SpaceX Starship

редактировать
Сверхтяжелая многоразовая ракета-носитель, Разработанная SpaceX

Starship
StarshipSN8. jpg Starship SN8, 31 октября 2020 г.
Функция
ПроизводительSpaceX
Страна происхожденияСША
Стоимость запуска2 миллиона долларов США (желательные)
Размер
Высота122 м (400 футов)
Диаметр9 м (30 футов)
Масса5,000,000 кг (11,000,000 фунтов) (с полезной нагрузкой)
Этапы2
Вместимость
Полезная нагрузка на LEO
Масса100000 кг (220 000 фунтов)
Объем1100 м (39000 куб футов)
Сопутствующие ракеты
СемействоРакеты-носители SpaceX
Сопоставимый
История запусков
СтатусВ разработке
Лау нч сайты
Всего запусков0
Успех (-ы)0
Неудача (-ы)0
Частичный отказ (-ы)0
Посадки0
Первая ступень - Super Heavy
Длина72 м (236 футов)
Диаметр9 м (30 футов)
Пустая масса180000 кг (400000 фунтов) (расчетная)
Полная масса3,580,000 кг (7,890,000 фунтов)
Масса пороха3,400,000 кг (7,500,000 фунтов)
Двигатели~ 28 Раптор
Тяга65000 кН (15000000 фунтов f)
Удельный импульс 330 с (3,2 км / с)
ТопливоПереохлаждение CH. 4 / LOX
Вторая ступень - Starship
Длина50 м (160 футов)
Диаметр9 м (30 футов)
Пустая масса120 000 кг (260 000 фунтов))
Масса брутто1 320 000 кг (2 910 000 фунтов)
рабочего тела1 200 000 кг (2 600 000 фунтов)
Двигатели6 Raptor
Тягаc.12000 кН (2700000 фунтов f)
Удельный импульс 380 с (3,7 км / с) (вакуум)
ТопливоПереохлаждение CH. 4 / LOX

Система SpaceX Starship - это многоразовая, двухступенчатая система-носитель, сверхтяжелая ракета-носитель, разрабатываемая SpaceX с 2012 года, как самофинансируемый частный космический проект.

Второй этап, который также называют «звездолетом», разрабатывается как длительные грузовые и, возможно, пассажирские космические корабли. Первоначально он используется без какой-либо ступени ускорителя, как часть обширной программы для проверки различных функций запуска и посадки и повторения конструкции деталей, особенно в отношении входных средств передвижения в атмосфере. Однако в настоящее время космический корабль проходит собственные испытания на суборбитальных высотах в течение 2019–2020 годов, когда космический корабль будет обслуживать ускорителя Super Heavy, где космический корабль будет обслуживать орбитальных запусков как второй ступенью на двухступенчатой ​​ракете-носителю для вывода на орбиту, так и в качестве космического длительного длительного на орбите.

Интегрированные системные испытания апробации концепции для Starship начались в марте 2019 года., с добавлением единственного ракетного двигателя Raptor к прототипу уменьшенной высоты, получившему название Starhopper - аналогично Grasshopper, эквивалентному прототипу Многоразовый бустер Falcon 9. Starhopper использовался с апреля по август 2019 года для статических испытаний и низковысотных низкоскоростных летных испытаний вертикальных запусков и посадок в июле и августе 2019 года. Было построено больше прототипов звездолета и еще больше строится, поскольку итеративный дизайн проходит несколько итераций. Все образцы для испытаний имеют корпус из нержавеющей стали диаметром 9 м (30 футов).

SpaceX может запускать коммерческие полезные нагрузки с помощью Starship не ранее 2021 года. В апреле 2020 года НАСА выбрало модифицированную систему Starship с рейтингом экипажа в качестве одного из трех элементов проектные месячные концепции системы посадки на Луну для получения финансирования для 10-начальной начальной фазы проектирования для программы NASA Artemis.

Содержание
  • 1 Номенклатура
  • 2 История
  • 3 Описание
    • 3.1 Super Heavy
      • 3.1.1 Посадка
    • 3.2 Разгонный блок звездолета
      • 3.2.1 Характеристики звездолета
    • 3.3 Система приземления человека на звездолете
  • 4 Прототипа
    • 4.1 Starhopper
    • 4.2 Низковысотные прототипы
    • 4.3 Высокогорные прототипы
    • 4.4 Испытания
  • 5 Использование по назначению
  • 6 Финансирование
  • 7 Критика
  • 8 См. Также
  • 9 Примечания
  • 10 Ссылки
  • 11 Внешние ссылки
Номенклатура

Несмотря на то, что название транспортных средств менялось много раз за эти годы, сочетание космического корабля Starship и сверхтяжелого ускорителя SpaceX на своем языке называют «системой Starship». Руководство пользователя yload. Иногда на веб-сайте SpaceX используется термин «звездолет» как собирательный термин для космического корабля Starship и сверхтяжелого ускорителя.

По крайней мере, еще в 2005 году SpaceX использовала кодовое имя «BFR». «Для концептуального транспортного средства большой грузоподъемности,« намного большего, чем семейство транспортных средств Falcon », с целью выхода на орбиту 100 т (110 тонн). Начало с середины 2013 года SpaceX называла проектуру миссии и аппарат Mars Colonial Transporter. К тому времени, когда в сентябре 2016 года была представлена ​​концепция большого диаметра 12, SpaceX начала называть всю систему Межпланетной транспортной системой.

С объявлением в сентябре 2017 года новой 9-метровой конструкции SpaceX возобновила называть автомобиль «BFR». Маск сказал в объявлении: «Мы ищем правильное имя, но, по крайней мере, кодовое имя - BFR». SpaceX Гвинн Шотвелл означает заявила, что BFR «Большая ракета-сокол». Однако в прошлом Илон Маск объяснил, что, хотя BFR является официальным названием, он черпал вдохновение из оружия BFG в видеоиграх Doom. BFR также иногда неофициально упоминается в СМИ и внутри SpaceX как «Большая гребаная ракета». В то время вторая ступень / космический корабль назывался «BFS». Первую ступень ускорителя также иногда называли «БОС». В ноябре 2018 года космический корабль был переименован в Starship, а ускоритель первой ступени получил название Super Heavy.

Примечательно, что в стиле SpaceX даже этот термин «Super Heavy» ранее использовался SpaceX в другом контекст. В феврале 2018 года, примерно во время первого запуска Falcon Heavy, Маск «высказал предположение о возможности создания Falcon Super Heavy - Falcon Heavy с дополнительными ускорителями». Мы действительно могли увеличить его до такой степени. производительность, как любое может когда-либо желать. Если бы мы захотели, мы могли бы добавить еще два боковых ускорителя и сделать его Falcon Super Heavy ».

История

Ракета-носитель был заблокирован в публичных обсуждениях генеральным директором SpaceX Илоном Маском. в 2012 году как часть описания общей архитектуры системы Марса, известной как «Марсианский колониальный транспортер» (MCT). К августу 2014 года источники в СМИ предположили, что первоначальные летные испытания Сверхтяжелая ракета-носитель с приводом от Raptor может появиться уже в 2020 году, чтобы полностью испытатьатели в условиях орбитального космического двигательного полета; однако, как сообщалось, любые усилия по колонизации будут продолжаться "в далеком будущем".

В середине сентября 2016 года Маск отметит, что название Mars Colonial Transporter не будет продолжено, поскольку система сможет "выйти далеко за пределы Марса", и что потребуется новое имя. было выбрано имя «Межпланетная транспортная система» (ИТС), хотя в AMA на Reddit 23 октября 2016 г., Маск заявлено: «Я думаю, нам нужно новое имя. ЕГО просто не работает. Я использую BFR и BFS для ракеты и космического корабля, что внутренне нормально, но... ", не уточняя, какое может быть новое название. В сентябре 2017 года на 68-м ежегодном собрании Международного астронавтического конгресса, SpaceX представила обновленный дизайн автомобиля. Маск сказал: «Мы ищем правильное название, но кодовое имя, по крайней мере, BFR».

В сентябрьском объявлении 2018 года о запланированном 2023 году Лунный кругосветный полет, космический полет под названием проект dearMoon, Маск предполагает еще одну переработанную космическую ступеньку с тремя задними плавниками и двумя передними утками, добавленными для входа в атмосферу. показан годом ранее. Конструкция предполагала использование семи двигателей Raptor одинакового размера на второй ступени; та же модель двигателя, что и на первой ступени. ва малых срабатывающих утка киля возле носа корабля и три ламелей. два из которых будут приводиться в действие, а все три установки в качестве посадочных опор. Кроме того, во второй половине месяца SpaceX также заявила, что «больше не будет обновлять вторую ступень Falcon 9 для повторного использования». В ноябре 2018 года двумя главными частями носителя рак-носителя были даны описательные: «Звездолет» для верхней ступени и «Супертяжелая» для ступени ускорителя, что, как указанный Маск, «начало выхода из глубокого гравита колодца Земли» или луны) ".

В январе 2019 года Илон Маск объявил, что Starship больше не будет изготавливаться из углеродного волокна и что нержавеющая сталь будет работать вместо этого для постройки

В мае 2019 года в дизайне Starship было всего шесть двигателей Raptor, из которых три оптимизированы для работы на уровне моря.. и три оптимизированы для вакуума. К концу мая 2019 года начальный прототип, Starhopper завершился для автономных летных испытаний на стартовой площадке SpaceX в Южном Техасе, в то время как два «ор битальных прототипа »находились в стадии строительства, один в Южный Техас начался в марте 2019 года, один на космическом побережье Флорида начался до мая 2019 года. Строительство первой ступени сверхтяжелого ускорителя планировалось начать к брю 2019 года. В то время ни у одного из двух орбитальных прототипов не было ни аэродинамических поверхностей, ни посадочных опор, добавленных к строящимся конструкциям танка, и Маск указал, что дизайн обоих будет снова изменен. В сентябре 2019 года к прототипу Mk1 начали добавляться внешние «движущиеся плавники», что позволяет увидеть обещанный в середине 2019 года редизайн аэродинамических поверхностей управления для тестовых автомобилей.

В июне 2019 года., SpaceX публично объявила о начале обсуждения с тремя телекоммуникационными компаниями возможности использования Starship вместо Falcon 9 для запуска коммерческих спутников для платных клиентов в 2021 году. В то время не было объявлено ни о каких конкретных компаниях или контрактах на запуск.

В июле В 2019 году Starhopper выполнил свои первые летные испытания, прыгнул на высоте около 20 м (66 футов), второй и последний «прыжок» в августе 2019 года достиг высоты ~ 150 м (490 футов) и приземлился около 100 м (330 футов) от стартовой площадки.

SpaceX завершила большую часть прототипа Boca Chica, Starship Mk1, как раз к следующему публичному обновлению Маска в сентябре 2019 года. Наблюдая за ходом строительства перед мероприятием, наблюдатели в Интернете распространяли фотографии и размышляли о наиболее заметном изменении - переходе на два хвостовых плавника с трех предыдущих. Во время мероприятия Маск добавил, что теперь посадка будет осуществляться на специальных посадочных опорах после повторного входа, защищенного стеклянными тепловыми устройствами. Использованы обновленные спецификации: при оптимизации ожидалось, что Starship будет весить 120000 кг (260000 фунтов) в пустом состоянии и установить транспортировать полезную нагрузку 100000 кг (220 000 фунтов) с целью увеличения количества до 150000 кг (330 000 фунтов) сверх время. Предположим, что орбитальный полет может быть осуществлен с помощью четвертого или пятого испытательного прототипа в 2020 году с использованием сверхтяжелого ускорителя в двухступенчатой ​​конфигурации ракеты-носителя. года Илон Маск представил Starship Mk1. В то время ожидалось, что строительство Mk3 начнется примерно через месяц.

В 2019 году стоимость запуска Starship по оценке SpaceX составила всего 2 миллиона долларов США, как только компания выйдет на стабильную производственную мощность. каденция и достижение технологического прогресса полного и быстрого повторного использования. Полная возможность многократного использования второй стадии Starship является фундаментальной целью всей программы разработки Starship, но успех неизвестен. Илон Маск заявил в 2020 году, что при высокой скорости полета они могут упасть еще ниже, с полной предельной стоимостью порядка 10 долларов США за килограмм полезной нагрузки, запущенной до низкого уровня. Земная орбита.

В ноябре 2019 года испытательный образец Mk1 в Техасе развалился при испытании под давлением в резервуаре, и SpaceX заявила, что прекратит строительство прототипа Mk2, строящегося во Флориде, и перейдет к работе изделием Mk3. Несколько недель спустя работа над автомобилями во Флориде, были созданы некоторые сборки, которые были построены во Флориде для этих автомобилей, были доставлены на место сборки Texas Starship, и сообщалось о 80% сокращении рабочей силы на сборке во Флориде. местоположение, поскольку SpaceX приостанавливает деятельность там. Очевидно, в то же самое время автомобиль Mk4, строившийся во Флориде, был отменен.

Принимая новую номенклатуру «серийного номера», компания SpaceX переименовала Mk3 в Starship SN1, чтобы обозначить основную эволюцию в строительных технологиях: кольца стали выше, и каждое из них изготовлено из одного листа, что было резко сокращло количество сварочных линий (а значит, и точки отказа). Рабочая площадка была расширена за счет большего количества палаток, конструкций и модернизированного оборудования, которые позволяют более качественные сварные швы, позволяющие более качественные сварные швы. Были изготовлены и испытаны на разрушение изделий меньшего размера для подтверждения новой конструкции переборок. Это было значительным изменением темпа подхода SpaceX.

В феврале 2020 года СН1 также был разрушен при герметизации. Затем компания сконцентрирована на решении, которая привела к отказу SN1, путем сборки урезанной версии своего запланированного прототипа SN2. На этот раз испытание прошло успешно, и SpaceX начала работу над SN3. Однако в апреле 2020 года SN3 также уничтожен во время тестирования из-за ошибки тестовой конфигурации. В то время строительство SN4 продолжалось.

26 апреля 2020 года Starship SN4 стал первым полномасштабным прототипом, прошедшим криогенное испытание, в котором жидкий кислород и метан корабля были заменены на такие же холодные но жидкий азот невзрывоопасный. В SN4 было давление всего 4,9 бар (~ 70 фунтов на кв. Дюйм), что более чем достаточно для проведения небольших летных испытаний. 5 мая 2020 года SN4 завершил статический пожар с одним двигателем с одним установленным двигателем Raptor и стал первым полным танком Starship, прошедшим статический огонь Raptor. SN4 завершит в общей сложности 4 коротких статических возгорания (длительностью от 2 до 5 секунд), прежде чем будет уничтожен механизм быстрого отключения, произошедшей в конце испытательного пожара 29 мая 2020 года.

Испытательный танк SN7 был также полностью проверен на утечку при давлении около 7,8 бар, после чего был отремонтирован и испытан на разрушение.

30 июля 2020 года Starship SN5 завершил статический пожар с одним установленным двигателем Raptor. 3 августа 2020 года Starship SN5 предпринял попытку летного испытания на 150 метров, которое было прервано из-за того, что не открывался пусковой клапан двигателя Raptor. Примерно в 16:00 UTC 4 августа 2020 года SpaceX снова предприняла попытку 150-метрового летного испытания, которое также было прервано. Позже в тот же день, примерно в 23:59 по всемирному координированному времени, Starship SN5 завершил 150-метровые летные испытания, приземлившись на соседней для площадки посадки, став первым полномасштабным прототипом, успешно прошедшим летные испытания. После полета Илон Маск заявил в августе, что SpaceX выполнит несколько дополнительных коротких полетов, чтобы улучшить процесс запуска, прежде чем совершить полет на большой высоте с использованием транспортных средств с закрылками.

Starship SN6 завершил строительство, и был перенесен на испытательный стенд; статические огнестойкие испытания были начаты 23 августа 2020 года, после 3 попытка 23 августа 2020 года, наконец, у них был успешный статический пожар примерно в 00:43 UTC, 24 августа 2020 года. После неудачной попытки прыжка 30 августа 2020 года SN6 завершил первый Полет на 150 метров состоится 3 сентября в 17:45 UTC. В настоящее время создаются другие прототипы для испытаний под давлением (Starship SN7.1) и изделий для летных испытаний (Starship SN8 и SN9, первые с носовым обтекателем и аэродинамическими поверхностями).

В то время как программа Starship имела небольшой команда разработчиков в течение нескольких лет и более крупная команда разработки и сборки с конца 2018 года. В июне 2020 года Маск заявил, что Starship является главным приоритетом SpaceX, за исключением всего, что связано со снижением риска возврата Crew Dragon для Полет НАСА Demo-2 на МКС, и таковым оставался в сентябре 2020 года.

Хотя Марс всегда был критически важным фактором требований к системе Starship, и Маск ранее надеялся, что Первоначальный орбитальный испытательный полет к 2020 году, Маск смягчил ожидания, когда он выступил на конференции «Люди на Марс» в августе 2020 года. Он сказал, что «первые запуски звездолета на орбиту» могут не сработать », заявив, что SpaceX находится на« неизведанной территории..... Никто никогда не создавал полностью многоразовую орбитальную ракету ".

Маск пояснил, что SpaceX намеревается первоначально выполнять исключительно грузовые перевозки, и что пассажирские рейсы начнутся намного позже. Starship выполнит «сотни миссий со спутниками, прежде чем мы отправим людей на борт».

Описание
Сравнение

Super Heavy

Super Heavy, ступень ускорителя, «необходимая для выхода из Земли. Глубокая гравитационная скважина », как ожидается, будет иметь длину 72 м (236 футов) и диаметр 9 м (30 футов) с полной взлетной массой 3 680 000 кг (8 110 000 фунтов). Она будет построена из резервуаров и конструкции из нержавеющей стали, содержащие переохлажденный жидкий метан и жидкий кислород (CH. 4 / LOX) топлива, приводимые в действие ~ 28 ракетными двигателями Raptor, которые обеспечивают мощность 72000 кН (16000000 фунтов f) общая взлетная тяга. Согласно спецификации, метательная сила Super Heavy составила 3 ​​400 000 кг (7 500 000 фунтов) в мае 2020 года, что на 3% больше, чем предполагалось в сентябре 2019 года.

Первоначальный прототип Super Heavy будет полноразмерным. Однако ожидается, что первоначально он будет летать с менее чем полным комплектом из 28 двигателей, возможно, примерно с 20.

Внешний дизайн Super Heavy изменился в течение 2019/2020 годов по мере того, как детальный проект был повторен, а двигатели Raptor были протестированы. и достигли более высоких уровней мощности. В сентябре 2019года было внесено изменение в конструкцию ступени ускорителя, чтобы иметь шесть ребер, которые поднимают обтекателями для покрытия шести шести стоек, и четыре ромбовидных сварных стальных ребра для обсуждения аэродинамический контроль на спуске. В августе 2020 года должна быть начата первая сборка «прототипа ускорителя 1», Маск отметил, что конструкция опоры была изменена до четырех опор и оперения, чтобы улучшить пределы рециркуляции струи сверхзвукового двигателя.

Посадка

В сентябре 2016 года Илон Маск описал возможность посадки ракеты-носителя ITS на стартовую площадку. Он повторно описал это в сентябре 2017 года с помощью ракеты-носителя Big Falcon Booster (BFB). В 2019 году Маск объявил, что изначально у него будут опоры для ранних VTVL тестовых разработок Super Heavy.

Верхняя ступень Starship

Художественная концепция более ранней версии верха Starship этап за этапом

По состоянию на сентябрь 2019 года ожидается, что разгонный блок Starship будет иметь полностью многоразовый космический корабль размером 9 м (30 футов), высотой 50 м (160 футов) и сухой массой 120 т (длина 120 т). тонн; 130 коротких тонн) или менее, с шестью метановым / кислородным топливным двигателями Raptor, три из них будут на уровне моря ожогов. Общая тяга Starship составит примерно 11500 кН (2600000 фунтов силы).

Необычно для предыдущих конструкций ракет-носителей и космических кораблей, верхняя ступень Звездолет предназначен для работы в качестве второй ступени для достижения орбитальной скорости при запуске с Земли, а также может быть в космическом пространстве в качестве космического длительного действия на орбите. Starship проектируется так, чтобы иметь возможность повторно войти в атмосферу в космическом пространстве с орбитальными скоростями и приземляться вертикально с помощью быстрого повторного использования.

Starship будет использовать три двигателя Raptor, оптимизированные для уровня моря, и три вакуумных двигателя. оптимизированные двигатели Raptor. Эти двигатели, устанавливаемые на уровне моря, идентичны двигателям ускорителя Super Heavy. Ожидается, что при использовании транспорта в космосе будет вариант двигателя Raptor с вакуумной оптимизацией для оптимизации удельного импульса (Isp) примерно до 380 с (8300 миль в час; 3,7 км / с).

Звездный корабль будет полностью построен, по крайней мере, в следующих эксплуатационных вариантах:

  • Космический корабль: большой, продолжительный космический корабль, способный доставить пассажиров или грузы к межпланетным пунктам назначения, на НОО или космический полет Земля-Земля.
  • Спутниковая доставка космического аппарата: средство передвижения, способное транспортировать и выводить космические аппараты на орбиту или обрабатывать космические аппараты и космический мусор для возврата на Землю или перемещения на другую орбиту. В игре пользователя за март 2020 года это было показано с большой дверью грузового отсека, которая может открываться в космос для облегчения доставки и получения груза.
  • Танкер: только грузовой топливозаправщик для поддержки заправку топливом на околоземной орбите. Танкер позволяет запускать тяжелый космический корабль в межпланетном пространстве, поскольку заправляемый космический корабль может использовать свои баки дважды: сначала для достижения НОО, а для ухода с околоземной орбиты. Ожидается, что вариант танкера, также появится позже; начальная топлива в космосе будет осуществляться с одного стандартного звездолета на другой.
  • Транспортировка с поверхности Луны на орбиту: вариант звездолета без аэродинамических тормозов или теплозащита, необходимая для работы в атмосфере. Кроме того, оснащен стыковочным портом на носу и будет окрашен в белый цвет (отличие от голой стали, предусмотренной для обычных звездолетов). 30 апреля 2020 года НАСА выбрало SpaceX для разработки пилотируемого лунного посадочного модуля для программы Artemis, поэтому SpaceX потребовалось разработать подход для прямой посадки на Луну.

Характеристики звездного корабля

Характеристики звездолета включают:

  • способность повторно войти в атмосферу Земли и ретропульсивно приземлиться на назначенную посадочную площадку, надежность посадки прогнозируется SpaceX, чтобы в конечном итоге получить возможность достижения безопасности авиалиний за счет возможности выключения двигателя
  • Быстрая возможность повторного использования без необходимости капитального ремонта
  • Автоматизированная встреча и стыковка операции
  • Перемещение топлива на орбите между звездолетами
  • Возможность достичь Луны и Марса после загрузки топлива на орбите
  • Конструкция и бак из нержавеющей стали строительство. Его прочность к массе должна быть сравнимо или лучше, чем у предыдущей альтернативы конструкции SpaceX углеродного волокна композитов в ожидаемых диапазонах температур, начиная с низких температур криогенных для для высокие температуры при входе в атмосферу
  • Некоторые части корабля построены из нержавеющей стали, которая «подвергся [типу] криогенной обработки, в которой металлы... холодная штамповка / обработанная [для производства] ] криообработанной стали... легче и более износостойкой, чем традиционная горячекатаная сталь. "
  • Methox (газообразный метан / газообразный кислород) подача давления горячего газа система управления реакцией (RCS) подруливающие устройства для управления ориентацией, включая В предварительных прототипах используются азотные двигатели на холодном газе, которые менее низко в часах используются азотные двигатели на холодном газе, которые являются менее низкими в часах, и устойчивость при посадке с сильным ветром до 60 км / ч.
  • A система тепловой от суровых атмосферных атмосферных воздействий повторный вход. Это будет керамическая плитка после ранее проведенной оценки двойной основы из нержавеющей стали с активной охлаждающей жидкостью., протекающей между двумя слоями или с некоторыми участками, содержащими несколько мелких пор, которые позволяют обеспечить транспирационное охлаждение.) ианты изучаются включаются гексагональную керамическую плитку, которую можно использовать наветренной стороне звездолета.
  • Новый подход к возвращению атмосферы для планет с атмосферой. ретропульсия предназначена для использования для последнего маневра при посадке на Земле, Л или Марсе, 99,9% рассеиваемой энергии при входе на Землю должно быть устранено аэродинамически, а на Марсе - даже на 99% аэродинамически. с использованием гораздо более тонкой марсианской атмосферы, где «закрылки » используются для управления положением во время снижения и оптимизации траектории и рассеивания энергии во время снижения.
  • Как предусмотрено в презентации проекта 2017 года, Starship должен иметь герметичный объем около 1000 м (35000 куб футов), который может быть сконфигурирован для размещения 40 кают, больших общих зон, центрального хранилища, камбуза и солнечная вспышка укрытие для миссий на Марс.
  • Гибкие варианты дизайна; например, возможная модификация конструкции базового звездолета - одноразовый трехмоторный звездолет без обтекателя, задних стабилизаторов и посадочных опор с целью оптимизации его отношения масс для межпланетных исследований с роботизированные зонды.

По по словам Маска, когда Starship используется для запусков за пределами околоземной орбиты (BEO) на Марс, функционирование всей экспедиционной системы производство топлива на Поверхность Марса. Он говорит, что это необходимо для обратного путешествия и для повторного использования космического корабля, чтобы снизить расходы. Он также говорит, что области назначения на Луну (облеты вокруг Луны, орбиты и посадки) будут возможны без лунных хранилищ топлива, если космический корабль заправляется топливом на высокоэллиптической орбите до начала лунного транзита. Некоторые полеты на Луну будут возможны без орбитальной дозаправки, о чем свидетельствует профиль миссии проекта dearMoon.

. Подход SpaceX заключается в том, чтобы в первую очередь решать самые сложные проблемы, и Маск видит самую сложную проблему для достижения устойчивой цивилизации на Марсе. будет строить полностью многоразовый орбитальный звездолет, так что это будет основным направлением ресурсов SpaceX с 2020 года. система жизнеобеспечения, но по состоянию на сентябрь 2019 года Маск заявил, что его еще предстоит разработать, так как все первые полеты будут только грузовыми грузовыми автомобилями.

Система приземления человека на звездолете

Модифицированная версия, известная как приземление человека на звездолете. Система (Starship HLS ) была выбрана НАСА в апреле 2020 года для потенциального использования для длительных посадок на Луну с экипажем в рамках программы НАСА Artemis. Вариант Starship HLS для использования на Луне и вокруг нее, поэтому как тепловой экран, и воздушные тормоза - неотъемлемые части основной конструкции Starship - не включен в дизайн Starship HLS. Вариант будет использовать двигатели большой тяги RCS, расположенные в середине корпуса Starship HLS во время последних «десятков метров» конечного спуска и посадки на Луну, а также будет меньшую площадь для экипажа и гораздо большую площадь. грузовой отсек большего размера, питаемый от солнечной батареи, расположенной на его носу ниже стыковочного порта. SpaceX намеревается использовать те же двигатели RCS высокой тяги для отрыва от поверхности Луны. В случае постройки вариант HLS будет запущен на околоземную орбиту с помощью сверхтяжелого ускорителя и будет использовать орбитальную дозаправку для перезагрузки топлива в Starship HLS для лунного транзита и операций по посадке на Луну. В концепции миссии 2020 года космический корабль НАСА Орион доставлен экипаж НАСА на посадочный модуль, откуда они отправятся и спустятся на поверхность на звездолете HLS. После операций на поверхности Луны он поднимется на том же корабле Starship HLS и вернет экипаж на «Орион». Хотя это еще не подтверждено, аппарат теоретически может быть заправлен топливом на орбите, чтобы доставить больше экипажей и грузов на поверхность.

SpaceX - одна из трех организаций, разрабатывающих свои конструкции лунных посадочных модулей для программы Artemis в течение 10 месяцев. период в 2020–2021 гг. Если SpaceX выполнит основанные на этапах требований контракта на проектирование, то НАСА выплатит SpaceX 135 миллионов долларов США на финансирование разработки проекта. Другие выбранные команды - это «Национальная команда» - управляемая Blue Origin, но в том числе Lockheed Martin, Northrop Grumman и Draper - с 579 миллионами долларов США на финансирование проектирования и Dynetics - с SNC и другими неуказанными компаниями - с 253 миллионами долларов США на финансирование НАСА. В конце десятимесячной программы НАСА оценивает, какими подрядчиками будут предложены контракты на начальные демонстрационные миссии, и выберет фирмы для разработки и доработки систем лунных посадочных модулей.

Прототипы

Два (Starhopper, Mk1) были изготовлены к марту 2019 года, а три (Starhopper, Mk1, Mk2) - к маю 2019 года. Низкоскоростной Starhopper был использован для начальных комплексных испытаний ракетного двигателя Raptor с конструкцией ракетного топлива, способной к полету, и было запланировано также испытать недавно разработанную систему автогенного наддува, которая заменяет эту гелиевый наддув резервуара, а также алгоритмы первоначального запуска и посадки для более крупная ракета диаметром 9 метров (30 футов). Первоначально компания SpaceX разработала свою многоразового ускорителя для 3-метрового Falcon 9 с 2012 по 2018 год. Прототип Starhopper также стал платформой для первых летных испытаний полнопоточного ступенчатого сжигания Methalox Двигатель Raptor, на котором хоппер проходил летные испытания с одним двигателем в июле / августе 2019 года, но мог быть оснащен двигателей, чтобы облегчить испытания на допуск при выключенном двигателе.

Высотные высокоскоростные «прототипы орбитальных кораблей» (все после Starhopper) планируется использовать для разработки и летных испытаний систем тепловой защиты и гиперзвуковых поверхностей управления входом. Ожидается, что каждый орбитальный прототип будет оснащен более чем тремя двигателями Raptor.

Starhopper

Изображение Starhopper перед полетом

Конструкция первоначального тестового образца - Starship Hopper или Starhopper - был начат в начале декабря 2018 года, а внешний каркас и обшивка были завершены к 10 января 2019 года. Построен на открытом воздухе на территории SpaceX всего в 3,2 км (2,0 мили) от пляжа Бока-Чика на юге. В Техасе внешний корпус ракеты был изготовлен менее чем за шесть недель из стали толщиной в полдюйма (12,5 мм). Первоначально думали, что от зевак на SpaceX South Texas Launch Site быть первоначальным строительством большой водонапорной башни, стал автомобиль нержавеющего был построен сварщиками и строителями в большем количестве верфи форма конструкции чем традиционная аэрокосмическое производство. Полный автомобиль Starhopper имеет 9 м (30 футов) в диаметре и используем был 39 м (128 футов) в высоту в 9 мес. Последующее повреждение носового обтекателя того транспортного средства привело к тому, что SpaceX решила выбросить носовую часть и полететь. испытания с низкоскоростным бункером без носового обтекателя, в результате чего испытательная машина стала намного короче.

Середины января по начало марта 2019 года основное устройство при изготовлении испытательных изделий было настроено на завершение испытаний под давлением строительство судна для резервуаров с жидким метаном и жидким кислородом, включая прокладку и перемещение нижней части резервуара транспортных средств на 3, 2 км к стартовой площадке 8 марта 2019 г. Комплексное тестирование системы Starhopper - с помощью недавно построенного наземное вспомогательное оборудование (GSE) на объектах SpaceX в Южном Техасе - началось в марте 2019 года. «Эти испытания включают заправку Starhopper топливом LOX и жидким метаном, а также тестирование систем повышения давления путем обледенения топливопроводов, ведущих к транспортному средству, а также удаление криогенного испарения на пусковой / испытательной площадке. В течение более чем недели компания StarHopper проходила почти ежедневные тесты на заправку, репетиции с мокрой одеждой и несколько предварительных тестовs."

После первоначального комплексного системного тестирования тестового автомобиля Двигатель Starhopper с серийным номером 2 (Raptor SN2) в начале апреля 2019 года был удален двигатель для анализа после испытаний, и в Starhopper было внесено несколько дополнений. Система контроля ориентации на автомобиль были добавлены подруливающие устройства, а также амортизаторы для неубирающихся посадочных опор и Raptor SN4 был установлен в начале июня для проверки пригодности, но ожидалось, что первый испытательный полет без привязки состоится с Raptor SN5, пока он не поврежден во время испытаний в Центре разработки. быстроразъемные соединения для шлангокабелей и испытаний ракет SpaceX, в МакГрегоре, Техас. Впоследствии Raptor SN6 был двигателем, который использовался Starho pper для его автономных полетов.

Низковысотные прототипы

К ​​декабрю 2018 г. Начато строительство двух маловысотных прототипов кораблей, обозначенных как Mk1 в Бока-Чика, штат Техас, и Mk2 на космическом побережье Флориды в Какао. Планируемые для испытаний на большой высоте и на высоких скоростях прототипы были выше, чем Starhopper, имели более толстую обшивку и плавно изогнутую носовую часть. Оба прототипа имели диаметр 9 м (30 футов) и высоту примерно 50 м (160 футов).

20 ноября 2019 года Starship Mk1 был частично разрушен во время испытаний резервуара с максимальным давлением, когда передний резервуар LOX разорвался по линии сварного шва стальной конструкции корабля, переборка поднялась на несколько метров вверх. Верхняя переборка поднялась в воздух и приземлилась на некотором расстоянии от корабля. Сообщений о травмах не поступало. В заявлении, касающемся аномалии испытаний, SpaceX заявила, что после инцидента снимается с прототипы Mk1 и Mk2 и сосредоточится на проектах Mk3 и Mk4, которые ближе к летным спецификациям.

Строительство Mk2 началось. Starship появится во Флориде к середине октября 2019 года, но затем работы во Флориде прекратились (с очевидной отменой Mk2) и сосредоточились на площадке в Техасе. Прототип в Техасе (Mk3) был переименован в SN1 (серийный номер 1). Он был разрушен во время испытания под давлением 28 февраля 2020 года. После этого инцидента SpaceX объявила, что сосредоточится на следующем прототипе Starship SN2. SN2 успешно прошел испытания давления и крио, но не использовался для статического огня или прыжка. Вместо этого SpaceX перешла к следующему прототипу - SN3. Затем крио-тест SN3 не прошел, в результате чего резервуар LOX (жидкий кислород) рухнул из-за пониженного давления. 26 апреля 2020 года SN4 успешно прошел криогенное испытание под давлением. 20 мая 2020 года SN4 взорвался после успешного испытания двигателя, когда SpaceX проверила новую конструкцию «с быстрым отсоединением» в рамках наземного вспомогательного оборудования. 4 августа 2020 года SN5 совершил прыжок на 150 м, свой первый успешный запуск и посадку, а SN6 совершил тот же подвиг всего месяц спустя.

Прототипы большой высоты

В настоящее время первая высота высотные прототипы, SN8 - SN14, либо пройти испытания (SN8), либо все еще строятся (SN9 - 14). SN8 прошел криогенные испытания, испытания на горелку + статическое пламя и сопряжение носовой части. Однако он еще не завершил свой второй статический огонь и прыжок на 15 км. Это вся информация, доступная на данный момент по этому прототипам. Однако переход SN8 должен произойти через несколько недель.

Испытания

Прототип SN5 перемещается с помощью крана на стенд перед испытательным полетом.

Starhopper использовался для летных испытаний ряда подсистем Starship и начала расширения полетный конверт в процессе повторения дизайна звездолета. Первые испытания начались в марте 2019 года. Все испытательные полеты Starhopper проходили на малой высоте. 3 апреля 2019 года SpaceX провела успешное статическое огневое испытание в Техасе своего транспортного средства Starhopper, в результате которого двигатель загорелся, пока транспортное средство оставлено привязанным к земле.

Первое статическое огневое испытание Starhopper с одним двигателем Raptor произошел 3 апреля 2019 года. Стрельба длилась несколько секунд и была классифицирована SpaceX как успешная. Второй тест на привязку последовал всего через два дня, 5 апреля 2019 года.

К ​​маю 2019 года SpaceX планировала провести летные испытания как в Южном Техасе, так и на космическом побережье Флориды. В июне 2019 года Федеральное управление гражданской авиации выдало год разрешение на проведение полетов на Starhopper в Бока-Чика, включая предполетные и послеполетные наземные операции.

Первое летное испытание испытательного автомобиля Starhopper, а также первое летное испытание. Летные испытания любого из когда-либо созданных полнопоточных ракетных двигателей ступенчатого внутреннего сгорания состоялись 25 июля 2019 года и достигли высоты 18 м (59 футов). Это был не полный прожиг, а 22-секундный тест. Он случайно зажег близкую растительность. SpaceX использует свою ракету следующего поколения для многоразового использования самого начала, точно так же, как самолет, и поэтому должна начинать свою ракету следующего поколения, чтобы использовать ее в дальнейших испытаниях для расширения. конверт. Второй и последний автономный испытательный полет испытательного образца Starhopper был проведен 27 августа 2019 г. на высоту 150 м (490 футов) ВТВЛ.

4 августа 2020 г. прототип SN5 с полноразмерным ракетным топливом танки и один двигатель Raptor, провели испытательный полет на высоте около 150 м (490 футов), снизившись до ближайшей посадочной площадки.

Номер рейсаДата и время (UTC )Транспортное средствоМесто запускаСуборбитальный апогейРезультатПродолжительность
15 апреля 2019 г.StarhopperБока-Чика, Техас ~ 1 м (3 фута 3 дюйма)Успех~ 3 секунды
Привязанный переход, превышающий допустимые пределы. С одним двигателем Raptor SN2.
225 июля 2019StarhopperБока-Чика, Техас20 м (66 футов)Успех~ 22 секунды
Первое испытание в свободном полете. Одиночный двигатель Raptor, SN6. Ранее было запланировано на день раньше, но было прервано. испытательного полета 24 июля 2019 г. была прервана.
32 7 августа 2019. 22:00StarhopperБока-Чика, Техас150 м ( 490 футов)Успех~ 57 секунд
Одиночный двигатель Raptor, SN6. SpaceX назвала это «150-метровым тестом Starhopper» в своей прямой трансляции. ого запуска Starhopper был закрыт, а некоторые части были повторно использованы для других тестов. Попытка испытательного полета 26 августа 2019 г. была прервана из-за проблемы с воспламенителями двигателя Raptor.
44 августа 2020 г.. 23:57Starship SN5Бока-Чика, Техас150 м (490 футов)Успех~ 45 секунд
Один двигатель Raptor, SN27. Успешное статическое огневое испытание было проведено 30 июля 2020 года. После двух отдельных неудачных попыток 4 августа 2020 года был завершен успешный 150-метровый полет.
53 сентября 2020 года. 17:47Starship SN6Бока-Чика, Техас150 м (490 футов)Успех~ 45 секунд
Один двигатель Raptor, SN29. Успешный тестовый прыжок состоялся 3 сентября 2020 года. Статическое огневое испытание SN6 произошло 24 августа 2020 года в 00:43 UTC. Это также стало самым коротким интервалом между испытательными полетами - менее 30 дней после испытательного полета SN5. Илон Маск позже написал в Твиттере, что это была «намного более плавная и быстрая операция», чем у SN5.
6TBDStarship SN8Бока-Чика, Техас15 км (9,3 мили)Запланировано
Три двигателя Raptor, SN30, SN32 и SN39. Компания SpaceX провела статический пожар 20 октября 2020 года, и Маск заявляет, что затем они завершат еще один статический пожар перед попыткой прыжка. В отличие от предыдущих полетов, у SN8 есть откидные створки и носовая часть с передними закрылками.
Предполагаемое использование

Starship призвано стать основным орбитальным аппаратом SpaceX, поскольку SpaceX объявила о намерении в конечном итоге заменить существующий Falcon 9 и флот SpaceX Dragon 2 со Starship, который, как ожидается, будет доставлять грузы на орбиту по гораздо более низкой цене, чем любая другая существующая ракета-носитель, будь то от SpaceX или другого поставщика услуг запуска. В ноябре 2019 года Илон Маск подсчитал, что топливо будет стоить 900000 долларов США за запуск, а общие затраты на запуск могут упасть до 2 миллионов долларов США.

Starship - это архитектура, предназначенная для выполнения множества разнообразных космических полетов, в основном из-за низких предельная стоимость миссии, которая полностью многоразовые космические аппараты привносят в технологии космических полетов, которые отсутствовали в первые шесть десятилетий после того, как люди запустили технологии в космос. В частности, Starship предназначен для использования:

  • на рынке доставки на околоземную орбиту. В дополнение к стандартному рынку внешнего запуска, который SpaceX обслуживает с 2013 года, компания намеревается использовать Starship для запуска самой большой части своей группировки собственной интернет-спутников, Starlink, а также более 12000 спутников, которые будут запущены в 2026 году, более чем в шесть раз больше общего количества активных спутников на орбите в 2018 году. Орбитальный запуск Starship может вывести на орбиту около 400 спутников Starlink за один запуск, тогда как Falcon 9 вылетит в 2019 году. -2020 может запускать только ~ 60.
  • Длительные космические полеты за пределы такой системы Земля-Луна.
  • Отправка экипажа, как космические туристы, на Международную космическую станцию ​​.
  • Марсианский транспорт, как грузовые корабли, так и пассажирские перевозки.
  • Длительные полеты к внешним планетам, для грузов и космонавтов.
  • Многоразовый лунный посадочный модуль, для транспортировки астронавтов и грузов на поверхность Луны и с поверхности Луны и Врата в лунный посадочный модуль через Starship Human Landing System (Звездолет HLS); также более продвинутые варианты использования лунных тяжелых грузовых автомобилей, которые входят в состав SpaceX, но не входят в число вариантов HLS, с которыми NASA заключило контракт с SpaceX на ранние проектные работы.

В 2017 году SpaceX показала теоретическую использование усиленного космического корабля, который будет перевозить пассажиров на суборбитальных рейсах между точками на Земле, чем за час, с возможностью коммерческих перевозок по Земле, конкурирующим с самолетами дальнего действия. Однако SpaceX не объявила о конкретных планах по реализации двухэтапного варианта использования «Земля-Земля».

Спустя два года в мае 2019 года Маск высказал идею использования одноступенчатого звездолета для путешествий до 10 000 км (6200 миль) при полете Земля-Земля со скоростью, приближающейся к 20 Махам (25 000 км / ч; 15 000 миль в час) с приемлемой полезной нагрузкой, что говорит о «значительном снижении стоимости, сложности и простоте операций». В июне 2020 года Маск подсал, что испытательные полеты Земля-Земля могут начаться через «2 или 3 года», что есть в 2022 или 2023 году, и что ведется планирование «плавающих космодромов сверхтяжелого класса для Марса, Луны и гиперчитких путешествий вокруг Земли. ".

Финансирование

SpaceX разрабатывает Starship с частным финансированием, включая ракетный двигатель Raptor, используемые на обеих ступенях корабля, с 2012 года. В 2020 году SpaceX заключила контракт с НАСА на выполнение ограниченных предварительных работ по проектированию в течение 10 месяцев человеческого лунного посадочного модуля Starship - Starship HLS который может быть использован для высадки астронавтов на лунную поверхность в рамках программы НАСА Artemis после 2024.

Разработка новой конструкции двухступенчатой ​​ракеты-носителя финансируется из частных источников SpaceX. Реализация всего проекта возможна только в результате многогранного подхода SpaceX, направленного на сокращение затрат на запуск .

Полная реализация плана колонизации Марса была предоставена Маском в 2016 году для финансирования как частные, так и государственные фонды. развитие технологий и людей будет в соответствии с условиями развития рыночным спросом, а также ограниченным развитие технологий и развития.

Илон Маск сказал, что нет никаких надежд на получение контрактов НАСА на-либо работу в системе ЕГО, которую выполняла SpaceX. Он также указывает, что такие контракты, в случае их получения, были бы хороши.

В 2017 году компания остановилась на конструкции диаметром 9 метров и начала закупку оборудования для производства автомобилей. В конце 2018 года они перешли с углеродного композита для основных конструкций на нержавеющую сталь, что еще больше снизило затраты на строительство. К концу 2019 года SpaceX прогнозировала, благодаря финансированию частных инвестиций компании, включая контрактные средства от Юсаку Маэдзава, который недавно заключил контракт на частную лунную миссию в 2023 году, у них будет достаточно средств для продвижения по околоземной орбите и лунному миру. - объем полетов по орбите, хотя они могут использовать дополнительные средства для того, чтобы «отправиться на Луну или приземлиться на Марсе».

В апреле 2020 года НАСА объявило, что они заплатят SpaceX США 135 миллионов долларов на проектирование и начальную программу в течение 10-месячного периода проектирования транспортных средств и космического корабля второй ступени Starship - "Система приземления человека на звездолет" или Starship HLS - в качестве системы посадки человека на Луну для НАСА Программа Artemis ; НАСА выплачивает 579 млн долларов США и 253 млн долларов США другим подрядчикам, разрабатывающим конкурирующие проекты лунной посадки.

В 2010 году НАСА выделило компании SpaceX 53,2 млн долларов США на проведение крупномасштабной демонстрации полета по передаче 10 метрических тонн криогенного топлива. между танками на корабле Starship.

Критика

Корабль Starship критике за недостаточную защиту астронавтов от ионизирующего излучения во время миссий на Марс; Маск заявил, что по его мнению, время полета на Марс будет слишком коротким, чтобы привести к повышенному риску рака, и сказал, что «это не слишком большая проблема».

См. Также
  • Портал космических полетов
Примечания
Ссылки
Внешние ссылки
На Викискладе есть медиафайлы, связанные с SpaceX Starship.
Последняя правка сделана 2021-06-09 01:13:17
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте