piątek, 12 marca 2021

Wprowadzenie do Starshipa (ściąga)

Powtórzę to po raz kolejny - zachwyca mnie, że wokół nowej rakiety Elona Muska powstał cały ekosystem. I nie mówię tu jedynie o tym, że malutka wioska w teksasie zmieniła się w wielki kompleks rozwojowo-testowy dla rakiety nowej generacji. Mówię tu o tym, że poza jego granicami pojawiły się kamery, które 24/7 relacjonują postępy prac. Nie są rozstawione przez CNN z BBC, ale przez entuzjastów podboju kosmosu. Powstały kanały na YT, które zajmują się w całości lub w sporej mierze tylko rozwojem Starshipa.

Wspomniany ekosystem ma już nawet swój żargon, masę aspektów uznaje za oczywiste. SpaceX pozostaje niezwykle otwarte i może nie informuje o wszystkim, ale pracownicy mają świadomość, że są obserwowani przez fanów i czasem nawet umieszczają zabawne napisy na elementach prototypów, dość duże by zdalne kamery były w stanie zobaczyć. Dzięki temu historia dzieje się na naszych oczach.

Dlatego przyszło mi do głowy, żeby przygotować niewielką ściągę / wprowadzenie dla tych z Was, którzy mają swoje życie i niby się interesują, ale nie aż tak, żeby wiedzieć o czym mówią zapaleńcy mówiący o “hederach, loksach i flapsach”. Liczę że dzięki temu może łatwiej będzie Wam zrozumieć przyczyny niepowodzeń poszczególnych testów lub informacje o zmianach w kolejnych prototypach. No to jedziemy.

Nosecone - Czubek rakiety, nosek. Według ostatniego wywiadu Muska z Joe Roganem jest bardziej spiczasty, żeby było śmieszniej, bo aerodynamicznie nie ma to wielkiego znaczenia, potencjalnie rakieta jest przez taki kształt minimalnie gorsza.

LOX header tank - czołowy zbiornik z tlenem (Liquid OXygen). To dodatkowy zbiornik, który używany jest przy lądowaniu. Kiedy ciekłego tlenu jest już mało uzyskanie odpowiedniego ciśnienia i ułożenia w ogromnych zbiornikach głównych szczególnie, kiedy pojazd wykonuje ostry manewr, byłoby ciężkie, stąd header tanki. Niestety rozwiązanie okazało się i tak niewystarczające. Jeden z silników SN8 otrzymał za mało paliwa, co doprowadziło do kraksy. W związku z tym SpaceX wprowadził system regulowania ciśnienia za pomocą helu.

Flaps / fins - górne i dolne (a raczej dziobowe i rufowe) “skrzydełka”. Nie są skrzydłami. To raczej lotki, bo mają pomagać o kontrolowaniu pozycji i opadania maszyny. Sterowane elektrycznie, nie pneumatycznie ani hydraulicznie.

Cargo bay - Ładownia. Starship ma być rakietą w kategorii “super heavy”. To kategoria w której znajdują się głównie planowane pojazdy oraz nie latające już sowiecka Energia i Saturn V. Starship ma przebić je wszystkie i móc wynieść na orbitę ponad 100 ton lub ładunek o objętości blisko 800 metrów sześciennych. Nie przywiązujcie się do tych liczb - rozrzut w różnych źródłach jest ogromny.

Forward dome - przegroda dziobowa (przednia). Oddziela ładownię od zbiornika z paliwem.

CH4 tank / Fuel tank - Starship używa metanu jako paliwa. Od dawna planuję tekst wyjaśniający dlaczego to dobry pomysł. I co zmieniło moje zdanie po tym jak faworyzowałem wodór.

CH4 header tank - czołowy zbiornik wodoru jest wtulony w dno głównego zbiornika paliwa. Po wspomnianej modyfikacji, gdzie sprężony hel miał zwiększyć ciśnienie, doszło do innej problematycznej sytuacji. Do silników tym razem dostało się trochę helu zamiast metanu, co zdusiło ciąg, przez co SN10 grzmotnął w stanowisko szybciej niż powinien.

Common dome - wspólna przegroda oddzielająca zbiorniki paliwa od głównego zbiornika z tlenem. Metan na górze przy -180°C jest na granicy zamarzania, natomiast ciekły tlen poniżej przy -180°C jest na granicy wrzenia. [To tak naprawdę gigantyczne uproszczenie, gdyż nie chciałem rozciągać nadmiernie notki ale... Metan krzepnie bliżej -182°C, natomiast dla tlenu pod ciśnieniem panującym w zbiorniku temperatura wrzenia jest bliższa -160°C, ponadto pod kopułą z reguły znajduje się warstewka gazowego tlenu, która dodatkowo izoluje ten ciekły poniżej, więc z reguły sytuacja jest pod kontrolą.]

LOX tank / Oxygen Tank - główny zbiornik z ciekłym tlenem.

Aft dome / thrust puck - przegroda rufowa i stożek napędowy. Tu zaczyna się robić ciekawie i skomplikowanie. Doprowadzenie paliwa i utleniacza do trzech silników w odpowiednim tempie i proporcjach to nie lada sztuczka. Docelowo Starship będzie mieć sześć silników - trzy przystosowane do pracy w atmosferze i trzy przeznaczone do działania w próżni. Prawdziwa zabawa jednak się zacznie przy budowie docelowych boosterów (pierwszy stopień rakiety), które będzie napędzać 28 silników (chyba że znów zmienią ich liczbę).

Skirt - “spódniczka”, czyli wystający poniżej zbiornika z tlenem, “okrywający” silniki pierścień stali.

Landing legs - nóżki do lądowania. Obecny design okazał się dalece niedoskonały. Podczas lądowania SN10 połowa nie zatrzasnęła się po rozłożeniu. Aczkolwiek warto podkreślić, że to nie one przypieczętowały los prototypu, ale jego zbyt wysoka prędkość opadania.

Silniki raptor - to temat na osobny wpis. Potencjalnie ten sam w którym wyjaśnię zalety metanu. W skrócie - jest to szalenie skomplikowany silnik o wysokiej wydajności spalania zarówno paliwa jak i utleniacza. Jest zdecydowanie najbardziej złożonym elementem rakiety i wciąż trwa jego udoskonalanie.

Mam nadzieję, że ten krótki przegląd konstrukcji będzie dla Was przydatny. Dla uzupełnienia jeszcze kilka haseł:

SNx - prototypy drugiego stopnia rakiety oznaczane są zwyczajowo jako Serial Number 1, 2, 3 itd. Obecnie szykujemy się do lotu SN11. Postęp w pracach jest tak szybki, że SN12-SN14 straciły rację bytu i jako kolejny poleci SN15, który ma mieć sporo ulepszeń wobec generacji SN8-SN11.

BNx - prototypy boostera (pierwszego stopnia) Starshipa zwanego SuperHeavy będa nosić nazwy Booster Number … pierwszy BN1 jest już prawie skompletowany, gdzie “prawie” oznacza, że brak mu najbardziej skomplikowanej części - thrust pucka (już wiecie co to jest). Choć w tym i tak będa tylko cztery silniki. Zaobserwowano też pierwsze elementy BN2.

COPV - Composite overwrapped pressure vessel - kompozytowe zbiorniki pod wysokim ciśnieniem, które czasami wylatują sobie radośnie, jak mordercze pociski zagłady, z kuli ognia wybuchającego prototypu. Mogą zawierać na przykład hel.

Heat tiles - heksagonalne płytki ceramiczne, których coraz większe ilości pokrywają kolejne prototypy. To też temat na osobną notkę bo ich właściwości są interesujące. SpaceX niejako powtarza drogę promu kosmicznego, ale koniecznie chce to zrobić lepiej, taniej i prościej.

301 / 304L / 30X - to różne stopy stali nierdzewnej. Materiał nieporównywalnie tańszy i łatwiejszy w obróbce od kompozytów z których konstruowane są niektóre rakiety. Różne odmiany to różna podatność na spawanie, różna wytrzymałość w kriogenicznych temperaturach itd. SpaceX wpierw stosował 301, teraz co najmniej częściowo przeszli na 304L, ale docelowo Elon zapowiada przejście na 30X, czyli ich własny stop o którym nie wiadomo zbyt wiele. Ma być lepszy. No i Cybertrucki też mają robić z 30X.
Static Fire - test silników bez lotu. To krótkie, próbne odpalenie, które pozwala wykryć wady silnika lub problemy z jego połączeniem ze zbiornikami i hydrauliką maszyny. Obecnie SpaceX czasem wykonuje więcej niż jeden w ciągu dnia, kiedy prototyp jest szykowany do lotu.



Źródła: Brendan Lewis regularnie prezentuje stan prac nad poszczególnymi prototypami
Klasyfikacja stali
Elonx "Starship Compendium"




Brak komentarzy:

Publikowanie komentarza