрім кают там будуть великі загальні зали, центральне сховище, камбуз і притулок, де можна перечекати сонячний шторм під час перельоту до Марса.

Особливості корабля:

  • кожен Starship буде спроможний літати тричі на добу;
  • вантажний корабель зможе доставляти на орбіту супутники величезних розмірів;
  • матиме можливість автоматизованого зближення та стикування у космосі;
  • забір на орбіті пального від кількох Танкерів BFR дозволить Starship відправлятися на Місяць чи на Марс;
  • рух «плавників» здійснюватиметься від потужних електродвигунів;
  • спуск відбуватиметься не лише двигунами уперед, як у першого ступеня, а і із нахилом на «живіт» корабля. Під час опускання із ННО температура передньої поверхні може сягати 1700°К (1427)°С. Тому в місцях найбільшого розігріву буде викладена шестикутна плитка із кераміки.[9] На інших поверхнях, де температуране не підійматиметься вище 1450°К (1177°С), сталь 301 не потребуватиме додаткового захисту.[10][4]

Двигуни[ред. | ред. код]

За останньою інформацією, на Starship встановлюватимуть три звичайних двигуни Raptor та ще три вакуумні версії. Завдяки застосуванню новітнього суперстійкого до високих температур та корозії сплаву SX500, який виробляється SpaceX власними силами при наднизьких температурах, двигуни витримуватимуть 30 МПа тиску у камері згоряння та видаватимуть 200 тонн-сили, або 1'961 кН тяги. Турбонасоси та деякі деталі інжекторів виготовляються на 3D-принтері. Raptor працюватиме за найбільш ефективною, але найскладнішою схемою — це замкнута схема з повною газифікацією компонентів палива. Наразі ще жодному виробнику не вдалося запустити в експлуатацію такий двигун.

Конструкція Raptor

Принцип роботи:
Надохолоджені до рідкого стану гази кисень О2 та метан CH4 закачуються насосами із паливних баків у свої газогенератори. Метан ще попередньо проходить каналами на соплі, здійснюючи його регенеративне охолодження. Але при цьому певна кількість О2 також потрапляє у метановий газогенератор, а СН4 — віповідно у кисневий. Там вони нагріваються, реагують між собою, і із газогенераторів витікають суміші газів, одна з яких збагачена метаном, а інша — О2. Позаяк співвідношення пального і окисника поки що невідоме, то реакція може мати дещо інші коефіцієнти, ніж вказані нижче:

  • 3CH4 + 2O2 → 2CH4 + CO2 + 2H2O  — суміш, збагачена метаном;
  • CH4 + 5O2 → 3O2 + CO2 + 2H2O  — суміш, збагачена киснем.

Основний їх потік спрямовується до камери згоряння, але деяка частина протікає відповідними турбінами, що приводять у дію вищезгадані насоси. Таким чином цикл повторюється.

Особливості пального:

  • метан був обраний через можливість виробляти його на Марсі in situ;
  • застосування зрідженого метану (а не гасу) призводить (за рахунок його нижчої температури та подальшого випаровування) до утворення у баці з пальним так званого «автогенного тиску». Це корисно, тому що усувається потреба в дорогих і складних системах нагнітання додаткового газу (гелію) в бак для нормального режиму роботи турбонасосного агрегату.

Тестування[ред. | ред. код]

Перший прототип — Starhopper[ред. | ред. код]

12 березня 2018 року Маск розповів, що команда SpaceX вже будує перший прототип Космічного корабля BFR та планує тестувати його короткими польотами із поступовим збільшенням амплітуди підйому (на кшталт випробувань Grasshopper). Вірогідно це відбуватиметься на стартовому комплексі SpaceX у Бока-Чика.[11] Там вони отримали дозвіл на підйом до 5 км. Більш за все, «стрибки» почнуться навесні 2019 року. У кінці грудня 2018 на майданчику у Бока-Чика почалося будівництво тестової версії Starship — Starhopper[12] (укр. «Зоряний стрибунець», «Зореконик»).

Планувалося, що він складатиметься із трьох частин (фото[13]):

  • основа — виготовлена із листів металу (на вигляд товстих), має три посадкові ноги-плавники, які поки будуть нерухомими. Зверху конструкція «обшита» тонкими (~1,3 мм) і блискучими як фольга листами. Це такий собі паливний бак на трьох опорах із одним двигуном;
  • циліндрична середина та конусоподібна верхівка (пізніше об'єднані в один блок) — сформовані із листів тонкого блискучого металу.
Основа Starhopper
Nuvola apps kaboodle.svg Зовнішні відеофайли
Nuvola apps kaboodle.svg YouTube full-color icon (2017).svg Транспортування основи Starhopper

Але після того як 23 січня 2019 року внаслідок сильного вітру у 80 км/год сталося перекидання з'єднаних верхівки і середньої частини, заново їх уже не будували. Було вирішено, що для перших коротких стрибків буде досить і самої основи, тому 8 березня її було транспортовано до стартового майданчика.

26 липня здійснено перший підйом на 20 м. Маск виклав відео із камери біля двигуна.[14]

Nuvola apps kaboodle.svg Зовнішні відеофайли
Nuvola apps kaboodle.svg YouTube full-color icon (2017).svg Підйом на 150 м

27 серпня відбувся другий і останній підйом цього апарата, але вже на 150 м, під час якого він перелетів на сусідній посадковий майданчик, пробувши у повітрі 57 с. Там він здійснив м'яке вертикальне приземлення. Надалі Starhopper планують застосовувати, як стенд для випробування двигунів.[15]

Другий прототип — орбітальний[ред. | ред. код]

Виготовлення Mk2 у містечку Коко

Другий прототип Starship, розрахований на орбітальне (космічне) тестування, матиме розміри оригіналу. Він літатиме на значно більших швидкостях та, вочевидь, здійснюватиме спуск «животом» уперед. Один корабель (Mk1) почали будувати у березні 2019 року у Бока-Чика, Техас, а інший (Mk2) — пізніше, у Коко, Флорида. Перше польотне тестування відбуватиметься у жовтні-листопаді із трьома двигунами. Висота — 20 км. У жовтні 2019 почнуть будувати Mk3 та Super Heavy. Їхній запуск на орбіту заплановано на квітень 2020 року.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Сторінка Ілона Маска. twitter.com. 26 вересня 2019. (англ.)
  2. Двигуни. twitter.com. 29 вересня 2019. (англ.)
  3. Eric Berger (29 вересня 2019). Ілон Маск, людина зі сталі, оприлюднює свій неіржавний Starship. arstechnica.com. (англ.)
  4. а б Eric Ralph (23 січня 2019). Ілон Маск пояснив транспіраційний принцип роботи теплового щита на Starship. teslarati.com. (англ.)
  5. Ryan D'Agostino (22 січня 2019). Ілон Маск: чому я будую Starship із неіржавної сталі. popularmechanics.com. (англ.)
  6. Eric Ralph (17 вересня 2018). Офіційні повідомлення про оновлення BFR: нові плавники та посадкові ноги. teslarati.com. Процитовано 18 вересня 2018. (англ.)
  7. Berger, Eric (29 вересня 2017). Маск робить ревізії своїх амбіцій щодо Марсу. arstechnica.com. Процитовано 3 жовтня 2017. (англ.)
  8. Loren Grush (17 вересня 2018). Ілон Маск оприлюднив оновлений дизайн ракети, що полетить на Марс. theverge.com. Процитовано 18 вересня 2018. (англ.)
  9. Eric Ralph (17 березня 2019). SpaceX починає збирати орбітальний корабель, а жаростійкий щит проходить випробування. teslarati.com. (англ.)
  10. Сторінка Ілона Маска. twitter.com. 23 січня 2019. (англ.)
  11. Foust, Jeff (12 березня 2018). Маск повторно поділився планами щодо BFR. spacenews.com. Процитовано 12 березня 2018. (англ.)
  12. Eric Ralph (31 грудня 2018). Прототип Starship продовжує крокувати то тестових стрибків. teslarati.com. (англ.)
  13. Cowboy Den (3 січня 2019). Фото складових Starhopper. twitter.com. (англ.)
  14. Ілон Маск (26 липня 2019). Відео першого стрибка Starhopper. twitter.com. (англ.)
  15. Eric Ralph (27 серпня 2019). Starhopper стрибає у відставку після вражаючого хвилинного польоту. teslarati.com. (англ.)