SpaceX Starship

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Taiteilijan näkemys Starshipin laukaisusta avaruuteen, vuoden 2018 versio.

SpaceX Starship on SpaceX:n kehitteillä oleva kokonaan uudelleenkäytettävä kaksivaiheinen kantoraketti. Avaruudessa tankkauksen jälkeen Starship (kakkosvaihe) toimii myös "kolmantena vaiheena". Sen ensisijainen tarkoitus on mahdollistaa Maan ja Marsin välinen suuren volyymin rahti- ja henkilöliikenne. SpaceX:n tavoitteena on lopulta käyttää Starshipiä myös kaikkiin muihin lentoihinsa.[1] Näihin kuuluvat nykyisten Falcon-rakettien lennot sekä tulevat Kuu- ja Mars-lennot.

Starship koostuu Maasta tapahtuvien laukaisujen yhteydessä kahdesta osasta. Ensimmäisenä vaiheena on kantoraketti Super Heavy. Toinen vaihe on itse Starship lasteineen. Starship on alus, jonka sisätiloista alaosan täyttävät tankit ja moottorit ja yläosan hyötykuorma. Raketin hyötykuormatavoite matalalle Maan kiertoradalle on vähintään 100 tonnia, mikä tekee Starshipistä superraskaan kantoraketin. Starshipin on tarkoitus kyetä lentämään Maasta Marsiin sekä nousemaan sieltä ja palaamaan Maahan hyödyntämällä välitankkauksia.

Super Heavy on jatkumoa Falcon 9 -raketin uudelleenkäytettävälle ensimmäiselle vaiheelle, mutta uudessa kokoluokassa ja uudella ajoaineella. Sen ajoaineena on nestemetaani ja nestehappi. Rakettimoottorina on Raptor.

Starship sen sijaan on täysin uutta monella tapaa jo perusratkaisujen tasolla. Kaasukehälliselle kappaleelle kuten Maahan tai Marsiin laskeutumisessa se käyttää aluksi ruostumattomasta teräksestä valmistettua laajaa runkoaan hidastamaan valtaosan vauhdistaan. Aerodynaamisen jarrutuksen aikana alusta ohjataan etuosan kahdella pienemmällä ja takaosan kahdella isommalla siivekkeellä. Ohjaustapa muistuttaa enemmän laskuvarjohyppääjää kuin lentokonetta. Lopulta alus kääntyy ja laskeutuu propulsiivisesti pystyyn jalkojensa varaan. Starshippejä on tarkoitus rakentaa neljä eri pääversiota: miehitetty alus, miehittämätön rahtialus, kuualus sekä miehittämätön avaruustankkeri.[2] Tankkerilla on tarkoitus tankata avaruusaluksia Maan matalalla kiertoradalla. Lisäksi suunnitelmana on tankata alusta Kuussa tai Marsissa paikan päällä tehdyllä ajoaineella. Tällöin kapasiteetti mahdollistaisi palaamisen Marsista Maahan. Rakettimoottoreina toimivat Raptor-moottorit, joita aluksessa on kolme merenpinnan tasoon optimoitua ja kolme tyhjiöön optimoitua versiota.

Tammikuussa 2019 julkaistun päärakennusmateriaalin vaihdon jälkeen prototyyppien rakentaminen saattoi alkaa nopeasti. Vaihto hiilikomposiitista ruostumattomaan teräkseen on mahdollistanut nopean prototyyppivaiheen iteroinnin; ensimmäisiä versioita hitsattiin kasaan suoraan taivasalla. 4. elokuuta 2020 SN5 suoritti 150 metrin korkuisen ensimmäisen koelennon täysikokoisella aluksen propulsio-osalla. Vuodenvaihteen 2021 aikana, ohjelma on siirtynyt suborbitaalisiin lentoihin (noin 10 kilometriä). 5. toukokuuta 2021 SN15 suoritti ensimmäisen pehmeän laskeutumisen 10 kilometristä, käyttäen ilmajarrutusta ja moottoreitaan. Koko järjestelmää on tarkoitus testata avaruudessa jo heinäkuussa 2021.

Starshipin miehitettävä laskeutuja - Starship HLS. Sen on tarkoitus palauttaa ihmiset Kuuhun Artemis 3 -lennolla, lokakuussa 2024. Ensimmäinen laskeutuminen Kuuhun sitten Apollo 17:n joulukuussa 1972. Alus kykenee laskeutumaan Kuuhun jopa 100 tonnin hyötykuormalla. [3] 17:40

SpaceX voisi potentiaalisesti laukaista ensimmäisiä kaupallisia hyötykuormia jo vuoden 2021 aikana.[4] Huhtikuussa 2021 NASA valitsi muokatun miehitetyn Lunar Starshipin kuulaskeutujaksi Artemis-avaruusohjelmaansa. Lunar Starship poikkeaa miehitetystä versiosta pääpiirteittäin lämpökilven ja siivekkeiden puuttumisella sekä erillisten laskeutumismoottorien lisäämisellä aluksen yläosaan. Toistaiseksi kuulaskeutumisessa tähdätään vuoteen 2024.[5]

Starshipin kehityshistoria[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Superraskaiden kantorakettien kokovertailu.

SpaceX:n tavoite on perustamisesta alkaen ollut Mars-lennot. Mars Colonial Transporter nimellä hanke kulki vuoteen 2016 saakka. Siitä ei julkaistu missään vaiheessa yksityiskohtia.

2016 Interplanetary Transport System[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

24. syyskuuta 2016 IAC-konferenssissa Meksikossa Musk esitteli ensimmäistä kertaa julkisesti järjestelmää. Nyt nimenä oli Interplanetary Transport System eli ITS. Esitetyt arkkitehtuurin peruspalaset olivat:

  • Täysi ja nopea uudelleenkäytettävyys. Tavoitteena kustannusten alentaminen ja toisaalta edestakaisin matkaaminen vaikkapa Marsista.
  • Raptor-rakettimoottori, jonka ajoaineena on metaani ja happi. Yhdistelmä on helpoin Marsissa tuotettavaksi.
  • Välitankkaus LEO:lla erillisen tankkeriversion avulla. Välitankkauksella saadaan alukseen tarpeeksi ajoainetta propulsiivista laskeutumista varten.
  • Aluksen halkaisija on 12 metriä.

Raptor-rakettimoottori oli vielä kehitysvaiheessa. Spacex oli saanut Falcon 9:n ensimmäisen vaiheen talteen ensimmäisen kerran noin vuotta aikaisemmin.

2017 BFR[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuoden 2017 IAC-konferenssissa Australiassa Musk esitteli päivitettyä suunnitelmaa, nyt nimellä BFR. Musk itse ei avannut lyhennettä, mutta julkisuudessa siitä on käytetty nimiä Big Fucking Rocket ja Big Falcon Rocket. Merkittävin muutos aluksessa oli halkaijan pienentyminen 9 metriin. Samalla esitettiin uusi käyttötapa alukselle, nopea matkustaminen Maassa paikasta toiseen.

2018 Starship[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Piirros: Vuoden 2018 versio.

Syyskuussa 2018 DearMoon-hankkeen julkistustilaisuudessa Musk esitteli päivitystä suunnitelmaan. Suurin muutos oli aluksen toisen vaiheen ohjaustavan muutos. Delta-siivekkeet korvattiin ohjattavilla etu- ja takasiivekkeillä. Nyt alus laskeutuisi liidokin sijaan kuin laskuvarjohyppääjä. Ohjattavien siivekkeiden lisäksi perässä oli yksi kiinteä siiveke ja siivekkeet toimisivat samalla jalkoina. Tilaisuudessa esiteltiin ensimmäisiä hiilikuiturakenteita ja niiden valmistukseen käytettäviä koneita sekä ensimmäisiä Raptor-testejä.

Marraskuussa Musk ilmoitti, että toinen vaihe oli nimetty Starshipiksi ja ensimmäinen vaihe Super Heavyksi.[6] Samalla myös koko järjestelmän nimeksi tuli Starship.

2019 Ruostumaton teräs materiaaliksi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tammikuussa 2019 paljastettiin, että aluksen materiaaliksi on vaihdettu ruostumaton teräs 301. Koko järjestelmä oli alun perin tarkoitus rakentaa pääosiltaan hiilikomposiiteista. Materiaali on kevyt mutta kallis (materiaalin hinta noin 135 $ per kilogramma) sekä hidas ja hankala työstää. Myös sen soveltuvuus tarvittaviin lämpötiloihin oli ongelma. Nämä tekijät johtivat vaihtamaan rakennusmateriaalin perinteisempään mutta samalla myös vaihtoehtoisempaan suuntaan. Pääasialliseksi valmistusmateriaaliksi valikoitui raketeissa harvinaisempi mutta sinänsä perinteinen materiaali ruostumaton teräs. Se on verrattain halpa (3 $ per kilogramma) materiaali ja sen käytöstä on valmiiksi runsaasti kokemusta; tosin ei raketeissa sitten 1950-luvun epäonnistuneiden yritysten.[7] Lisäksi sen kestävyys kryogeenisissä sekä kuumissa lämpötiloissa on hyvä.[8] Hetken aikaa ajatuksena oli käyttää perspiraatio-jäähdytystä lämpökilven sijaan. Pienten reikien kautta sumutettaisiin ajoainetta, joka suojaisi ja jäähdyttäisi aluksen runkoa. Tästä kuitenkin luovuttiin pian tarpeettomana. Esillä oli myös ajatus testata Starshipin tekniikkaa kehittämällä Falcon 9:n toisesta vaiheesta testialus "BFS mini".

Materiaalivalinnan myötä Spacex on voinut rakentaa aluksiaan suoraan avoimen taivaan alla ja nopeasti. Ensimmäinen Starship-prototyyppi valmistui täyteen kokoonsa alle vuodessa ja 28. syyskuuta 2019 Musk saattoi jo esitellä Starshipin ensimmäistä prototyyppiä. Lisäksi ensimmäinen uudentyyppisellä Raptor-moottorilla lentänyt, Starhopper-testialus, rakennettiin, testattiin ja laitettiin eläkkeelle alle vuodessa. Syyskuun esityksessä alukseen ei tullut suurempia muutoksia. Esitellyssä Starshipissä oli vain kaksi liikuteltavaa peräsiivekettä vastakkaisilla puolilla ja erilliset jalat. Raptor-moottoreita aluksessa olisi kuusi; kolme ilmakehäoptimoitua ja kolme tyhjiöoptimoitua. Suurimman lämpörasituksen kohdissa olisi keraaminen lämpökilpi. Super Heavyssä moottoreita olisi jopa 37. Laskeutuminen tapahtuisi kuuden kiinteän jalan varaan.

Vuonna 2020 kerrottiin päätöksestä siirtyä 304L-teräkseen SN8-prototyypistä alkaen.[9]

Starhopper[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Starhopper, ensimmäinen lentänyt prototyyppi, SpaceX South Texas Launch Site

Vuoden 2019 alussa alkoi testikappaleiden rakentaminen. SpaceX rakensi ensimmäiseksi Starhopper-nimisen testialuksen Boca Chicassa eteläisessä Texasissa. Itse toimipiste on samalla vasta rakenteilla, joten aluksia rakennetaan aluksi suoraan taivaan alla. Kuten Falcon 9:n Grasshopper aikoinaan, Starhopper testasi uuden rakettimoottorin soveltuvuutta propulsiiviseen laskeutumiseen.

Starhopper kohosi pystyyn vain kuudessa viikossa. Takapakkeja on myös tullut, koska aluksen erillisenä ollut nokkaosa kaatui kovassa tuulessa ja on ollut sen jälkeen jatkohuollossa. [10] Valmistuttuaan alus siirrettiin läheiselle laukaisualustalle. Aluksen testaus alkoi ajoaineen tankkauskokeilla. [11] 3. huhtikuuta 2019 Raptor-moottori sytytettiin ensimmäistä kertaa alukseen kiinnitettynä staattisessa polttotestissä, jossa alus on liekalla kiinni alustassa. [12] Ensimmäinen vapaa lento tehtiin 25. heinäkuuta 2019 yhdellä moottorilla. 22 sekunnin lennolla alus nousi noin 200 metrin korkeuteen ja liikkui myös sivusuunnassa. Lopuksi alus laskeutui hallitusti alas viereiselle alustalle. Testien jälkeen se sijoitettiin laukaisualueelle ja aiottiin muuttaa rakettimoottorien testausalustaksi. Starhopperin jälkeen Spacex siirtyi täysipainoisesti rakentamaan täysikokoisia prototyyppejä.

Prototyyppien rakentaminen alkaa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Starhopperin jälkeen pääpaino Starshipin kehityksessä siirtyi täysikokoisen Starshipin rakentamiseen. Osittain Super Heavyn rakentamista viivyttää Raptor-moottorien tuotannon lisääminen, koska siihen tarvitaan moninkertaisesti enemmän moottoreita. Toisaalta sitä ei tarvita ennen kuin Starship on valmis kiertoradalle ja se on näistä kehdesta selkeästi helpompi kappale.

Eri prototyyppiversioita alettiin rakentamaan samaan aikaan Texasissa ja Floridassa. Texasissa rakentaminen tapahtuu SpaceX South Texas Launch Site -keskuksessa Boca Chicassa. Floridan Cocoa Beachin toimipisteen todettiin olevan muiden muassa liian etäällä laukaisualustasta, joten sen toiminta keskeytettiin ja kaikki resurssit ohjattiin Boca Chicaan. Floridassa SpaceX:llä on tosin myös kehitteillä oleva Robert's Roadin toimipiste, joka sijaitsee lähellä Kennedy Space Centeriä, missä SpaceX:llä on jo toiminnassa oleva Falcon-rakettien laukaisukeskus.

2020[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Starship-toiminnan pääpaino on Boca Chicassa. Alueelle on koottu useita isoja telttahalleja, joissa rakennetaan alusten osakokoonpanoja. Alusten pystyssä tehtävää loppukokoonpanoa varten on rakennettu korkeita kokoonpanohalleja. "Nose Cone High Bay", "Starship High Bay" ja elokuussa 2020 vielä rakenteilla oleva "Super Heavy High Bay". Valtatien varteen muuten rakentamattomalle alueelle rakennetaan rakettitehdasta ja laukaisukeskusta sekä muuta tarvittavaa infrastruktuuria.

2020 haastattelussa Elon Musk ilmaisi oleelliseksi tavoitteeksi alusten lisäksi kehittää tehdasta tuotantolinjoineen. Hän sanoi että jos raketin kehittäminen ja rakentaminen on vaikeaa, niin ”rakettitehtaan rakentaminen on 1000 prosenttia vaikeampaa”. Tavoitteena on alusten sarjavalmistus, jotta voidaan valmistaa 1000 aluksen luokkaa oleva laivue. Tuotantotavoite on kaksi alusta viikossa. Tavoitteena on, että Boca Chicassa on 3 000 työntekijää vuoden loppuun mennessä.

Ensimmäinen lento tapahtui 4. elokuuta, kun SN5 suoritti 150 metrin korkuisen ensimmäisen koelennon täysikokoisella propulsio-osalla.

9. joulukuuta SN8 testiartikkeli toteutti ensimmäisen suborbitaalisen lennon 12,5 kilometriin. Laskeutui vatsa edellä käyttäen ilmajarrutusta. Vastaavaa ei ollut kokeiltu aikaisemmin. Se kuitenkin tuhoutui laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri, koska vain yksi kolmesta Raptor-moottorista pysyi toiminnassa.

2021[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN15 laukaisualustallaan toukokuussa 2021.

SN8 aloittamaa testikampanjaa jatkoi 2. helmikuuta SN9, 4. maaliskuuta SN10 ja 30. maaliskuuta SN11. Neljästä testiartikkelista vain SN10 laskeutui riittävän pehmeästi laskeutumisalustalle pysyen kasassa. Se tosin tuhoutui 5 minuuttia myöhemmin laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri. Toukokuussa 2021 testiartikkelit SN15:sta SN19:sta ovat valmistumassa Boca Chicassa. 5. toukokuuta SN15 teki ensimmäisen testilentonsa. Se laskeutui pehmeästi laskeutumisalustalle onnistuen siinä missä edeltäjät eivät onnistuneet. SN15-sarjan testiartikkelit omaavat satoja muutoksia verrattuna SN8-sarjan testiartikkeleihin. [13]

Super Heavyn kehityshistoria[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Protojen rakentaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Super Heavyn rakentaminen on ollut toissijalla verrattuna Starshippiin, koska sille ei ole tarvetta ennen kuin Starship on valmiina orbitaalisiin lentoihin. Lisäksi Super Heavy on oletettavasti näistä kahdesta helpompi ja vähemmän kehitystyötä vaativa.

Super Heavyn osat ovat rakenteilla ja Super Heavy -prototyyppien kasaaminen on tarkoitus alkaa vuonna 2020. 2020 uusi Super Heavylle riittävän korkea kokoonpanohalli valmistui Boca Chicassa. Marraskuussa ensimmäisen Super Heavyn BN1:n kokoaminen on meneillään. Rungon osakokoonpanoja on koottu ja niiden yhdistäminen on aloitettu.

Nimetyt prototyypit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nimi Valmistuksen aloitus Poisto Valmistuspaikka Status Lennot Huomioita
BN1 2020 Q2 2021 Boca Chica, Texas Purettu - BN1 boosteri on tarkoitettu vain rakennustekniseksi harjoitteeksi. Purettu osiin.
BN2 2021 Boca Chica, Texas Testauksessa 0 Rakennustekninen harjoite. Testauksessa toukokuussa 2021.
BN3 2021 Boca Chica, Texas Rakenteilla 0 BN3:n on tarkoitus lentää avaruuteen SN20 testiartikkelin kanssa. Se tekisi kokoonpanosta ensimmäisen koko Starship-järjestelmää käyttävän testilennon. [14]

Prototyyppien kehityshistoria[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Rakentaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Starshipin Mk2-prototyypin rungon kolme osaa elokuussa 2019 Floridassa.

SpaceX rakentaa alusta alkaen useaa prototyyppiä rinnakkain. Alusten rakentaminen alkoi kahdessa toimipisteessä; Eteläisessä Texasissa Boca Chicassa ja Floridassa Cocoa Beachillä. Floridan toiminnot kuitenkin lopetettiin 2019.

Mk1 rakennettiin Boca Chicassa huhtikuusta marraskuuhun 2019 ja Mk2 oli rakenteilla Cocoa Beachillä, Floridassa. Suunnitelmana oli tehdä Mk1:llä maksimissaan 20 kilometrin korkuinen testilento. Se koottiin väliaikaisesti täyteen mittaansa syyskuussa 2019 vaikkakaan ei toiminnallisesti. Sen kuivamassa oli 200 tonnia. Myöhempien tietojen mukaan Mk1:ä ei ollut enää tarkoituskaan käyttää testilentoihin vaan se jäisi valmistustekniseksi harjoitteeksi. Marraskuussa 2019 Mk1:n tankki repeytyi painetestauksen aikana ja koko osa vaurioitui pahoin .[15] Tapahtumahetkellä alus oli kahdessa osassa, joten yläosa ei vaurioitunut.[15] Tankin kupolimainen etupääty irtosi ja lensi noin sadan metrin korkeuteen.[15] Seurannut paineisku rikkoi myös alaosaa ja siitäkin purkautui kaasua.[15] Mk1:sta ei korjattu vaan SpaceX siirtyi suoraan seuraavan version Mk3:n rakentamiseen.[16] Siinä runko tehdään yhtenäisistä siivuista, jotka hitsataan yhdellä saumalla lieriöiksi ja sitten toisiinsa. Mk1 hitsattiin useammista palasista ja suoraan taivasalla. Osien valmistusta siirretään tuulensuojaan lähes puhdastiloja vastaaviin oloihin sitä mukaa, kun tiloja valmistuu. Käytettävä teräs oli pääasiassa 4 mm paksua. Tavoitteena on lopulta paikoitellen ohuimmillaan 2 mm paksuus.

Ensimmäiset alukset tehtiin 301-laadun rosterista. SN8 tehtiin 304L-laadusta. 304L ei ole yhtä vahvaa kuin 301 mutta se on muovautuvampaa. Siitä tehty säiliö ennemmin alkaa vuotaa kuin poksahtaa. SpaceX kehittää myös omaa rosteri-laatua.

Alus hitsataan TIP TIG-menetelmällä. Hitsaussaumat tarkistetaan röntgen-kuvauksella. Runko valmistetaan vaiheittain. Erilaisia rungon osia ovat nokka, perä, välilaipio sekä suorat vain sivuseinämää sisältävät osat. Osat valmistetaan suoraan pystyasentoon ja kootaan yhteen pystyasennossa erillisissä korkeissa rakennuksissa.

Mk3:n nimitys muutettiin SN1:ksi. Samalla esikehitys- tai Mk-vaihe voidaan katsoa päättyneeksi. Joulukuussa 2019 Musk arvioi, että SNx V1.0-sarjaa tehtäisiin noin 20 kappaletta.

SN1[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN1:n oli tarkoitus olla jo jopa ensimmäinen täysikokoinen ja lentävä Starship. Sitä rakennettiin Boca Chicassa. SN1 tuhoutui varhaisessa nestetypellä tehdyssä paineistuskokeessa 28. helmikuuta 2020.[17] Alus koostui tässä vaiheessa lähinnä vain ajoainesäiliöistä Alus ratkesi alaosan liitoksesta, jolloin pääosa aluksesta kohosi ilmaan vesirakettimaisesti ja putosi sitten alustalle.

SN2[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN2:n ensimmäiset paineistuskokeet suoritettiin onnistuneesti maaliskuussa 2020. Mukana testeissä oli rungon moottorien rasitukset vastaanottava ja muulle rungolle jakava pohjakiekko eli moottoriripustus (thrust puck). Typellä suoritettava kryogeeninen painetesti suoritettiin 10. maaliskuuta mennessä. Moottorin tuottamaa rasitusta simuloitiin hydraulisesti tuotetulla kuormalla. SN2 ei edennyt kehityksessä pidemmälle.

SN3[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN3:lla oli tarkoitus suorittaa staattisia polttoja ja matalia lentoja. Sen ajoainetankkiosa tuhoutui kryogeenisen painetestin yhteydessä 3. huhtikuuta 2020. LOx-osa painui kasaan.

SN4[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN4:llä oli tarkoitus suorittaa korkeampia lentoja. SN3:n tuhouduttua SN4:n ensitavoitteeksi vaihtui ensimmäinen lento irti maasta. Testikappale siirrettiin testialustalle 24. huhtikuuta. Se suoritti onnistuneesti joukon rasitustestejä ja painekokeita.[18] SN4 tuhoutui 29. toukokuuta 2020 viidennessä staattisessa polttokokeessaan pian moottorin sammutuksen jälkeen.[18] Syynä oli ongelma ajoainetankkausjärjestelmässä.[18] Testissä testattiin muun lisäksi aluksesta juuri ennen lentoon lahtöä irroitettavien pikairroitusliitinten toimintaa.[18] Testissä liittimet irroitettiin mutta niiden venttiili ei sulkeutunut vaadittavasti vaan ajoainetta pääsi valumaan alustalle.[18] Se syttyi pian ja syntynyt räjähdys tuhosi aluksen.[18]

SN4 oli kuitenkin toistaiseksi menestyksekkäin ja toi paljon hyödyllistä dataa rakenteilla oleville testikappaleille. [19]

SN5[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN5 valmistui testattavaksi heinäkuussa 2020. Siinä missä SN4 ja SN7 ovat tavoitelleet rakenteen kestävyyttä, SN5:n on tarkoitus suorittaa ensimmäiset testilennot SN-sarjan testiartikkeleilla. Se suoriutui kaikista testeistä, mukaan lukien staattinen poltto, ja saattoi näin edetä testilentoihin.

4. elokuuta 2020 SN5 suoritti 150 metrin korkuisen koelennon.[18] Lento on ohjelman toinen tämän tyylinen lento (nousu ja sivusiirtymä; viimeinen lento Starhopperilla oli ensimmäinen) ja ensimmäinen tässä kokoluokassa eli täysikokoisella propulsio-osalla. Koelentoa varten SN5:een kiinnitettiin yksi Raptor-rakettimoottori, Raptor SN27, ja nokkaan vastapaino.[18] Moottori on kiinni epäsymmetrisesti, koska lentoa varten ei tehty omaa moottoriripustusta vaan käytettiin useammalle moottorille tarkoitettua versiota. Lennolla ei ole tarvetta useammalle moottorille. Yhden Raptorin työntövoima on noin 2000 kN ja sitä voidaan säätää noin 50 prosenttiin, joten aluksen massa oli 100 ja 200 tonnin välillä. Verrattuna aiempaan Starhopper-lentoon moottori toimi koko lennon ajan paremmin. Starhopperin lennon loppuvaiheessa suihku muuttui keltaiseksi normaalista sinisestä osoittaen jonkin vian moottorissa. SN5-lennon loppuvaiheessa moottorin kyljessä oli pieni tulipalo, mutta se ei näytä vaikuttavan moottorin toimintaan ja sammuu aluksen laskeutuessa. Oletettavasti kyseessä ei ollut ajoaineen vuoto vaan jotain muuta palavaa. Alus laskeutui hivenen vinoon.

SN6[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lensi SN5:n jälkeen toisen 150 metrin lennon 3. syyskuuta 2020.[20]

SN7/SN7.1[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN4:n tuhoutumisen jälkeen SN7 valmisteltiin jatkamaan siitä. Testikappale vietiin äärimmilleen 23. kesäkuuta, jolloin se saavutti 7,6 baarin paineen (tavoite yli 8,4 baaria). Se ei kuitenkaan tuhoutunut vaan ainoastaan vuoti, joten se voitiin korjata. [21] SN7:n uusiokäytettiin koodinimellä SN7.1. Tavoitteena tällä kappaleella on parantaa valmistustekniikoita ja yltää edeltävän kokeen päätavoitteeseen. [22] SN7.1 paineistettiin tarkoituksella niin pitkälle, että se lopulta tuhoutui painetestissä 24. syyskuuta 2020. [23]

SN8[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN8 on korkeille lennolle tarkoitettu testikappale. SN8 on rakennettu ruostumattoman teräksen seoksesta 304L aiemmin käytetyn 301:n sijaan.[9] SN8 on ensimmäinen SN-sarjan testiartikkeli, joka on edennyt aerodynaamisten osien lisäämiseen. Näihin kuuluvat nokkakartio, ohjaussiivekkeet ja lämpökilven koepaloja. Ensimmäinen 3:n Raptor-rakettimoottorin alus on tarkoitettu suborbitaalisia kokeita (noin 15–20 kilometriä) varten. [24]

20. lokakuuta 2020 SN8:lla suoritettiin ensimmäinen kolmen moottorin staattinen poltto. Sitten siihen lisättiin nokkakartio. 12. marraskuuta 2020 toisiosäiliöistä syötetyssä staattisessa polttokokeessa yksi moottoreista rikkoutui siten, että aluksen pneumatiikkajärjestelmä lakkasi toimimasta. Tämän vuoksi aluksen venttiilejä ei voitu ohjata, joten nestehapen lämmetessä ja kiehuessa paine pääsi nousemaan toisio-happisäiliössä. Lopulta rikkoutuva ylipainesuoja (burst disk) laukesi ja alus välttyi suuremmalta vahingolta. Aluksen lentovalmistelua voitiin jatkaa.

Ensimmäinen 12,5 km:n lentoyritys 8. joulukuuta 2020 keskeytyi moottorikeskeytykseen moottorien käynnistämisvaiheessa ajassa T-1.

Toinen lentoyritys 9. joulukuuta saavutti suurimman osan tavoitteistaan. Alus lensi 12,5 km:n korkeuteen, jonka jälkeen aloitti laskeutumisen. SN8 onnistui myös ensimmäistä kertaa Starshipille ominaisessa käännöksessä, jossa ennen laskeutumista alus kääntyy 90 asteen "mahalaskusta" takaisin pystysuoraan. SN8 kuitenkin tuhoutui maahantulonopeuden ollessa liian suuri.[25]

SN9, SN10 & SN11[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Testiartikkeli kaatui aiemmin joulukuussa High Bay -hallin sisällä jalustan petettyä, mutta ei kärsinyt vakavia vaurioita. SN9 suoritti testilentonsa 2. helmikuuta 2021. Laskeutumisvaiheessa vain yksi kolmesta Raptor-moottorista käynnistyi, vaikka kahden moottorin oli tarkoitus suorittaa laskeutumispoltto. Kappale osui laskeutumisalueelle yli 200 kilometrin tuntinopeudella. [26]

SN10 valmistui helmikuussa 2021 High Bay -nimellä kulkevassa rakennushallissa, jossa SpaceX kasaa prototyyppinsä loppuun. Se kävi vastaavat valmistelukampanjat läpi kuten kaksi edeltävää. SN10 suoritti testilentonsa 4. maaliskuuta 2021. SN10 suoritti SpaceX:n sanoin pehmeän laskeutumisen, mutta laskeutumisjalkojen toimimattomuuden vuoksi alus tuhoutui hetken aikaa laskeutumisen jälkeen.

Maaliskuussa 2021 SN11:tä viimeisteltiin High Bayssa. SN11 suoritti testilentonsa kovassa sumussa 30. maaliskuuta 2021. Elon Muskin mukaan moottorilla 2 oli ongelmia prototyypin noustessa, sekä moottori 2 ei saavuttanut käyttökammion painetta laskeutumisen aikana. Yhteys prototyyppiin menetettiin 5 minuuttia ja 49 sekuntia laukaisun jälkeen. Elon Musk totesi, että moottoreiden uudelleenkäynnistyksen yhteydessä moottorissa 2 havaittiin pieni metaanivuoto, joka johti tulipaloon ja prototyypin tuhoutumiseen. [27]

SN12/SN7.2[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuten 7.1 syyskuussa 2020, SN7.2 on rakennettu paineistusdemoksi. 26. tammikuuta se läpäisi painetestinsä. [28]

SN15, SN16, SN17, SN18 & SN19[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

SN15 kuljetettiin laukaisupaikalle 8. huhtikuuta. SN15 eroaa oleellisesti edeltävistä prototyypeistä. Se omaa satoja muutoksia SN8–SN11-prototyyppeihin verrattuna. 5. toukokuuta 2021 SN15:sta tuli ensimmäinen Starship-prototyyppi, joka onnistui laskeutumaan pehmeästi maankamaralle ilmajarrutuksen jälkeen, käyttäen kahta kolmesta Raptor-moottoristaan manööverissä. Laskeutumisjalat toimivat riittävästi. Laskeutumisen jälkeen havaittiin aluksen pohjassa pieni tulipalo, mutta sen kerrottiin olleen odotettu eikä uhkaa alusta. [29]

SN20+[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäisen matalan kiertoradan lennon tavoiteajankohta on heinäkuu 2021 BN3:n eli "boosteri numero 3:n" kanssa. [30]

Nimetyt prototyypit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nimi Valmistuksen aloitus Poisto Valmistuspaikka Status Lennot Huomioita
Starhopper Joulukuu 2018 Elokuu 2019 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 3 Suoritti 3 koelentoa, korkeimmilaan 150 metriä. Toimii nykyään mittaustornina laskeutumisalustan läheisyydessä.
Mk1 Joulukuu 2018 Marraskuu 2019 Boca Chica, Texas Tuhoutui 0 Tankkiosa tuhoutui painekokeessa 28. marraskuuta 2019.
Mk2 N. Joulukuu 2018 - Toukokuu 2019 Marraskuu 2019 Cocoa, Florida Jäi kesken 0 Valmistus jäi kesken.
Mk4 Lokakuu 2019[31] Marraskuu 2019 Cocoa, Florida Jäi kesken 0 Valmistus jäi kesken.
SN1[a] n. Lokakuu 2019 Maaliskuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui - Tankkiosa tuhoutui 28. helmikuuta 2020.
SN2 Helmikuu 2020 Maaliskuu 2020 Boca Chica, Texas Jäi kesken 0 Sai SN2 nimityksen mutta jäi lähinnä valmistustekniseksi kokeeksi.
SN3 Maaliskuu 2020 Huhtikuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui 0 Tankkiosa tuhoutui painekokeessa huhtikuussa 2020.
SN4 Maaliskuu 2020 Toukokuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui 0 Suoritti sarjan rasitustestejä. Tuhoutui 29. toukokuuta 2020.
SN5 Huhtikuu 2020 Elokuu 2020 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 1 Suoritti 150 metrin testilennon ensimmäisenä 4. elokuuta 2020.
SN6 Huhtikuu 2020 Syyskuu 2020 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 1 Lensi SN5:n jälkeen toisen 150 metrin lennon 3. syyskuuta 2020.[20]
SN7.1 Toukokuu 2020 Syyskuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui - Testikappale 7.1 testattiin loppuun asti painetestissä 24. syyskuuta 2020.
SN8 Kesäkuu 2020 Joulukuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 Käyttää uutta 304L ruostumaton terässeosta. Tehty staattisia polttokokeita, ensimmäinen kolmella moottorilla.

SN8 suoritti ensimmäisenä 12,5km suborbitaalisen lennon 9.12.2020. Tuhoutui laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri.

SN9 Heinäkuu 2020 Helmikuu 2021 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 SN9 on lähes identtinen SN8 kanssa. Suoritti 10 kilometrin suborbitaalisen lennon 2.2.2021. Tuhoutui, koska vain yksi kolmesta moottorista käynnistyi laskeutumistilanteessa. Liian nopea laskeutumisnopeus.
SN10 Elokuu 2020 Maaliskuu 2021 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 Lähes identtinen SN8 ja SN9 kanssa. Suoritti 10 kilometrin suborbitaalisen lennon 4.3.2021. Tuhoutui hetken laskeutumisen jälkeen, koska laskeutumisjalat eivät kyenneet vastaanottamaan kaikkea massaa, joka laskeutui. Tämä vaurioitti alusta liikaa.
SN11 Syyskuu 2020 Maaliskuu 2021 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 Lähes identtinen SN8, SN9 ja SN10:n kanssa. Suoritti 10 kilometrin suborbitaalisen lennon 30.3.2021. Tuhoutui yhteyden menetyksen jälkeen automaattisen lennon keskeytysjärjestelmän laukeamisen myötä.
SN12/SN7.2 Syyskuu 2020 Q1 2021 Boca Chica, Texas Eläkkeellä - Suoriutui painetestissä 26.1.2021.
SN13/SN14 - Q1 2021 Boca Chica, Texas Jäivät kesken - Jäivät kesken vanhentuneina.
SN15 Q4 2020 Boca Chica, Texas Testauksessa 1 Eroaa oleellisesti edeltävistä testiartikkeleista. Satoja muutoksia aiempiin verrattuna. Laskeutui ensimmäisenä testikappaleena pehmeästi laskeutumisalustalle 5. toukokuuta.
SN16-SN19 Q4 2020 & Q1 2021 Boca Chica, Texas Rakenteilla Lähes identtisiä SN15:n kanssa.
SN20+ Q1 2021 Boca Chica, Texas Rakenteilla SN20:n on tarkoitus olla ensimmäinen avaruuteen lentävä testiartikkeli BN3 boosterin kanssa.

Huomiot:

  1. Alun perin nimettiin Mk3:si ennen kuin nimeämisjärjestelmä nollattiin Mk1:n epäonnistumisen jälkeen.[32]

Testilennot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Protojen testiohjelmaan kuuluu propulsio-osan kasaaminen tankkien osalta. Sitten se siirretään tehtaalta viereiseen laukaisukeskukseen. Ensin suoritetaan painekokeita nestetypellä. Sitten edetään ajoaineen tankkaukseen ja staattisiin polttoihin. Näiden jälkeen on vuorossa mahdollinen lento aluksella.

4. elokuuta tapahtui ensimmäinen testilento sitten elokuun 2019 Starhopperin, kun SN5 lensi alueella 150 metrin korkuisen hyppäyksen käyttäen myös kokeellisia laskeutumisjalkoja ensi kertaa.

Testiohjelma suborbitaalisille 15–20 kilometrin lennoille nokkakartion ja siivekkeiden kera on tavoitteena aloittaa lokakuussa 2020. Protot joita aiotaan käyttää ovat muun muassa SN8, SN9 ja SN10. [33]

Rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Starship
Valmistaja SpaceX
Mitat
Korkeus 120 m
Halkaisija 9 m
Massa 5 000 000 kg
Kapasiteetti

100,000+ kg (LEO; välitankkauksella myös Kuu ja Mars)

Laukaisuhistoria
Status kehitteillä
Vaiheet
1.  -  Super Heavy
Moottori: 28*Raptor (tilanne elää)
Työntövoima: 61,8 MN
Ajoaine: CH4 / LOX
2.  -  Starship
Moottori: 6*Raptor
Työntövoima: 13.9 MN
Ajoaine: CH4 / LOX

Koko aluksen ja kantoraketin yhdistelmän korkeus on 120 m ja massa 5 000 000 kg[34]

Super Heavy[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Super Heavyn ulkohalkaisija on 9 metriä ja korkeus 70 metriä. [34] Sen yläosassa on verkkosiivekkeet. Alaosassa on laskeutumisjalat.

28 moottorin versiossa moottoreista 20 olisi suuren suorituskyvyn ei-säädettäviä moottoreita. Loput 8 olisivat teholtaan ja suuntaukseltaan säädettäviä.

Starship[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Starshipin ulkohalkaisija on 9 metriä. Aluksen lieriömäisen propulsio-osan rakentaminen alkaa 9 metrin halkaisijaiseksi renkaaksi hitsattavasta terässuikaleesta. Näitä renkaita hitsataan päällekkäin muutama kappale ja näin saadaan osakokoonpanoja. Moottoriripustus/ensiöhappisäiliön pohja, ensiösäiliöiden yhteinen väliseinä ja ensiömetaanisäiliön laipio hitsataan lieriöiden sisään. Lopuksi nämä lieriöt kasataan päällekkäin ja hitsataan toisiinsa.

Ensiönestehappisäiliö on alinna ja sen päällä on ensiönestemetaanisäiliö. Aluksessa on lisäksi toisioajoainesäiliöt (header tanks), joissa on laskeutumisajoaine. Toisiometaanisäiliö on ensisäiliöiden väliseinässä. Toisiohappisäiliö on nokkakartion nokassa, jotta aluksen massakeskipistettä saadaan edemmäs.

Aluksen kärkeen tulee rahtiosa ja muut tilat ts. nokkakartio. Nokkakartion kartiomainen osa hitsataan lukuisista paloista suoraan yhdeksi kappaleeksi. Nokkakartioon kuuluvaksi lasketaan myös suora osa aluksesta tankkiin asti.

Peräpäähän tulee jalat, joiden muoto ei ole vielä vakiintunut (2020-11).

Aluksen etu- ja takapäässä on ohjaussiivekkeet. Siivekkeitä ohjataan sähköisesti suoraan ilman hydrauliikkaa rinnakkain kytketyillä Tesla Plaid -moottoreilla. Takasiivekkeiden tehon tarve on 1,5 MW per siiveke.

Raptor-moottorit käynnistetään COPV-kaasulla.

Lennot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ensimmäisenä tilattu Starship-lento on miehitetty Kuun ympärilento. Syyskuussa 2018 julkistetun DearMoon-hankkeen Kuun ympärilennon toteutumistavoite on 2023. Hankkeen rahoittaja japanilainen miljardööri Yūsaku Maezawa on valittu ensimmäiseksi matkustajaksi kaupalliselle kuulennolle.[35]

Starshipin muokattu versio valittiin yhdeksi kolmesta kuulaskeutuja-ehdokkaaksi NASAn Artemis-kuuohjelmaan. Toiset ehdokkaat ovat Dynetics-yhtiön laskeutuja ja Blue Originin vetämän tiimin laskeutuja. Nasa myönsi vain SpaceX:lle sopimuksen kehittää, testata ja lentää kaksi tehtävää Kuun pinnalle.[36] Nasa myönsi 2,89 miljardia dollaria kahteen tehtävään, mutta määrä voi kasvaa, jos Nasa valitsee SpaceX:n myöhemmille lennoille.[36] Kolme kilpailevaa ehdokasta toimivat Nasan kanssa 10 kuukauden ajan muokaten ehdotustaan Nasan tarpeisiin: Blue Originin ja Dyneticsin ehdotukset koskivat muutaman astronautin viemistä Kuun pinnalle, kun taas SpaceX ehdotti Mars-lentoon tarkoitettua vaihtoehtoa, joka voi viedä tusinoittain ihmisiä kerralla kuuden kuukauden lennolla.[36] SpaceX:n ratkaisu on ylimitoitettu muutaman henkilön viemiseksi Kuuhun, mutta kolmesta vaihtoehdosta se on ainoa, jolla on suora polku täyteen uudelleen käytettävyyteen.[36] Arvion mukaan Starship-arkkitehtuuri mahdollistaa hyvin raskaat laukaisut, ajoaineen säilömisen avaruudessa, tankkaamisen avaruudessa sekä suuret massat ylös ja alas planeettojen pinnoilta.[36]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Mars spacex.com. 20.9.2016. Viitattu 20.9.2018. (englanniksi)
  2. Elon Musk esitteli päivitetyt suunnitelmat BFR-jättiraketistaan ja sen kuulennosta www.avaruus.fi. Viitattu 22.9.2018.
  3. [1] ”Elon Musk and Peter Diamandis LIVE on $100M XPRIZE Carbon Removal”. fi-FI
  4. SpaceX targets 2021 commercial Starship launch SpaceNews. 28.6.2019. Viitattu 1.10.2020. (englanniksi)
  5. Katherine Brown: NASA Picks SpaceX to Land Next Americans on Moon NASA. 16.4.2021. Viitattu 6.5.2021.
  6. Elon Musk: Technically, two parts: Starship is the spaceship/upper stage & Super Heavy is the rocket booster needed to escape Earth’s deep gravity well (not needed for other planets or moons) @elonmusk. 2018-03-19T20.44. Viitattu 22.11.2019. (englanniksi)
  7. https://www.popularmechanics.com/space/rockets/a25953663/elon-musk-spacex-bfr-stainless-steel/
  8. Why SpaceX ditched lightweight Carbon Composites for Stainless Steel to make a sweaty Starship Everyday Astronaut. 30.1.2019. Viitattu 9.2.2019. (englanniksi)
  9. a b Eric Ralph: SpaceX begins building upgraded Starship prototype teslarati.com. 21.7.2020. Viitattu 7.5.2021. (englanniksi)
  10. SpaceX Starhopper Was Blown Over by 50 MPH Winds and Repairs Will Take Weeks NextBigFuture.com. 23.1.2019. Viitattu 15.2.2019. (englanniksi)
  11. engl. wet dress rehearsal (WDR)
  12. Eric Ralph: SpaceX Starship ignites Raptor engine for the first time ahead of hop tests TESLARATI. 4.4.2019. Viitattu 5.4.2019. (englanniksi)
  13. Joey Roulette: SpaceX successfully landed a Starship prototype for the first time The Verge. 5.5.2021. Viitattu 6.5.2021. (englanniksi)
  14. Republic World: NASA and SpaceX hope to launch Super Heavy BN3 & Starship SN20 by July 2021 Republic World. Viitattu 6.5.2021. (englanniksi)
  15. a b c d SpaceX's Starship Popper - Starship Mk1 Ruptures Tank During Test youtube.com.
  16. Elon Musk: Absolutely, but to move to Mk3 design. This had some value as a manufacturing pathfinder, but flight design is quite different. @elonmusk. 2019-03-20T13.54. Viitattu 22.11.2019. (englanniksi)
  17. Second Starship prototype damaged in pressurization test SpaceNews.com. 2.3.2020. Viitattu 14.3.2020. (englanniksi)
  18. a b c d e f g h Starship SN5 conducts successful 150-meter flight test NASASpaceFlight.com. 3.8.2020. Viitattu 9.8.2020. (englanniksi)
  19. Tariq Malik 29 May 2020: SpaceX's Starship SN4 prototype explodes after rocket engine test Space.com. Viitattu 19.7.2020. (englanniksi)
  20. a b Starship SN6 maiden hop complete - Super Heavy is coming NASASpaceFlight.com. 3.9.2020. Viitattu 25.9.2020. (englanniksi)
  21. Tariq Malik 23 June 2020: Boom! SpaceX pops huge Starship SN7 test tank on purpose in pressure test (videos) Space.com. Viitattu 19.7.2020. (englanniksi)
  22. sn6 ja sn7 lähde teslarati.com.
  23. Mike Wall 24 September 2020: SpaceX pops Starship tank on purpose in explosive pressure test Space.com. Viitattu 25.9.2020. (englanniksi)
  24. Starship SN5 set for a static fire followed shortly by a 150-meter hop attempt NASASpaceFlight.com. 15.7.2020. Viitattu 20.7.2020. (englanniksi)
  25. SpaceX SpaceX. Viitattu 8.1.2021. (englanniksi)
  26. Mike Wall 02 February 2021: SpaceX's Starship SN9 prototype launches to 10 km, crashes during landing Space.com. Viitattu 3.3.2021. (englanniksi)
  27. Eric Ralph: Musk blames SpaceX’s latest Starship explosion on Raptor engine leak TESLARATI. 5.4.2021. Viitattu 10.4.2021.
  28. Eric Ralph: SpaceX's thin-skinned Starship 'test tank' passes first trial TESLARATI. 27.1.2021. Viitattu 3.3.2021. (englanniksi)
  29. SpaceX:n Starship-avaruusraketti laskeutui ensimmäistä kertaa onnistuneesti koelennon jälkeen Yle Uutiset. Viitattu 6.5.2021.
  30. 12. huhtikuuta 2021. Teslaratin blogi/artikkeli ajankohtaisista muutoksista koskien SN15:tä jne. teslarati.com.
  31. SpaceX's fourth Starship prototype has begun to take shape in Florida teslarati.com. 18.10.2019. Viitattu 4.4.2020.
  32. Elon Musk on Twitter: We’re now building flight design of Starship SN1, but each SN will have at least minor improvements, at least through SN20 or so of Starship V1.0.
  33. SpaceX’s first high-altitude Starship fitted with flaps and rolled to the launch pad. teslarati.com.
  34. a b Elon Musk: Slight booster length increase to 70m, so 120m for whole system. Liftoff mass ~5000 mT. @elonmusk. 2020T10.04. Viitattu 16.3.2020. (englanniksi)
  35. Ensimmäinen kuuturisti etsii matkaseuraa tositarkoituksella – miljardöörin määrä matkata kuun ympäri vuonna 2023 Yle Uutiset. Viitattu 15.1.2020.
  36. a b c d e NASA’s bold bet on Starship for the Moon may change spaceflight forever arstechnica.com. 23.4.2021. Viitattu 17.5.2021. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta SpaceX Starship.