6 Minuten
SpaceX tęsia pasiruošimą dešimtajam pilno masto Starship bandymo skrydžiui po to, kai Federalinė aviacijos administracija (FAA) baigė tyrimą dėl paskutinio skrydžio metu patirto gedimo ir leido bendrovei atnaujinti paleidimus pagal esamą licenciją. Paskutinio variklio sistemos patvirtinimo – „spin prime“ – bandymas jau atliktas SpaceX Starbase bazėje Pietų Teksase. Raketa sugrąžinta į angarą galutinei apžiūrai, šilumos skydo korekcijoms ir kitiems paruošimo skrydžiui darbams. SpaceX tikslinė Flight 10 skrydžio data – ne anksčiau kaip rugpjūčio 24 d., sekmadienį, 18:30 vietos laiku Teksase (23:30 UTC).
Šiame bandyme vėl bus naudojama visa Starship sistema – Super Heavy stiprintuvas su 33 „Raptor“ varikliais varomais metanu ir viršutinė Starship pakopa, turinti šešis Raptor variklius. Šios kombinacijos aukštis siekia apie 123 metrus (403 pėdos) ir ji simbolizuoja SpaceX žingsnį į sunkiosios klasės paleidimus, spartų pakartotinį naudojimą bei būsimas misijas į Mėnulį, Marsą ir Starlink palydovų infrastruktūros kūrimą.
Šis dešimtasis Starship bandymas svarbus, nes ateina po kelis kartus projekto programą lydėjusių nesėkmių. Nors 2024 metais Starship buvo pademonstravęs kelias ryškias sėkmes – įskaitant kelis sėkmingus skrydžius ir pirmąjį Super Heavy stiprintuvo „pad catch“ – 2025 metus lydėjo nesklandumai skrydžių metu bei destruktyvus žemės bandymas. Flight 10 tikslas – panaikinti technines problemas ir surinkti svarbius duomenis apie pakartotinį įskriejimą bei krovinio išskyrimą, reikalingus vadinamajam orbitaliniam kuro papildymui, viršutinės pakopos sugrąžinimui ir žmonėms saugios Mėnulio nusileidimo priemonės licencijavimui.
FAA baigė tyrimą ir patvirtino SpaceX išvadas dėl gegužės mėnesio įvykusio skrydžio nelaimės. Galimos avarijos priežasčių pagrindas – „kuro sistemos komponento“ gedimas. Patikrinus korekcinius veiksmus, SpaceX leista vykdyti Flight 10 veiklą pagal dabartinę licenciją.
SpaceX identifikavo, kad galimas gedimo šaltinis – pažeistas slėgio difuzorius pagrindinio metano bako priekinėje kupolo dalyje. Po pakilimo davikliai užfiksavo slėgio kritimą metano bake ir neįprastą padidėjimą nosies kupole virš bako. Nepaisant to, raketa tęsė pagrindinių variklių darbą, bet išsiventęs nosies kupolas ir blogėjantis kuro nuotėkis galutinai peržengė laikysenos valdymo ribas. Autonominė saugos sistema nurodė pavojingai viršutinei pakopai išleisti likusį kurą ir tapti saugia, o skrydis visai baigėsi nevaldomu įskriejimu virš Indijos vandenyno.
Inžinieriai žemės bandymų metu atkūrė difuzoriaus gedimą, todėl nuspręsta ją iš naujo suprojektuoti ir sumažinti difuzoriui tenkančias apkrovas. FAA patikrino šiuos SpaceX patobulinimus ir pripažino juos tinkamais skrydžių atnaujinimui.
Birželio 18 d. įvykusi atskira avarija sunaikino Ship 36 bandymo metu užpildant varomąsias medžiagas. Įvyko COPV (kompozitinių pervyniojamų slėgio indų) – didelio slėgio azoto talpyklos – plyšimas, kuris sugadino bandymų infrastruktūrą ir sukėlė kelių saugumo etapų peržiūrą. Po įvykio SpaceX sumažino COPV veikimo slėgius, padidino patikras ir bandymus, griežtino priėmimo kriterijus bei įgyvendino konstrukcinius pokyčius, kad išvengtų tokių gedimų ateityje. Taip pat buvo retrofituota esama paleidimo aikštelė ir rugpjūčio 1 d. atliktas trumpas šešių „Raptor“ variklių degimas viršutinėje pakopoje.
Analizuojant paskutinius įvykius, paaiškėjo dvi pagrindinės techninės problemos: slėgio difuzoriaus gedimas pagrindiniame metano bake ir COPV struktūrinis jautrumas. Šios posistemių patikimumas tiesiogiai lemia kuro valdymo ir erdvėlaivio stabilumo užtikrinimą:
- Slėgio difuzorius: skystojo kuro raketose reikia palaikyti teigiamą bakų slėgį, kad kuras būtų tiekiamas varikliams. Difuzorius išsklaido spaudimo dujas bake, vengiant vietinių apkrovų, o SpaceX pastebėtas difuzoriaus gedimas lėmė kuro nuotėkį ir nevaldomą laikysenos praradimą.
- COPV patikimumas: šios talpyklos saugo didelio slėgio dujas kompozitiniame apvalkale. Kosminių laivų srityje jos naudojamos plačiai, tačiau jas gaminant ir diegiant būtina laikytis aukščiausių kontrolės standartų, nes net minimalus pažeidimas gali sukelti katastrofišką sprogimą.
Sprendžiant slėgio valdymo ir vidinio vamzdyno problemas, SpaceX siekia sugrįžti prie patikimų, kartotinių bandymų.
Flight 10 misijos tikslai: SpaceX numato, jog šis skrydis toliau plės Super Heavy stiprintuvo veikimo sąlygas, įskaitant kelis numatytus nusileidimo bandymus. Pirminiai tikslai yra:
- Šilumos skydo ir įskriejimo eksperimentai: bus testuojama keletas skirtingų šilumos skydo plytelių – keraminių ir metalinių – integruotų į Starship korpusą. Surinkti duomenys padės įvertinti, kurios medžiagos tinkamos daugkartiniam naudojimui.
- Krovinio išskyrimo repeticija: bus imituojamas naujos kartos Starlink palydovų krovinio išskyrimas.
- Stiprintuvo nusileidimo bandymai: vietoj bandymo sugauti stiprintuvą aikštelėje, Super Heavy bus nuleistas į Meksikos įlanką – taip SpaceX išbandys alternatyvias variklių derinių strategijas.
- Skrydžio sąlygų plėtimas: bus tyrinėjamos stiprintuvo galimybės įvairiomis, bet saugiomis, sąlygomis, siekiant suprasti konstrukcinius bei inžinerinius apribojimus.
Surinkta informacija leis tobulinti Starship „Block 3“ (Versija 3), kuri bus aukštesnė ir turės pagerintas Raptor variklio bei kitų sistemų savybes.
Didžiausias techninis iššūkis – sukurti šilumos skydą, kuris atlaikytų atmosferos įskriejimą orbitaliniais greičiais. 2024 m. Starship keletą kartų atliko kontroliuotus nusileidimus, taip pat atliktas sėkmingas Super Heavy sugrąžinimas aikštelėje. Tačiau 2025 metais būta bandymų, kur viršutinė pakopa neįveikė įskriejimo, todėl Flight 10 eksperimentai skirti šilumos skydo patikrų atotrūkiams sumažinti.
Daugkartinio naudojimo viršutinė pakopa būtų revoliucinė – tai sumažintų paleidimų kaštus ir atvertų galimybes tokioms architektūroms kaip orbitinis papildymas kuru, būtinam tarplanetinėms kosminėms programoms ir NASA Artemis Mėnulio programai. Kol nėra įrodyto viršutinės pakopos saugaus įskriejimo ir sugrąžinimo, visa tai lieka siekiamybe.
Starship yra strateginis projektas kelioms SpaceX kryptims. NASA pasirinko Starship kaip žmonių nusileidimo sistemą (HLS) Artemis Mėnulio misijai. Tam būtinas patikimumas ir skaidrumas bandymų rezultatų. Starship taip pat bus esminis diegiant Starlink žvaigždynus, nes didelė keliamos naštos talpa leis greičiau ir pigiau pastatyti orbitalinę infrastruktūrą. O ilgalaikėje perspektyvoje Elon Musk planuoja Starship naudoti Marso kolonizacijos vizijos įgyvendinimui, priklausančiam nuo patikimos pakartotinės naudojimo, orbitinio papildymo ir masinės gamybos.
Vėluojant viršutinės pakopos ir orbitalinio papildymo technologijų įgyvendinimui, šie tikslai tolsta. Tikėtina, kad SpaceX bandymai, planuoti 2025 m., realiai įvyks vėliau. Kiekviena pamoka po nesėkmių įtraukiama į Block 3 viziją ir tolesnius patobulinimus.
Sėkmingas Flight 10 ne reikštų tik momentinį veikimo gebėjimą, bet būtų ženkli pažanga sprendžiant tris pagrindines rizikas: slėgio valdymą ir vidaus vamzdynų patikimumą, COPV integraciją ir žemės bandymų saugumą, bei šilumos skydo ištvermę. Atlikus numatytus eksperimentus ir surinkus duomenis, inžinieriai galės pagrįstai vertinti medžiagų ir jungčių tinkamumą.
Artimiausiu metu SpaceX naudos dar dvi Block 2 versijos raketas, po kurių pereis prie Block 3 su struktūriniais bei variklio pagerinimais, ypač „Raptor“ variklio srityje. Visi šie pokyčiai – griežtesnis COPV testavimas, sumažinti darbiniai slėgiai, naujo tipo difuzoriai ir išplėstinės nusileidimo trajektorijos – skirti sumažinti riziką ir padidinti sistemų atsparumą netikėtoms apkrovoms.
Didelių prototipinių raketų bandymai iš esmės rizikingi. Skrydžių trajektorijos kertasi su gyvenamomis teritorijomis ir tarptautiniais oro keliais, kas anksčiau lėmė nuolaužų kritimą prie Bahamų ir Turks & Caicos. FAA griežta priežiūra ir skaidrumas analizuojant avarijas būtini siekiant užtikrinti reguliuotojų bei visuomenės pasitikėjimą.
SpaceX Flight 10 – svarbus žingsnis taisant naujausias inžinerines problemas per techninius ir operacinius patobulinimus. FAA užbaigė paskutinio incidento tyrimą ir leido SpaceX tęsti paleidimus po to, kai išaiškinti ir spręsti pagrindiniai gedimai. Skrydžio metu siekiama patikrinti šilumos skydą, imituoti krovinio išskyrimo scenarijus ir išbandyti naujus nusileidimo valdymo režimus Super Heavy stiprintuvui. Visi šie eksperimentai yra svarbias vėlesnių Starship kartų, orbitinio kuro papildymo ir žmonėms skirtų Mėnulio užduočių kelrodžiai. Nors viena sėkminga misija dar nereiškia visos vizijos įgyvendinimo, Flight 10 būtų lemiamas žingsnis tiek SpaceX, tiek ilgalaikei didelių, daugkartinio naudojimo raketų ir giliosios kosmoso tyrimų plėtros perspektyvai.
Quelle: arstechnica
Kommentare