Rakieta która się spoci

Elon udzielił ciekawego wywiadu dla Popular Mechanics. Całość możecie przeczytać tutaj:
Popular Mechanics

Dla leniuchów przygotowałem małe podsumowanie.

Elon postanowił zbudować Starshipa z nierdzewki. Wymienia tyle zalet, że aż nasuwa się pytanie “czemu nikt wcześniej o tym nie pomyślał?”. Odpowiedź brzmi: pomyślał. Było to w latach 50 i zupełnie nie wyszło. Kojarzy mi się to troszkę z torem, jako paliwem nuklearnym. Choć pod wieloma względami wydaje się idealny, na początku ery atomu odpadł bo technologia była w powijakach, nie nadawał się do przemysłu zbrojeniowego i zdecydowała polityka (w tym miejsca pracy przy uranie/plutonie, które miały dać Nixonowi dodatkowe głosy). Ale dość dygresji.

“Rakietowy” internet szumi od niedowierzania, przez śmiech po zachwyt. Elon spawa rakietę ze stali nierdzewnej, robi to pod gołym niebem; to szaleństwo, to na pewno pod jakieś testy i nigdy nie poleci… Ale Elon się upiera że poleci, a przynajmniej, że spróbuje. “Starship Hopper” ma być odpowiednikiem Grasshopperów, które były pierwszym krokiem do odzyskiwania boosterów rakiet Falcon. Jak to się skończyło wiemy - obecnie lądowania idą tak dobrze, że SpaceX nie ma gdzie trzymać odzyskanych rakiet. Teraz Starship Hopper ma sobie “podskakiwać” sukcesywnie coraz wyżej aż do 5 km.

Pamiętam szok jaki wywołało zdjęcie na którym widać, że pod tym wielkim stalowym bojlerem pojawiły się dysze silników. Wtedy już wszyscy uwierzyli, że to ma polecieć. Jako, że nikt tego nie robił od pół wieku, nie zdziwię się, jeśli pierwszy Starship efektownie wybuchnie w momencie startu. Już sobie wyobrażam lawinę “a nie mówiłem” w komentarzach.

A teraz konkrety:

Stal nierdzewna jest tańsza, łatwiej się z nią pracuje, jest mniej strat, dlatego choć przy włóknie węglowym cena za kilogram to $135, efektywnie wychodzi bliżej $200. Koszt stali to $3, ale tu Elon mówi raczej o samej stali, nie wspomina o stratach (pewnie niewielkie) ani o tym jaki jest koszt uzyskania opracowanego na własne potrzeby stopu z chromem i niklem. Można jednak zgadywać, że to rozwiązanie i tak jest kilkanaście-kilkadziesiąt razy tańsze.

Elon twierdzi, że ostatecznie rakieta ze stali nierdzewnej ma być lżejsza (!). Wynikać ma to np. z właściwości - w niskich temperaturach ich stal jest 50% bardziej wytrzymała. Choć większość stopów robi się krucha, nie tyczy się to nierdzewnej. Robi się silniejsza i przy okazji bardziej plastyczna - 12-18% plastyczności przy -200’C [nie pytajcie mnie jak liczy się plastyczność w procentach]. Ponoć dzięki temu nie ma problemu mikropęknięć. Nawet jeśli powstają, to nie rozrastają się tak jak w przypadku np. ceramiki czy szkła.

Stal nierdzewna ma też zalety, jeśli rakieta nie trafia na złom po jednym locie. Wysoki punkt topnienia, znacznie wyższy niż aluminium. Włókna węglowe nie topnieją, ale żywica ulega uszkodzeniom, dlatego, przy normalnej pracy w przypadku tych materiałów jesteśmy ograniczeni do 150 stopni, w pewnych przypadkach do 200’C. Stal poradzi sobie z temperaturą rzędu 850’C

Generalnie przy starcie potrzeba czegoś co radzi sobie z kriogenicznymi temperaturami a przy wejściu w atmosferę z gorącem. Masa osłony termicznej zależy od od temperatury pomiędzy osłoną a poszyciem. W przypadku Dragona grubość osłony podyktowana jest przewodnictwem ciepła. Tu nie ma takiego problemu. Generalnie strona zawietrzna nie będzie potrzebowała żadnej osłony termicznej. Natomiast od strony nawietrznej zastosują coś całkowicie nowego…

Ma to być pierwsza “regenerująca” osłona termiczna. Będą to po prostu dwie warstwy stali, pomiędzy którymi ma się znaleźć paliwo lub woda.

Przy wejściu w atmosferę w zewnętrznej warstwie pojawią się mikro-perforacje przez które będzie przeciekać wspomniany płyn. Można powiedzieć, że Starship będzie się pocił i w ten sposób tracił ciepło. Bardziej precyzyjnie byłoby jednak powiedzieć, że Starship będzie transpirował.

I tu możemy wrócić do pierwszych rakiet Atlas. Też były budowane ze stali nierdzewnej, ale gięły się i załamywały pod własnym ciężarem. Podwójna warstwa stali nie tylko spełni funkcję osłony termicznej, ale według Muska ma uchronić Starship przed losem Atlasów.

Ta rewolucja sprawia, że prace nad Starship nie tylko będą znacznie tańsze, ale również, że będą postępować szybciej. W ten sposób optymistyczne “pierwsze pół roku 2019” stało się “może już w marcu 2019”.

Jak wspominałem są spore szanse na to, że dostaniemy efektowną eksplozję i tony komentarzy anty-fanów Muska, krzyczących “a nie mówiłem?!” Nawet jeśli, to o niczym nie przesądzi. Próbują czegoś niemal całkiem nowego. Ale kto wie: może dziesięć lat rewolucjonizowania kosmicznego biznesu to wystarczające doświadczenie, żeby Starship Hopper od razu wykonał udany “podskok”. Może rozbije się dopiero przy lądowaniu? Jeśli jednak wszystko pójdzie idealnie, to przesądzi o tym, że to nie jest tak całkiem szalony pomysł.


Fotki:
SpaceX
Reddit
KGBT


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.