Πώς το SpaceX απογειώνει ξανά το Starship
Στις 20 Απριλίου, ο πιο ισχυρός πύραυλος που πετάχτηκε ποτέ στάθηκε σε μια βάση εκτόξευσης στη Μπόκα Τσίκα του Τέξας, με το δέρμα του από ανοξείδωτο χάλυβα να λάμπει στον ήλιο. Λίγες στιγμές αργότερα, ο πύραυλος και η βάση εκτόξευσης θα γίνονταν πύρινα συντρίμμια. Ήταν η πρώτη, καταστροφική τροχιακή δοκιμαστική εκτόξευση του SpaceX Starship.
Μέσα σε δευτερόλεπτα από την εκτόξευση, η άγρια ώθηση του πυραύλου έσπασε το τσιμεντένιο μαξιλάρι στις εγκαταστάσεις Starbase του SpaceX, στέλνοντας τα συντρίμμια να πετάξουν μέχρι το Πορτ Ίζαμπελ, μια πόλη έξι μίλια μακριά. Ο πύραυλος πήρε φωτιά. Λιγότερο από τέσσερα λεπτά μετά την εκτόξευση, άρχισε να πέφτει στον ουρανό και στη συνέχεια εξερράγη.
Η Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Αεροπορίας καθήλωσε το Starship, εν αναμονή της έρευνας για την έκρηξη, αλλά ο πύραυλος μπορεί σύντομα να πετάξει ξανά. Στις 8 Σεπτεμβρίου, η FAA έκλεισε την έρευνά της, αναφέροντας 63 διορθωτικές ενέργειες που θα έπρεπε να κάνει η SpaceX πριν από τη δεύτερη απόπειρά της να στείλει το Starship σε τροχιά.
«Η FAA έχει εξουσιοδότηση έγκρισης για όλες τις εμπορικές εκκινήσεις, και έτσι είναι αυτές που χορηγούν άδειες εκκίνησης στις εταιρείες», λέει
Wendy Whitman Cobb
, εμπειρογνώμονας διαστημικής πολιτικής και εκπαιδευτής στη Σχολή Προηγμένων Αεροπορικών και Διαστημικών Σπουδών της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ. «Κάθε φορά που κάτι ανατινάζεται, θέλουν να μάθουν γιατί. Γιατί θέλουν να βεβαιωθούν ότι είναι ασφαλές όχι μόνο να ανέβουν, αλλά και ότι δεν πρόκειται να βλάψουν κανέναν στο έδαφος».
Η SpaceX θα πρέπει να αποδείξει στην FAA ότι η εταιρεία έχει ολοκληρώσει επιτυχώς αυτές τις 63 διορθωτικές ενέργειες και στη συνέχεια να υποβάλει αίτηση για τροποποιημένη άδεια εκτόξευσης. «Από τη στιγμή που αυτό χορηγηθεί, θεωρητικά μπορούν να ανέβουν όποτε θέλουν», λέει ο Whitman Cobb. Ούτε η FAA ούτε η SpaceX έχουν πει δημόσια ποιες είναι αυτές οι διορθώσεις. Αλλά οι ενέργειες προφανώς αντιμετωπίζουν τις αποτυχίες της εκτόξευσης του Απριλίου.
Υπάρχουν πολλά που οδηγούν στην επιτυχία του Starship. Είναι το κλειδί για την επέκταση της εκτόξευσης του SpaceX και των επιχειρήσεων δορυφόρων Starlink. Η NASA σχεδιάζει να επιστρέψει ανθρώπους στη Σελήνη το 2025 με α
τροποποιημένο Starship
ως το σεληνιακό όχημα προσγείωσης στην αποστολή Artemis III. Εάν η SpaceX μπορέσει να διορθώσει τα προβλήματα – και ο Whitman Cobb και άλλοι ειδικοί πιστεύουν ότι είναι πιθανό – η εταιρεία μπορεί να θέσει ξανά σε τροχιά το πρόγραμμα πυραύλων της και το πρόγραμμα της NASA για το φεγγάρι. Αυτή η έρευνα θα μπορούσε επίσης να παρέχει πληροφορίες σχετικά με την
κατασκευή
της βάσης εκτόξευσης που θα μπορούσε μια μέρα να βοηθήσει τους αστροναύτες που ταξιδεύουν από και προς το φεγγάρι.
Αποτυχίες εκκίνησης
Το Starship, παρόλο που δεν έχει φτάσει ακόμη σε τροχιά, κατέχει τον τίτλο του πιο ισχυρού πύραυλου που έχει εκτοξευθεί ποτέ – ένα υπερθετικό που πήρε από τον σοβιετικό πύραυλο N1. Το πρώτο στάδιο N1 παρήχθη για να τροφοδοτήσει τους Σοβιετικούς κοσμοναύτες στο φεγγάρι
10,2 εκατομμύρια λίρες
της ώθησης. Το Starship έχει δύο στάδια στη «στοίβα» του. το πρώτο στάδιο μόνο, το Super Heavy Booster, παράγει
16,7 εκατομμύρια λίρες
της ώθησης.
Αυτή η δύναμη που σπάει ρεκόρ είναι ο λόγος που ήταν παράξενο το γεγονός ότι η SpaceX επέλεξε να εκτοξεύσει το Starship από μια τσιμεντένια εξέδρα εκτόξευσης χωρίς χαρακτηριστικά όπως φλόγες. Αυτά τα αυλάκια έχουν σχεδιαστεί για να εκτρέπουν το λοφίο ενός πυραύλου μακριά από το μαξιλάρι και το ίδιο το όχημα. Η SpaceX θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιήσει ένα σύστημα κατακλυσμού νερού για να πλημμυρίσει το μαξιλάρι για να μετριάσει τη θερμότητα και τα
ακουστικά
κρουστικά κύματα των κινητήρων πυραύλων.
[Related: SpaceX’s
Falcon
Heavy launches have been a slow burn—for an interesting reason]
«Κανονικά δεν θα εκτοξεύατε έναν πύραυλο με τόση ώθηση χωρίς να έχετε έναν καλύτερα σχεδιασμένο ενεργό μετριασμό του λοφίου στο περιβάλλον εκτόξευσης. Επειδή ανησυχείτε για τη θερμότητα και τις δυναμικές δυνάμεις των υλικών που σπάνε το λοφίο και δημιουργούν εκτοξεύσεις», λέει ο φυσικός του Πανεπιστημίου της Κεντρικής Φλόριντα.
Φίλιπ Μέτζγκερ
. «Αν η εκτίναξη είχε χτυπήσει το όχημα εκτόξευσης με τρόπο που να προκαλούσε την έκρηξη του πύραυλου ενώ βρισκόταν ακόμα κοντά στον πύργο, θα μπορούσε να είχε καταστρέψει πολλές υποδομές που θα χρειαζόταν πολύς χρόνος για να ξαναχτιστεί».
Όπως ήταν, η εκτόξευση του Απριλίου διέλυσε την εξέδρα εκτόξευσης και έσκαψε έναν κρατήρα «περίπου τόσο βαθιά όσο ένα σπίτι», λέει.
Μαθήματα για το φεγγάρι
Ο Metzger έχει μελετήσει την εκτόξευση του Starship και αυτή τη στιγμή γράφει μια εργασία για τα
αποτελέσματα
. Θέλει να καταλάβει τι πήγε στραβά—επειδή ο τρόπος με τον οποίο απέτυχαν τα πράγματα είναι σημαντικός για το σχεδιασμό μελλοντικών πυραύλων και επιφανειών προσγείωσης στο φεγγάρι ή σε άλλα ουράνια σώματα.
Οι περισσότερες ιδέες για ένα σεληνιακό μαξιλάρι προσγείωσης χρησιμοποιούν απλώς επίπεδο σκυρόδεμα. «Δεν υπάρχει εκτροπέας φλόγας, ούτε τάφρο φλόγας, ούτε νερό», λέει ο Metzger. «Αποφάσισα μόνο και μόνο λόγω της καθαρής διασκέδασης της επίλυσης της φυσικής, αλλά και λόγω του τι θα μπορούσαμε να μάθουμε για τα σεληνιακά επιθέματα προσγείωσης, ότι επρόκειτο να το πάρω αυτό στα σοβαρά».
Αυτό που βρήκε ήταν ότι κομμάτια σκυροδέματος από το μαξιλάρι της Μπόκα Τσίκα πετάχτηκαν μακριά με ταχύτητα πάνω από 200 μίλια την ώρα. Ένα σύννεφο ζεστού υδρατμού και διοξειδίου του άνθρακα, που δημιουργήθηκε από τους κινητήρες Raptor του Starship που καίνε μεθάνιο και υγρό οξυγόνο, ύψωσε την άμμο προς τον ουρανό και το μετέφερε στο Port Isobel. Ο Metgzer συνειδητοποίησε ότι η διαδικασία πρέπει να ήταν παρόμοια με τον τρόπο που δημιουργείται πίεση σε ένα ηφαίστειο πριν από μια έκρηξη.
«Η μόνη εξήγηση που μπορούσαμε να βρούμε ήταν ότι το σημείο προσγείωσης έσπασε και η υψηλή πίεση της ώθησης οδήγησε το αέριο μέσα από τις ρωγμές», λέει. Αυτή η αύξηση της πίεσης κάτω από το μαξιλάρι μέχρι να εκραγεί. Τα σεληνιακά επιθέματα προσγείωσης πρέπει να σχεδιαστούν για να αποφευχθεί αυτό το πρόβλημα, λέει, προσθέτοντας οπές εξαερισμού για τη διαφυγή αερίων ή κατασκευάζοντας ισχυρότερα επιθέματα που αντιστέκονται στη θραύση.
[Related: DOJ is suing SpaceX for years of workplace discrimination]
Αυτό θα μπορούσε να είναι δύσκολο στο φεγγάρι, όπου η βαριά κατασκευή θα παρεμποδιστεί από την έλλειψη πόρων, μηχανημάτων και ατμόσφαιρας. Αλλά στη Γη, το SpaceX μπορεί να έχει μια λύση—μια χαλύβδινη πλάκα που ψύχεται ενεργά με νερό για να μην λιώσει κατά την εκτόξευση πυραύλου.
«Είναι πραγματικά μια υπέροχη ιδέα», λέει ο Metzger. «Αν οι μηχανικοί τους το έκαναν σωστά, θα έπρεπε να είναι μια πλήρης λύση στο πρόβλημα».
Όσο για την αποφυγή της ανατίναξης του επόμενου Starship στον ουρανό, η SpaceX λέει ότι διαπίστωσε ότι το καύσιμο που είχε διαρρεύσει είχε αναφλεγεί μέσα στο Super Heavy Booster. Οι
πυρκαγιές
που προέκυψαν έκοψαν τον ενισχυτή από τον υπολογιστή που καθοδηγούσε την πτήση του, με αποτέλεσμα ο πύραυλος να πέσει και στη συνέχεια να εκραγεί, σύμφωνα με
μια ενημέρωση
στην ιστοσελίδα της. Η εταιρεία έχει «επεκτείνει σημαντικά το προϋπάρχον σύστημα πυρόσβεσης της Super Heavy προκειμένου να μετριάσει τις μελλοντικές πυρκαγιές στον χώρο του κινητήρα», λέει η εταιρεία.
Επόμενες κινήσεις
Ενώ ούτε η FAA ούτε η SpaceX έχουν πει πού βρίσκονται στη διαδικασία οι δύο, ο ιδρυτής της SpaceX Elon Musk πρότεινε ότι η εταιρεία του έχει ολοκληρώσει τις διορθωτικές εργασίες.
tweeting
στις 5 Σεπτεμβρίου, πριν από την ανακοίνωση της FAA, ότι «Το Starship είναι έτοιμο να ξεκινήσει, εν αναμονή της έγκρισης της άδειας FAA».
Εάν η μπάλα είναι πραγματικά στο γήπεδο της FAA και η ρυθμιστική αρχή απλώς αναθεωρεί τη δουλειά που έχει κάνει η SpaceX, «δεν νομίζω ότι θα χρειαστούν περισσότερες από μερικές εβδομάδες», λέει ο Whitman Cobbs. «Αυτή θα ήταν η καλύτερη εικασία μου». Αν συμβαίνει αυτό, σημειώνει, τότε το SpaceX και η FAA έχουν κινηθεί με εξαιρετική ταχύτητα για να ετοιμάσουν το Starship για άλλη μια προσπάθεια εκτόξευσης. Η Whitman Cobb αντιπαραβάλλει τη SpaceX με τον ανταγωνιστή της Blue Origin, του οποίου ο πύραυλος New Shepard παραμένει προσγειωμένος περισσότερο από ένα χρόνο μετά από
αποτυχημένη εκτόξευση
στις 12 Σεπτεμβρίου 2022. Η Blue Origin είναι «ακόμα σε λειτουργία έρευνας της FAA και δεν μπόρεσε να ξεκινήσει», λέει. “Δεν έχουν ακόμη υποβάλει αίτηση για τροποποιημένη άδεια εκκίνησης.”
Ωστόσο, η γρήγορη επανεπεξεργασία του Starship και της εξέδρας εκτόξευσης του δεν εγγυάται ότι η επόμενη προσπάθεια εκτόξευσης θα πάει άψογα. Αλλά ο Whitman Cobb σημειώνει ότι η SpaceX ήταν πιο πρόθυμη από τη NASA ή άλλους κατασκευαστές πυραύλων να δοκιμάσει νέα διαστημόπλοια, να τα παρακολουθήσει να αποτυγχάνουν και να κάνουν γρήγορα αλλαγές. Το όγδοο πρωτότυπο Starship καταστράφηκε σε ένα πύρινο belly flop κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής σε μεγάλο υψόμετρο τον Δεκέμβριο του 2020, για παράδειγμα, αλλά η εταιρεία πίεσε.
«Δεδομένης της ικανότητας της SpaceX να πετύχει και να αποδείξει ότι οι επικριτές της κάνουν λάθος τα τελευταία χρόνια, δεν έχω στοιχεία που να πιστεύουν ότι δεν θα μπορούσαν να κάνουν αυτό το έργο», λέει.
Ο Metzger σημειώνει επίσης ότι ο υπεύθυνος για να ετοιμάσει το Starship να ξαναπετάξει είναι
William Gerstenmaier
που, πριν
συμμετοχή στο SpaceX
το 2020, ήταν πρώην συνεργάτης διαχειριστής για την Ανθρώπινη Εξερεύνηση και Επιχειρήσεις στη NASA. “Ο Gerstenmaier είναι ένας θρύλος στη διαστημική κοινότητα”, λέει ο Metzger. «Είναι σε πολύ καλά χέρια. Δεν ξέρω αν υπάρχει κάποιος καλύτερος στον κόσμο από τον Bill Gerstenmaier για να διαχειριστεί ένα τέτοιο έργο».