czwartek, 12 sierpnia 2021

Wycieczka z Elonem Muskiem po placówce SpaceX

Obolały i niewyspany Elon Musk oprowadził Tima Dodda znanego jako Everyday Astronaut po placówce w Boca Chica zwanej “Starbase”. Wycieczka odbyła się pod koniec lipca, jeszcze przed pierwszym, testowym połączeniem Boostera 4 z Shipem 20.


Troszkę głowiłem się nad tym jak podejść do tego tekstu i stwierdziłem, że najwięksi entuzjaści na pewno obejrzeli już całość, więc ten tekst ma być skrótem dla tych którzy nie są aż tak wkręceni. Krótsze pewnie nie będzie oznaczało krótkie, bo to wciąż dwu i półgodzinny materiał napakowany merytoryczną rozmową.

Jeśli zastanawiacie się czemu Elon Musk osobiście oprowadza youtubera po swojej fabryce cukierków, to już wyjaśniam. Musk jest głównym projektantem w SpaceX a Dodd jest wyśmienity merytorycznie i zawsze zadawał sensowne pytania, gdy dziennikarze pytali, jak ludzie na Marsie będą robić kupę. Cieszy mnie jednak, że choć dziennikarstwo leży, populacja nerdów rośnie, bo pierwsza część wywiadu zmierza do trzech milionów wyświetleń a druga już przebiła milion pracę nad tekstem zaczynam jeszcze przed publikacją trzeciej.


Podejście do produkcji i projektowania
W pierwszej części wywiadu Musk, nie po raz pierwszy, podkreślał jak ważne i trudne jest produkowanie rakiet w stosunku do ich projektowania. Twierdzi, że masowa produkcja, rakiet czy silników jest wielokrotnie większym wyzwaniem niż ich projektowanie.

Musk powiedział, że ma swój pięciostopniowe podejście do projektowania:
1. Make requirements less dumb (kwestionować wymagania) - niemal zawsze wymagania są nadmiarowe lub niepotrzebne. Szczególnie bacznie trzeba przyglądać się wymaganiom mądrych ludzi.
2. Delete part or process step (usuwanie niepotrzebnych części lub etapów procesu) - Musk uznaje, że to tak ważne, że jeśli w 10% przypadków nie przywracasz usuniętych wcześniej elementów, to znaczy, że za mało wycinałeś.
3. Simplify or optimise (upraszczać/optymalizować to co konieczne) - Kolejność tych punktów jest istotna. Elon twierdzi, że inteligentni inżynierowie często tracą czas optymalizując rzeczy, których w ogóle nie powinno być.
4. Accelerate - przyspieszaj cykl. Ale nie kosztem poprzednich punktów.
5. Automate - automatyzacja. Musk twierdzi, że w Tesli popełniał błąd i wykonywał te same kroki, ale w odwrotnej kolejności.


Super Heavy
Pierwszy orbitalny booster będzie mieć 29 silników, kolejne wersje mają mieć ich 33. SpaceX obecnie celuje w ostateczną wagę około 200 ton, ale to dość płynny cel. Jak się dowiedzieliśmy nawet w Falconie 9 przy lądowaniu pod koniec zostaje około tony paliwa. Kiedy jakiś czas temu przesunięto packi (grid fins - siatkowe powierzchnie do sterowania boosterem) tak, że układają się w ciaśniejszy “X” zamiast znanego z Falcona 9 równego krzyżyka, panowało przekonanie, że to krok w kierunku łapania boostera. Łapanie ważącego około 200 ton boostera to natomiast jeden z elementów ograniczania masy - pozwala m.in na usunięcie nóg do lądowania.

Tak więc domyślano się, że dolna część rakiety będzie łapana przez ramiona wieży startowej i zawiśnie na czterech packach. Tymczasem okazuje się, że całą masę mają utrzymać dwa zaczepy, które już teraz są używane przy przenoszeniu boostera dźwigiem. Biorąc pod uwagę jak obłędny wydaje się pomysł łapania 200-tonowej rakiety przez robo-wieżę fakt, że będzie łapana za dwa a nie za cztery punkty, wydaje się drobiazgiem.

Oczywiście nie ma się co kierować intuicją. Biorąc pod uwagę jak precyzyjnie lądują F9, oraz fakt, że Super Heavy będzie mieć znacznie większą kontrolę nad lotem to tak naprawdę niezła myśl. Choć pewnie czeka nas niezłe widowisko jak uchwyt rozerwie któryś z kolejnych prototypów lub jak usłyszymy jak brzmi rakieta ocierająca się o szpony wieży… Pamiętajmy, że poza silnikami, booster przy lądowaniu będzie trochę jak wielka puszka po piwie, jeśli idzie proporcje rozmiaru i wagi.

A co z tymi packami? Okazuje się, że taki układ daje lepszą kontrolę nad lotem. Co więcej, w ramach dalszego upraszczania konstrukcji packi nie będą się składać. Przy starcie ich opór jest minimalny, a złożoność mechanizmu rozkładania kosztowałaby kolejne tony. Nawet teraz każdy grid fin waży jakieś trzy tony. Elon urokliwie porównał je do sideł na dinozaura. Poza tym w boosterze jest jeszcze ogrom potencjalnych uproszczeń. Wciąż używają baterii z Tesli, które nijak nie są zoptymalizowane pod potrzeby boostera (krótka intensywna praca zamiast wielogodzinnego napędzania samochodu).

Uproszczenia idą dalej. Wygląda na to, że zamiast specjalnego mechanizmu, separacja będzie podobna do uwalniania starlinków. Rakieta zostanie wprowadzona w lekki ruch obrotowy i górny stopień powinien po prostu oddryfować. Zamiast RCS (reaction control system), czyli małych silników manewrowych, Super Heavy (a może i starship) będzie używał zaworów połączonych ze zbiornikami, upuszczając paliwo będzie zmieniał orientację pojazdu.

Ship (górny człon)
Przez rozmowę przewinął się “Księżycowy” Starship, czyli element programu Human Landing System, będący częścią programu NASA, który ma znów zanieść ludzi na Księżyc. Nie będę zbyt wiele o tym pisał, bo sporo tam bardzo mocnego gdybania. Elon hipotetyzował mocno na temat potencjalengo lądowania na głównych silnikach, a nie na tych, które na grafikach koncepcyjnych umieszczono wyżej na kadłubie. Mają one uniknąć wzbicia nadmiernych ilości regolitu. Musk gdybał na temat możliwości bezpiecznego lądowania bez nich. Nie zająknął się jednak na temat długoterminowych skutków. Księżycowy regolit jest ogromnym problemem i zagrożeniem dla astronautów oraz sprzętu, także nie przywiązywałbym zbytniej uwagi do tych rozważań.

Interesujący był fragment rozmowy poświęcony promom kosmicznym. Według Elona twórcy wiedzieli o wielu wadach i problemach, ale nie ulepszano ich. Każdy lot odbywał się z załogą na pokładzie, więc nie było możliwości na ulepszenia i eksperymenty. Na te może pozwolić sobie SpaceX, nie przejmując się zbytnio, jeśli prototyp wybuchnie. Tim, który ma obcykane systemy ucieczkowe wszedł również na ten temat. Musk powiedział, że wiele z tych systemów było/jest ograniczonych do pewnego okresu lotu, dlatego idea w przypadku Starshipa jest taka, żeby był odporny na awarie. Rakieta ma sobie poradzić nawet z awarią kilku silników. Aczkolwiek system ucieczkowy Dragona jest skuteczny aż do samej orbity…

Jeśli idzie o suchą masę to w przypadku Shipa ma to być 100 ton, czyli połowa masy boostera (Super Heavy). Przy okazji - masy paliwa to (około) 3400 i 1200 ton dla obu stopni. Pierwotnie tankowanie Shipa miało się odbywać od dołu, przez sekcję silnikową, miało to być jednym z uproszczeń. Ship byłby tankowany przez Super Heavy. Te same elementy byłyby wykorzystywane przy tankowaniu na orbicie, shipy łączyłyby się sekcjami silnikowymi i następowałby transfer paliwa. Nowa koncepcja jest jednak taka, że pojazd będzie tankowany od boku i podobnie będzie na orbicie. Ale to dość wstępne ustalenia, Musk wyraźnie powiedział, że na ten moment prace nad przedziałem towarowym, techniką tankowania i innymi celami są na dalszym planie i cały wysiłek jest obecnie skupiony na locie orbitalnym.

Kluczowym elementem lotu jest osłona termiczna, której też poświęcono trochę czasu. Ceramiczne płytki, które pokrywają większą połowę (Ha! Powiedziałem to!) Starshipa czeka wiele pracy. Czekają je wielkie ekstrema. Metal pod powierzchnią będzie czasem w temperaturze pokojowej, czasem w kriogenicznej. Odczują temperatury pracujących silników, a przy wejściu w atmosferę będą się drastycznie nagrzewać… Mocowanie musi dawać im pewną swobodę ruchu, nie mogą się obijać o siebie zbyt mocno ani mieć za dużych luzów. Większość jest dość łatwa w montażu i uniwersalna, ale te wokół noska, flap są już bardziej wyszukane. Rozwiązanie SpaceX dzieli jednak przepaść względem promów kosmicznych, gdzie praktycznie każda płytka miała unikalny wzór.

Jeśli idzie o oczekiwania Elon stara się je zaniżać. Stwierdził wprost, że ma nadzieję, że Booster 4 / SN 20 nie wysadzi platformy. Stanowisko startowe, nazywają “stopniem zerowym” i odbudowa tego stopnia byłaby zdecydowanie cięższa, dłuższa i bardziej bolesna niż utrata prototypu Starshipa. Ostatnia część wywiadu okazała się krótsza i była wycieczką po powstającym stanowisku startowym. Powiem tylko, że warto rzucić okiem, bo daje lepszą perspektywę na uwijających się tam ludzi i ogrom tego co budują.

W czasie rozmowy Tima z Elonem dowiedzieliśmy się również, że dopiero zobaczymy drugą wersję silnika Raptor o której mówi się od jakiegoś czasu. Różnice będą widoczne na pierwszy rzut oka, nowe silniki mają nie wyglądać jak metalowy węzeł gordyjski. Ciekawe czy to oznacza też, że nie będzie potrzebna dodatkowa osłona docelowych silników…

Co najlepsze - Elon sam w trakcie wywiadu powiedział, że postęp prac jest tak dynamiczny, że wszystko co mówi może być nieaktualne za dwa tygodnie. A potem na twitterze zaproponował Timowi ponowną wizytę za jakiś czas, żeby była szansa porównania co się zmieni.


2 komentarze:

  1. Obejrzałem wszystkie 3 części, ale z przyjemnością przeczytałem też Twoje podsumowanie. Robisz super robotę, dzięki. :)

    OdpowiedzUsuń