Wiem, że wielu z Was podobnie jak ja bardzo kibicuje ekipie SpaceX. Nie mniej jeśli to zapatrywanie w SpaceX jest pozbawione krytycyzmu, to zachęcam do przerwania w tym momencie lektury i wyjścia na spacer, wyprowadzenia psa, krokodyla lub cokolwiek innego. Niech nie zmyli Was także tytuł dzisiejszego tekstu, nawet mimo celowo zawartej w nim tezy, bo padnie dziś trochę słów, za które ślepo wpatrzeni w SpaceX mogą się trochę obrazić, podobnie jak swego czasu bezkrytycznie zapatrzeni w NASA za moje przemyślenia o SLS. I zapewniam, że słowa, które padną w żadnym wypadku nie kłócą się z tytułem wpisu, co postaram się wyjaśnić.
Dokładnie przed miesiącem, 20 kwietnia SpaceX dokonało pierwszego testu zintegrowanego systemu Super Heavy (booster, B7, rakieta, pierwszy człon) i Starship (statek, S24, drugi człon). Podaję od razu różne określenia, bo są one stosowalne zamiennie, na wszelki wypadek aby różne nazwy przewijające się w tekście były zrozumiałe w każdym zdaniu i dowolnym kontekście. Start odbył się przy drugiej próbie po tym, jak pierwsza w poniedziałek 17 kwietnia została odwołana na kilka minut przed wystrzeleniem z powodu wykrycia usterki – zamrożenia jednego z zaworów paliwa w Super Heavy, przez co pojawiła się trudność w utrzymywaniu właściwego ciśnienia paliwa.
Usterka ta oficjalnie była jedyną przyczyną, dla której kontrola lotu nie wydała zgody na start, co z jednej strony było powodem dużego rozczarowania zwłaszcza ze strony obserwatorów specjalnie przybyłych w okolice bazy Starbase w Boca Chica w Teksasie tuż nad Zatoką Meksykańską, ale z drugiej strony dawały bardzo duże nadzieje na pomyślność już drugiej próby startu. Wszystkie bowiem procedury przewidziane w toku odliczania, na czele z tankowaniem obu członów rakiety ciekłym metanem i ciekłym tlenem przebiegły podręcznikowo i dały do zrozumienia, że SpaceX ma opracowany harmonogram prac przedstartowych praktycznie na ostatni guzik – imponująca sprawność jak na fakt, że mamy do czynienia z debiutem takiej rakiety i czynieniem wielu rzeczy przed startem po raz pierwszy.
Rzeczywiście, druga próba doszła do skutku, choć nie obyło się bez jeszcze silniejszych emocji w końcowej sekwencji odliczania. Gdy zegar dobił do punktu T -40 sekund kontrola zdecydowała o wstrzymaniu odliczania z powodu wykrycia ponownego problemu z ciśnieniem paliwa w boosterze. Tym razem jednak po serii napraw w dniach po odwołaniu startu i zdobyciu doświadczenia, problem udało się sprawnie zażegnać – już dwie minuty po wstrzymaniu odliczania poinformowano, że za moment zostanie ono wznowione po ostatecznej weryfikacji gotowości wszystkich systemów.
O godz. 15:33 CEST uruchomiono najbardziej skomplikowany system silników rakietowych, jaki kiedykolwiek stworzono. 33 silniki Raptor docelowo generujące łącznie blisko 7500 ton ciągu rozpoczęły pracę i po kilku sekundach 120-metrowy kolos z rykiem silników powoli zaczął podnosić się z platformy startowej OLM (Orbital Launch Mount). Najpotężniejsza i największa w historii rakieta nośna opuściła wyrzutnię rozpoczynając tak wyczekiwany od ponad trzech lat test, ustanawiając w tym momencie nowy rekord w zestawieniu największych rakiet skonstruowanych przez człowieka, które wzbiły się w niebo.
Po lewej: potężny Super Heavy/Starship odrywa się od wyrzutni i rozpoczyna lot testowy IFT. Credit: Max Evans. Po prawej: 3 kadry na startującą nową największą rakietę na świecie. Credit: Spacex
Niestety szybko po zapłonie Super Heavy zaczęło dochodzić do serii wydarzeń, których nie można było nazwać pożądanymi. Na przekazie transmisji SpaceX, który umożliwiał widzom śledzenie nie tylko prędkości i wysokości, ale także nachylenia rakiety i sprawności poszczególnych silników, można było zauważyć, że od samego początku 3 silniki się wyłączył. Wyrzutnię startową w czasie około T+15 sekund ten gigant opuszczał z pewnym odchyleniem od pionu i na pracy 30 silników z 33 jednostek całego systemu i niestety nie był to koniec problemów.
Zapis z oficjalnej transmisji startu. Po lewej czas T +16 sekund - tuż po opuszczeniu wieży startowej 3 z 30 silników nie działają. Po prawej: T +29 sekund, eksplozja jednej z dwóch jednostek HPU odpowiadającej za sterowanie kierunkiem ciągu 13 silników wewnętrznych i odłamki tuż przy silnikach powstałe po wybuchu HPU. Credit: SpaceX
W półtorej minuty padły kolejne 3 silniki, co sprawia, że przed ukończeniem drugiej minuty wznoszenia rakieta była pozbawiona prawie 19% wszystkich silników – to już poważna strata, a z powodu umiejscowienia niedziałających jednostek głównie po jednej stronie sekcji silników - mogąca powodować bardzo nierównomiernie rozłożony ciąg, czego konsekwencją może być wprawianie całości w rotację lub koziołkowanie (które nadeszło później) o ile pozostałe jednostki nie są w stanie wyrównać lotu ciągiem o dostatecznej sile i wektorze.
Prócz awarii silników dało się zauważyć eksplozję jednostki HPU (zasilacza hydraulicznego) zapewniającego zasilanie hydrauliczne dla systemu TVC (sterowanie wektorem ciągu) dla 13 wewnętrznych silników, których test sterowności mogliśmy oglądać 2 minuty przed startem. Na boosterze B7 były 2 takie jednostki HPU, a eksplozja jednej z nich nastąpiła w czasie T +29 sekund (drugie zdjęcie wyżej), po której można było zobaczyć nową porcję odłamków odpadających od spodu rakiety nieopodal silników. Utrata HPU doprowadza do sytuacji, że wewnętrzne silniki mimo, że pracowały normalnie (poza jednym) tracą zdolność sterowania kierunkiem ciągu dla ustabilizowania lotu rakiety – to anomalia dotkliwa tym bardziej, im później zachodzi potrzeba kontrolowania wektora ciągu, wraz z przejściem rakiety w bardziej rozrzedzone warstwy atmosfery gdy nie działają już na nią żadne lub niewielkie opory aerodynamiczne. To tym bardziej ułatwia zaistnienie niechcianej rotacji całości.
Wielu obawiało się fazy MaxQ – okresu kilkunastu sekund wznoszenia zaczynającego się niecałą minutę po starcie, gdy na rakietę działają największe opory powietrza i obciążenia strukturalne – na co składa się nałożenie dwóch czynników: etapu pokonywania najgęstszych warstw atmosfery przy jednocześnie maksymalnej prędkości i przełamywaniu bariery dźwięku. Szczęśliwie do katastrofy na tym etapie nie doszło – choć rakieta pokonywała go przy już 5 niepracujących silnikach.
Zapis z oficjalnej transmisji startu z punktu T +1 minuta 9 sekund oraz T +1 minuta 17 sekund. To finał faza MaxQ, którą Starship pokonywał przy już 5 niepracujących silnikach. Credit: SpaceX
Po T +2 minuty Super Heavy wszedł w już bardziej rozrzedzone warstwy atmosfery, ale przy nie działających już 6 silnikach ich ciąg musiał zacząć rozkładać się jeszcze bardziej nierównomiernie, co w połączeniu z utratą sterowności 13 silników wewnętrznych po eksplozji HPU w T +29 sekund uniemożliwiło komputerom pokładowym zapanowanie nad trajektorią. W T+2 minuty 49 sekund powinno było nastąpić wyłączenie wszystkich silników („MECO”), a 3 sekundy później odrzucenie Super Heavy poprzedzające o 5 sekund zapłon 6 silników Starshipa. Nie doszło ani do MECO ani do separacji pierwszego członu. Cała konstrukcja wznosiła się w dotychczasowej konfiguracji, a przez fakt utraty sterowności i przekroczenia 30 km wysokości gdzie atmosfera jest już rozrzedzona, 120-metrowy gigant zaczął schodzić z wymaganej trajektorii i wpadł w rotację.
Zapis z oficjalnej transmisji startu z punktu T+2 minuty 51 sekund i T+3 minuty 21 sekund. W pierwszym kadrze mijają 2 sekundy od planowanej separacji Super Heavy, gdy rakieta jest już wyraźnie poza trajektorią; na drugim kadrze moment maksymalnej wysokości 39 km i dalsza rotacja całej rakiety. Credit: SpaceX
Przez kolejnych 70 sekund cała konstrukcja w niekontrolowany sposób kontynuowała obracanie dochodząc do maksimum wysokości 39 km w czasie T+3 minuty 8 sekund, którą utrzymała do T+3 minuty 21 sekund, po czym całość zaczęła opadać nadal rotując. W czasie T +3 minuty 59 sekund i T+4 minuty 1 sekunda na wysokości 29-30 km za pomocą ładunków wybuchowych systemu FTS (Flight Termination System) nastąpiła detonacja rakiety Super Heavy i statku Starship.
W jego przypadku eksplozji uległa całość wtłoczonego ciekłego metanu i ciekłego tlenu, gdyż przez brak separacji pierwszego członu statek nie miał okazji uruchomić swoich silników by rozpocząć spalanie paliwa - stąd druga detonacja (Starshipa) stworzyła w powietrzu wyraźnie większą eksplozję od wcześniejszej o 2 sekundy detonacji prawie pustego już boostera Super Heavy. Detonacji dokonano przy bezpiecznym pułapie i silnym oddaleniu od lądu nad Zatoką Meksykańską, stąd nie było tu istotnego zagrożenia dla bezpieczeństwa publicznego. Federalna Agencja Lotnictwa (FAA) oczywiście uziemiła projekt po tym teście, co nie jest niczym niespodziewanym w wyniku eksplozji rakiety, ale z pewnych względów uzyskanie ponownej zgody na lot może nie być tak łatwe do uzyskania.
Zapis z oficjalnej transmisji startu z punktu T +3 minuty 59 sekund z detonacji Super Heavy i z T+4 minuty 2 sekundy tuż po detonacji Starshipa. Od momentu osiągnięcia najwyższego pułapu do detonacji baterii FTS rakieta zdążyła obniżyć wysokość o blisko 10 km. Credit: SpaceX
Garść przemyśleń
Test IFT-1 traktuję za sukces z bardzo poważnymi obawami. Za największy plus wpływający na tytuł felietonu bez wątpliwości uznaję fakt, że ten kolos w ogóle ruszył i nie eksplodował podczas odpalenia silników na wyrzutni, zwłaszcza gdy za moment przejdziemy do tego co te silniki dokonały. To był najgorszy możliwy scenariusz – wybuch takiej ilości paliwa w konstrukcji mierzącej 120 metrów wysokości i 9 metrów średnicy musiałby poskutkować kompletną destrukcją wieży startowej, poważnymi zniszczeniami platformy OLM, potencjalnie bazą Starbase stając się wydarzeniem o wręcz kataklizmowym charakterze i bardzo wysokim stopniu ryzyka dla bezpieczeństwa publicznego. Takie wydarzenie pozbawiłoby SpaceX szansy na szybkie ponawianie prób i udoskonalanie koncepcji.
Tak się na szczęście nie stało – rakieta nie tylko nie wybuchła, ale też pomyślnie opuściła wyrzutnię. I to traktuję za największy wyczyn ekipy SpaceX, bo w tym miejscu dochodzimy do czegoś zarazem najbardziej druzgocącego.
Od początku pracy silników na transmisji i późniejszych nagraniach internautów mogliśmy widzieć deszcz odłamków i gruzu wystrzeliwujących spod rakiety wokoło niej na znaczną wysokość i odległość. Sądząc po ilości gruzu, czy raczej istnego „deszczu meteorytów” jaki wystąpił nawet kilkaset metrów od stanowiska startowego niszcząc m.in. zaparkowane zbyt blisko samochody sprawia, że jest czymś absolutnie niewiarygodnym, że w tym obłoku gruzów - tak - gruzów, a nie pary wodnej! - cała ta burza pyłowa i wszystkie odłamki betonu nie doprowadziły do natychmiastowego wybuchu rakiety jeszcze przed oderwaniem od OLM gdy silniki zaczęły pracę. Jeśli tyle gruzu dotarło setki metrów poza stanowisko startowe (nagranie poniżej) to nie chcę nawet myśleć o tym, co działo się bezpośrednio pod rakietą i jaka chmura odłamków produkowanych przez działanie takiej ilości Raptorów musiała powstać tuż pod sekcją silnikową.
"Deszcz meteorów" z kamery kilkaset metrów od stanowiska startowego. W 14 sekundzie nagrania widoczne zniszczenie samochodu, po 20 sekundzie główna część "bombardowania" trwająca praktycznie do końca nagrania. Credit: LabPadre
Późniejsze zdjęcia ukazały pod wyrzutnią… krater! Tak – Super Heavy wygenerował głęboki na kilka metrów krater, a betonowe nogi platformy OLM zniszczył aż do samych fundamentów i głęboko ukrytych stalowych zbrojeń. Choć wiele gruzu wyemitowano poza otoczenie OLM, to nie da się ukryć, że taka forma stanowiska startowego nie wróży nic dobrego dla silników i rakiety w kolejnych testach. Jest bardzo możliwe, że część z nich uległa natychmiastowemu uszkodzeniu właśnie z powodu pyłu lub odłamków, jakie lawinowo stały się produkowane z chwilą zapłonu silników w bezpośredniej ich bliskości. Warto tu sobie zdawać sprawę, że minęło niemal 10 sekund od ich zapłonu zanim rakieta zaczęła odrywać się od OLM, gdy można było odnieść wrażenie, że ta zdająca się trwać godzinami chwila w ogóle nie przynosi wyłaniania się Starshipa z ponad chmury gruzu i pyłu.
Po lewej: krater pod platformą startową OLM i zniszczenie betonowej konstrukcji do samych zbrojeń. Credit: Toby Li. Po prawej: stan OLM z innej perspektywy. Credit: Max Evans.
Po lewej: inne ujęcie na krater wytworzony zapłonem Super Heavy pod platformą OLM. Credit: LabPadre. Po prawej: wgniecenia zbiorników farmy paliwowej nieopodal stanowiska startowego, powstałe na skutek fali uderzeniowej po zapłonie silników rakiety Super Heavy. Credit: Max Evans.
Na nagraniach SpaceX w zwolnionym tempie z kamer umieszczonych na wieży startowej (poniżej) widać, że już w pierwszych sekundach wznoszenia, jeszcze przed opuszczeniem wieży, 3 silniki nie działają.
Pytanie na ile to zasługa chmury odłamków pod rakietą, a na ile sama natura Raptorów od początku będących kłopotliwymi w ujarzmianiu. Myślę, że tu SpaceX bezwzględnie musi dokonać koniecznych modyfikacji chcąc zrealizować plan dotarcia któregokolwiek Starshipa na orbitę przed końcem 2023 roku i że stanowisko startowe jest w tym momencie najsłabszym ogniwem całego projektu.
Start z kamery na wieży startowej - na jednym z ujęć (pierwsze) widoczne 3 niedziałające silniki Raptor jeszcze przed opuszczeniem wyrzutni. Niewykluczone, że tak nagła ich awaria może być efektem kontaktu z chmurą pyłu i gruzów powstałych pod platformą OLM, z którymi sekcja silnikowa rakiety mogła mieć wydłużony kontakt zanim zaczęła się wznosić. Od zapłonu Raptorów do pierwszego ruchu Starshipa minęło niemal 10 sekund. Credit: SpaceX
Prawdę napisawszy nawet nie wyobrażam sobie tolerowania czegoś takiego na czas misji operacyjnych, gdy loty testowe będą już ukończone. Nawet gdyby 99% odłamków i pyłu pod OLM emitowanych było daleko poza rakietę, jakiekolwiek ryzyko dostania się ich choćby w ograniczonej ilości do silników zwiększać będzie prawdopodobieństwo ich awarii lub wybuchów, jeśli nie od razu na wyrzutni to jakiś czas po rozpoczęciu wznoszenia, co i tak zdecydować musiałoby o niepowodzeniu wejścia na orbitę. Widać tu bardzo wyraźnie jak dotkliwym jest brak wodnego systemu tłumiącego na skalę znaną nam z wyrzutni na przykład w Centrum Kosmicznym Kennedy’ego (KSC), gdzie kilkanaście sekund przez zapłonem silników obojętnie jakiej rakiety, ale zwłaszcza najcięższych, wtłaczane są pod wyrzutnię tak niebotyczne ilości wody, przy których system kilkunastu spryskiwaczy zainstalowanych na OLM dla potrzeb Starshipa wydaje się mieć dosłownie zerowe znaczenie. Mam wrażenie, że te parę strumyków wody w OLM niczym z cewki kogoś cierpiącego na przerost prostaty - tylko „rozbawiły” rakietę, o ile w ogóle „zorientowała się ona”, że cokolwiek pod nią wytłumia pracę silników.
Wizualizacja pracy wodnego systemu tłumiącego w platformie OLM. Określenie "wodny system tłumiący" wydaje się jednak tutaj dużym nadużyciem - kilkanaście natrysków z niewielkim strumieniem wydaje się blednąć w zetknięciu z pracą 33 Raptorów rakiety Super Heavy. Skala działania takiego systemu spryskiwaczy jest nieporównywalnie słabsza od systemu wytłumiającego pod stanowiskami startowymi znanymi nam choćby z Centrum Kosmicznego Kennedy'ego na Florydzie, gdzie przed odpaleniem silników wtłaczane są pod rakietę olbrzymie ilości wody, skutkiem czego rakieta startuje w oparach pary wodnej, a nie chmurze pyłu i betonowego gruzu. Ponadto wyrzutnie w KSC posiadają tunele odprowadzające ciąg daleko poza stanowisko startowe, co pozwala zachować podgląd na startujące rakiety cały czas od zapłonu zanim jeszcze wzbiją się ponad obłok pary wodnej. To korzyść nie tylko technologiczna z perspektywy bezpieczeństwa rakiety, ale i praktyczna, pozwalająca obserwować zachowanie i stan rakiety w momencie zapłonu silników jeszcze zanim rozpocznie się wznoszenie. W przypadku OLM i Starshipa - żadna z tych koncepcji nie została zastosowana, co odbiło się efektami jak wyżej przytoczone w tym tekście. Credit: SpaceX
Rozumiem kwestię kosztów. Biorę pod uwagę także kwestię dotyczącą realiów prawnych w USA na uzyskanie pozwolenia budowy stanowiska startowego na kształt wyrzutni z Przylądka Canaveral, zwłaszcza przy tak niewdzięcznym rodzaju gruntów nad Zatoką Meksykańską, gdzie wysoki poziom wód gruntowych i ogólna bagnistość terenu taką budowę mogłyby uczynić wątpliwą. Nie mniej biorąc pod uwagę ciąg produkowany przez Super Heavy, który przecież od początku był dobrze znany pomysłodawcom projektu, trudno pojąć decyzję o startowaniu ze stanowiska, do stworzenia którego zrezygnowano z jakichkolwiek korytarzy odprowadzających ciąg na bok i pozbawionego choćby namiastki kurtyn wodnych jak pod wyrzutniami w KSC. Wspomniane spryskiwacze w OLM trudno nazwać nawet namiastką wodnych systemów tłumiących, bo przy zapłonie 33 Raptorów mogłoby ich równie dobrze nie być i efekt byłby ten sam.
Krótko kwitując ten aspekt: ekipa SpaceX jest ogromnymi szczęściarzami, że przy takim rodzaju stanowiska startowego i wygenerowanej chmurze gruzu docierającego setki metrów dalej, całość startująca w warunkach burzy pyłowej nie eksplodowała przed opuszczeniem wieży wywołując lokalny kataklizm.
Ale to zarazem świadectwo istnej pancerności Super Heavy i Starshipa, która pokazała jak wiele jest w stanie wytrzymać w tak skrajnie niekorzystnych warunkach - i choć koniec końców warunki te uniemożliwiły wejście na orbitę, to pozwoliły rakiecie na znacznie, naprawdę ZNACZNIE więcej lotu, niż ktokolwiek mógłby zakładać wiedząc wcześniej, co się wydarzy pod platformą startową podczas zapłonu z prawie 10 sekundowym traktowaniem betonowej konstrukcji 33 silnikami Raptor zanim rakieta w ogóle ruszy w górę.
Pocieszającym jest także fakt, że docelowo w misjach operacyjnych oraz kolejnych testach IFT boostery Super Heavy czekające na lot wykorzystywać będą elektryczny system dla sterowania wektorem ciągu silników zamiast hydraulicznego, który mógł zostać uszkodzony odłamkami by eksplodować w 29 sekundzie lotu. Zachowanie sterowności 13 wewnętrznych silników wydaje się więc w następnym teście bardziej pewne, co stworzyć powinno szerszy wachlarz możliwości sterowania kierunkiem ciągu i łatwiejszym stabilizowaniem orientacji rakiety, nawet gdyby niektóre silniki znowu wyłączały się przedwcześnie powodując nierównomierne rozkładanie ciągu. Teoretycznie.
Eksplozja jednostki HPU w T+29 sekund, odpowiadającej za sterowanie wektorem ciągu 13 silników wewnętrznych. Na boosterze B7 były dwie takie jednostki, utrata dowolnej oznacza utratę możliwości sterowania kierunkiem ciągu silników stanowiącym konieczną funkcję podczas nabierania wysokości dla zachowania właściwej trajektorii. Credit: SpaceX / Geoff
Następna rzecz: separacja Starshipa od Super Heavy. Niewłaściwa praca silników Raptor i utrata sterowności to jedna rzecz, ale odrzucenie zużytego boostera Super Heavy to rzecz już zupełnie inna, która w żadnym razie nie powinna być uzależniona od tej pierwszej. I pewnie nie jest (to znaczy mam taką nadzieję), ale wyglądało to zgoła odmiennie. To bardzo krytyczna kwestia z perspektywy bezpieczeństwa astronautów, gdyby w trakcie wznoszenia doszło do anomalii Super Heavy.
Jak wiemy, statek Starship nie ma systemu ratunkowego. W tym względzie konstrukcja SpaceX powtarza fatalny błąd, jaki dotykał przez 30 lat amerykańskie wahadłowce, z których załoga w razie anomalii nie mogła się ewakuować podczas startu w pierwszych 2 minutach pracy rakiet wspomagających na paliwo stałe. Jeśli w najbardziej niebezpiecznej fazie startu wydarzyłoby się coś złego, astronauci z promów kosmicznych nie mogli nic uczynić. Przyszłe załogi Starshipa, o ile jego koncepcja jaką dziś znamy jest ostateczna, będą skazane na to samo i to jedna z największych wad, jakich upatruję w pomyśle tej rakiety.
Nie wiem na ile brak udanej separacji Super Heavy był zamierzony. Niewykluczone, że SpaceX chciało przetestować możliwości całej konstrukcji w niekontrolowanej rotacji w prędkości naddźwiękowej, bo zebranie telemetrii w tak niestandardowej sytuacji może być na wagę złota, w jednej chwili dając większy zasób wiedzy co poprawić przed kolejnymi lotami, niż setki teoretycznych rozważań na papierze. Chciałbym, żeby tak było - że celowo nie dokonano separacji boostera. Jeśli jednak miałoby się okazać, że odrzucenia Super Heavy w T +2 minuty 49 sekund chciano dokonać, ale z jakichś powodów technicznych stała się ona niewykonalna, na przykład w wyniku jakichś uszkodzeń powstałych w kontakcie z chmurą gruzów na stanowisku startowym, to byłaby to rzecz straszna. Nie wiem, jaki był rzeczywisty powód kontynuowania przez ponad dodatkową minutę lotu całej konstrukcji, ale nie wyglądało to dobrze z perspektywy przyszłych lotów załogowych pod kątem możliwości ocalenia załogi w razie problemów z Super Heavy. Nikt przecież w razie anomalii nie będzie chciał myśleć o detonacji boostera, gdy zatankowany do pełna Starship z załogą wciąż jest na jego szczycie, tymczasem innej opcji nie będzie.
Podobnie jednak jak przy krytyce podejścia SpaceX do stanowiska startowego, tak i w kwestii separacji Super Heavy trzeba odnotować także tę lepszą stronę medalu. Jest nią pokazanie, że cała 120-metrowa konstrukcja jest rakietą BARDZO wytrzymałą. Pomimo anomalii z silnikami, eksplozji jednostki HPU sterowania wektorem ciągu i niekontrolowaną rotacją trwającą ponad minutę – Starship i Super Heavy pozostały w integralnej konfiguracji nie ulegając rozerwaniu i zniszczeniu, co jest równie zachwycające jak fakt, że rakiety nie zniszczyła od razu chmura gruzowiska i pyłu w pierwszych sekundach, gdy całość jeszcze nie odrywała się od wyrzutni.
Naprawdę - myślę, że gdyby ktokolwiek przed startem miał świadomość ile odłamków powstanie z chwilą zapłonu Super Heavy, jak daleko one dotrą i jakim „deszczem meteorytów” się staną dla otoczenia stanowiska startowego – nikt nie wierzyłby, że coś takiego nie wpłynie natychmiastowo i w sposób katastrofalny na stojącą na platformie OLM rakietę, zwłaszcza jej 33 silniki. A że całe to 120-metrowe monstrum wytrzyma kilkadziesiąt sekund koziołkowania przy naddźwiękowej prędkości ponad 2100 km/godz. na pułapie 30-40 km nad Ziemią nie ulegając rozerwaniu i samoistnej eksplozji – tym bardziej mało kto by uwierzył. Miejmy w tym miejscu świadomość, że Super Heavy/Starship nie eksplodowały same z siebie, jak może wynikać z nagłówkowych informacji w różnych mediach, ale zostały zdetonowane celowo przez kontrolę lotu ze względów bezpieczeństwa, gdy już stało się jasne, że opadają i nie ma szans na kontynuowanie lotu. Jednym zdaniem, to bardzo obiecująca pod względem wytrzymałościowym konstrukcja.
Jedno z nieoficjalnych nagrań startu z momentu pokonywania fazy MaxQ i pierwszych chwil wpadania rakiety w niezamierzoną rotację na wyższym pułapie. Credit: Michael Baylor.
Tak wytrzymała, że nawet system destrukcji FTS nie był w stanie natychmiastowo dokonać tego, do czego został stworzony i na rakiecie zainstalowany. Z amatorskich nagrań - najciekawszym bez wątpienia to wideo, widać, że w momencie detonacji FTS rakieta nie ulega rozerwaniu - ładunki wybuchowe jedynie formują dziury w boosterze i Starshipie, przez które rozpoczyna się wyciek paliwa (11 minuta - detonacja FTS w Starshipie, 11 minuta 2 sekunda - w boosterze). Przez kolejną minutę rakieta opada do ostatecznej eksplozji - 12 minuta. Nie doczekaliśmy się do dnia dzisiejszego jakichś skonkretyzowanych informacji co do tego, czy problemem była zbyt niewielka ilość materiałów wybuchowych w stosunku do mocarnej jak się okazało konstrukcji rakiety czy zbyt opóźniona reakcja systemu skutkująca zniszczeniem całości ponad minutę po czasie.
Bez względu jednak na odpowiedź, sposób zadziałania FTS wydaje się drugim po wyrzutni najsłabszym ogniwem pierwszego testu Super Heavy/Starshipa, wymagającym bezwzględnego udoskonalenia. W tym względzie znów SpaceX miało dużo szczęścia, że rakieta była ponad 30 km nad Ziemią. W hipotetycznej sytuacji zejścia rakiety z trajektorii już kilkanaście sekund po starcie i przykładowo - rozpoczęciu kierowania się jej w stronę widzów nieopodal bazy Starbase - kilkudziesięciosekundowa zwłoka w detonacji rakiety po uruchomieniu FTS doprowadziłaby do ogromnej tragedii skutkując tym, że Starship dawno zdążyłby się wbić w turystów zanim system destrukcji dokonałby detonacji w bezpiecznej od ludzi odległości. Kwestia systemu FTS jest więc jednym z elementów bezpieczeństwa, który w teście IFT-1 nie spełnił swojej funkcji na sposób, jakiego się od niego oczekuje.
Kilka sekund po aktywowaniu systemu destrukcji FTS rakieta zamiast ulec zniszczeniu nadal ma się świetnie. Ładunki wybuchowe FTS jedynie wybiły dziury w boosterze (większa na grafice) i statku Starship, przez które rozpoczęło wyciekać paliwo, ale ostateczna eksplozja nastąpiła ponad minutę później. Gdyby do podobnej sytuacji wymuszającej detonację rakiety doszło przy niewielkim pułapie krótko po starcie, tak duży czas między aktywacją FTS a zniszczeniem rakiety wiązałby się z olbrzymim niebezpieczeństwem dla ludności obserwującej start z okolic Starbase. Credit: Everday Astronaut.
No i kwestia silników. Raptory od początku są dla SpaceX bardzo problematyczne. To nowatorska konstrukcja, opierająca się o spalanie ciekłego metanu, ciekłego tlenu w roli utleniacza, zapewniająca bardzo silny ciąg na poziomie 2,4 MN w próżni w porównaniu do 0,8 MN dla silników Merlin stosowanych w rakietach Falcon 9 i Falcon Heavy, a wszystko dla stworzenia możliwości wynoszenia bezprecedensowej masy ładunków i w konsekwencji spadku cen za wystrzelenie każdego kilograma w przestrzeń kosmiczną. Niestety kwestia jednoczesnej pracy aż 33 silników obok siebie jest od początku jedną z najbardziej kłopotliwych, przywołującą na myśl radzieckie rakiety N1, które 4 razy próbowały osiągnąć orbitę w latach 60. XX wieku i ani razu tego nie dokonały - w zamian za to jedna z nich stała się sprawczynią jednej z największych eksplozji stworzonych przez człowieka, a nie będących bombą atomową.
Olbrzymia energia, wibracje, wzajemne oddziaływanie jednych jednostek na drugie, trudności w dławieniu ciągu etc. przekłada się na taki stopień skomplikowania systemu napędowego i kłopot w jego ujarzmianiu, że może się to stać największą kulą u nogi dla całej konstrukcji. Od początku SpaceX dokonało licznych prac i modyfikacji Raptorów, ale pierwszy test IFT pokazał, że nadal są one bardzo podatne na wyłączanie się. Pytanie jednak na ile są już dopracowane (bo może są już całkiem nieźle opanowane) a na ile mogły w locie testowym zawieść oczekiwania z innych względów, zwłaszcza z powodu startu w "burzy pyłowej" i wspomnianego kontaktu z chmurą odłamków przy zapłonie, czy też na skutek sąsiedztwa innych silników, z których każdy w jakimś stopniu oddziałuje na pobliskie jednostki poddając je wstrząsom, wibracjom, wzmożonej temperaturze i ogólnie ekstremalnym warunkom powodującym skłonność do przedwczesnego kończenia pracy.
Pierwsze kilkanaście sekund starty rakiety Super Heavy ze statkiem Starship z perspektywy drona nad bazą Starbase w Boca Chica. Credit: SpaceX
Kończąc i podsumowując, jak widzę w punktach co dał wszystkim pierwszy test IFT:
Powiązane:
f t yt Bądź na bieżąco z tekstami, zapowiedziami, alarmami zorzowymi i wiele więcej - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze, subskrybuj materiały na kanale YouTube lub zapisz się do Newslettera.
Oprac. własne w oparciu o SpaceX, SpaceflightNow, NASASpaceFlight, PFA.
(Roman Makowiak) Widzę, że w artykule brakuje aktualizacji, które podał Elon Musk ok 2-3 dni po starcie w rozmowie na Twitterze. 3 niedziałające silniki na początku startu w ogóle nie zostały włączone. Elon przekazał, że nic nie zostało uszkodzone przez gruz spod wyrzutni oraz że żałują że S24B7 poleciał bez systemu wodnego rozpraszania energii - gdyby wiedzieli, że tak będzie to by nie poleciał, ale na naprawę tego przewidują 1-2 miesiące co już widać. FAA prowadzi śledztwo ws tego startu, ale to standardowa procedura podczas każdego lotu rakiety, gdzie misja nie przebiega od początku do końca. Elon powiedział też, że system FTS jest do naprawy gdyż nie zdał egzaminu - zadziałał 40 sekund (po jego włączeniu) za późno.
OdpowiedzUsuńDo separacji nie doszło, gdyż SS znajdował się za nisko i nie podjęto próby separacji. Z tym wbiciem się SS w turystów to przesada, już w kilkadziesiąt sekund po starcie SS był już nad oceanem w strefie zamkniętej.
Już teraz SpaceX przetestowało nowy system FTS na zbiorniku B6.1 podczas którego rozerwano zbiornik wzdłuż całego okręgu ringa. Widać też w Starbase wszystkie elementy wodnego systemu rozpraszania energii. Co do silników to kolejne silniki mają mieć też wzmocnioną osłonę. Starship i N1 to całkowicie różne technologie. N1 nie miała wysokiej klasy komputerów i oprogramowania, które należycie sterowałyby parametrami ciągu oraz innymi kontrolowanymi parametrami.
(Roman Makowiak) cd.
OdpowiedzUsuńPunkt 1 podsumowania pełna zgoda. Jest to dowód, że konstrukcja jest bardzo mocna i wystarczająco długo będzie w powietrzu by oddalić się od zaludnionego terenu. Czekamy na zakończenie budowy stalowej płyty i dodatkowych filarów fundamentowych wokół OLM. SpaceX jak i jego twórca lubią bardzo ryzykować. Z drugiej strony organizacja pracy i wdrażane technologie oraz same metody pracy pozwalają mieć prawie 100% pewność, że czas do kolejnego lotu testowego będzie bardzo krótki.
Elon podkreślał też wcześniej, że loty załogowe odbędą się najwcześniej po ok 200 lotach Starship więc na razie jesteśmy po 1-szym locie. W tym roku SpaceX ma wydać na program Starship 2 mld $, została już zatrudniona firma do budowy drugiego stanowiska OLM w Starbase i naprawy obecnego. SpaceX pokazuje, że taki jest ich styl pracy i nie zatrzymają ich żadne niepowodzenia. Jak rakieta wybucha to daje ogromną ilość danych, które pozwalają ją ulepszyć.
Pkt 4 - separacja będzie testowana w 2 lub 3 teście. Teraz planem max było oderwanie się od wieży startowej co się udało. Separacji nie dokonano ze względu na zbyt mały pułap na jakiej był SS.
SpaceX nad silnikami pracuje cały czas - niby jest już 3 generacja silników Raptor. Wyprodukowali R2 tyle, że zaprzestają na razie ich produkcji bo mają ich za dużo i nie mają gdzie ich składować, ale podczas testu płyty wodnej był użyty niby Raptor 3. - tak ćwierkał Elon.
Produkcja SH i SS faktycznie idzie bardzo szybko, to ogromny plus. Mają dużą ilość pojazdów, którą mogą testować do granic możliwości, a to oznacza, że finalny Starship będzie o niebo lepszy od promów kosmicznych. Co do promów kosmicznych, to też warstwa ochronna płytek termicznych nie zawiodła w SS - odpadło podczas startu tylko kilka sztuk. - a prognozowano, że będą odlatywać całymi płatami. Nie jest źle - jesteśmy na dobrej drodze.
Pkt 7 - zbiorniki pionowe mają być zastąpione przez poziome zbiorniki podobne do tych metanowych. Ulepszenie fundamentów i umiejscowienie stalowej grubej bardzo płyty chłodzonej wodą powinno rozwiązać większość problemów z stanowiskiem startowym.
Pkt 8 - nowy system FTS jest już testowany. SpaceX pracuje bardzo szybko w wielu kwestiach i sama płyta i inne elementy potrzebne do kolejnego startu mogą być ukończone o wiele szybciej niż do końca roku. Śledząc wydarzenia z Starbase na Twitterze lub z innych mediów, których dziennikarze siedzą w Starbase cały czas wynika, że prace przebiegają bardzo szybko.
SpaceX już poprosił o częstotliwości radiowe na kolejne starty Starship NET 15 czerwca. Jednak jak pod koniec wakacji poleci kolejny Starship (testy ciśnieniowe ma już Ship 25) to będzie to dobry znak i dowód na to, że SpaceX naprawdę potrafi szybko wdrażać swoje pomysły co do Programu Starship i jego całej infrastruktury.
SpaceX pracuje szybko i ma stały kontakt i z NASA i z FAA. W SpaceX pracują naprawdę specjaliści z największego poziomu - w końcu mają wielki sukces rakiet F9 czy kapsuły Dragon. Wyniki SpX świadczą o tym, że ich podejście jest słuszne i daje dobre efekty w rozwoju.
(Roman Makowiak) cz3
OdpowiedzUsuńPkt 10 - Elon Musk w swojej aktualizacji wątku o Starship powiedział, że orbita zostanie osiągnięta w ciągu roku czyli do kwietnia 2024. Patrząc na ilość gotowych rakiet i statków SpaceX jak tylko uda się kolejny start z wyrzutni i będzie ona nieuszkodzona to kolejne starty faktycznie będzie mogło wykonywać co miesiąc lub nawet szybciej jeżeli będą w kolejce czekać jeszcze dodatkowe przetestowane egzemplarze. To nie SLS i Boeing by czekać cały rok na kolejny start i gotowy egzemplarz.
Patrząc na to jak szybko wybudowano wieże w Starbase i na Florydzie lub jak szybko wprowadzono tutaj poprawki, wiedząc też, że dla SpaceX pracuje ogromna ilość ludzi oraz firm w budowie Starbase można jednak zmienić zdanie. Trzeba na bieżąco śledzić to co tam się dzieje a naprawdę widać, że to jedyna firma, która ma takie możliwości i takie tempo.
W tym samym czasie trwają prace nad różnymi elementami całego systemu umożliwiającego start. Myślę, że wszystkie te działa zakończą się do połowy lipca i w sierpniu będzie na platformie gotowy kolejny zestaw Starship gotowy do lotu. FAA też jako organizacja zmienia swój tryb pracy widząc jak wiele startów rakiet jest dzięki SpaceX. Częstotliwość startów się zwiększa i zmienia się grafik prac specjalistów FAA. Z drugiej strony problemem wcześniej była ocena środowiskowa, która jest teraz ważna 5 lat. SpaceX wzmocni system FTS da więcej miejsc z ładunkami i to powinno wystarczyć. Ludność cywilna nie byłą zagrożona. Starship leciał w strefie zamkniętej i kilkanaście sekund po starcie był już nad oceanem.
Jestem dobrej myśli. Ale dziękuję też za fajny artykuł. O wiele bardziej stonowany niż inne artykuły w polskich mediach czy forach kosmicznych.
Jakby to powiedział Wąski - "Moim zdaniem,według mnie, kilka niedociągnięć jest." :D
OdpowiedzUsuńA idąc dalej Siarą: "Kilka? A gdzie tu są dociągnięcia..." ;)
Robert
Podobnie jak przedmówca dziękuję za stonowany tekst. Orzeźwiająca odmiana od większości materiałów w różnych źródłach, które były zwykle laurką dla Spacex.
OdpowiedzUsuńJednak tu się kończy moja zgoda z przedmówcą
Po lekturze sądziłem, że w całokształcie jest to zbyt optymistyczna ocena testu. Jednak po pierwszych komentarzach biję się w pierś przyznając że tekst jest mega obiektywny. Przepraszam za określenie- nie używam go by kogokolwiek urazić ale trudno mi powyższe komentarze odebrać inaczej jak fanbojską polemikę. Nawet nie tyle polemikę co próbę obrony wszystkiego co się da, gdyż zgoda jak widzę jest tylko tam gdzie Gospodarz też wystawia plusy dla SpaceX. Takie zgadzanie się z zachwytami i zarazem negowanie wszelkiej krytyki. W takich chwilach nie wiem czy bardziej mam przed sobą jedynie zbytnio nakręconego "fana" czy menadżera SpaceX usprawiedliwiającego wszystko przed dziennikarzami:) Podzielę się z tym jak to widzę. Z góry uprzedzam że to opinia podobnie jak w przypadku Gospodarza i przedmówcy (p.Romana) z pozycji trzymającego kciuki za Spacex.
Powiedzmy to sobie otwarcie. Spacex miało więcej szczęścia niż rozumu.
Dostali mega ostrzeżenie. Mówienie, że nie sądzili by z płytą pod OLM było tak źle więc zrobią tak jak zrobią bo mają taki a nie inny profil działania... dobry na wszystko tekst-wytrych powtarzany do znudzenia. Można by to zrozumieć właśnie od Boeinga albo innych partaczy. Nie od tak bogatych w wiedzę i doświadczenie ludzi Muska z założycielem włącznie, co to potrafią sadzać dwie rakiety pionowo jedna obok drugiej -vide Falcon Heavy, pokazują się w praktyce jako zawodowcy... Po czym odpalają gromko zapowiadany rekordowo mocarny system silników mając podejście jakby odpalali jakiegoś kapiszona...czy petardę hukową ze straganu za 2 złote. Nosz karwasz twarz !! Nie czepiam się że wiele rzeczy musiało nawalić. Od tego są testy. Tylko toporność tłumaczeń jest taka jakby robili pierwszy start od założenia firmy ! Odnośnie łatwych do przewidzenia skutków jakie wystąpiły ta toporność irytuje chyba najbardziej. W Spacex zrobili duże oczy jak pył i beton opadł chociaż z wielu stron dostawali głosy że tak to się skończy i będzie cud jak to nie walnie od razu. Przewidzenie do czego doprowadzi start takiej rakiety nad betonową płytą bez wody i tuneli było możliwe dla każdego z odrobinką zdrowego rozsądku. A na briefingach gadki szmatki że są dobrej myśli i dobrze jest jak jest no bo szybka iteracja, no bo działamy tak a nie inaczej no bo tamto itd. itp. Powiedzmy to sobie jasno platformy startowe zostały opracowane z kurtynami wodnymi i tunelami oddalającymi płomienie już kilka dekad temu i mają taką koncepcję nie bez powodu. A w Spacex totalna zlewka, liczenie na drapane i to przy najpotężniejszej rakiecie którą odpalają.
Nie podzielam jednak optymizmu Gospodarza że gdyby start był z sensownego stanowiska to całość osiągnęła by orbitę. Tych eksplozji podczas wznoszenia było znacznie więcej i myślę że wiele z nich mogło mieć inne przyczyny. Jeśli skupią się na samej wyrzutni zakładając że rakieta jest ogarnięta to w drugim teście też wieszczę niepowodzenie wejścia na orbitę.
c.d.n...
c.d. (nie chciało mi przyjąć komentarza w całości)
OdpowiedzUsuńKwestii z FTSem szkoda komentować. Czysty fart że rakieta była wysoko. Ale nie musiała być, a wtedy temat Starshipa kończy się może nawet kryminałem. Teza że cywile nie byli zagrożone bo rakieta już wysoko to teza baaaaardzo naciągana:) Samochody bezpieczne nie były na pewno i swoje oberwały a przecież nie parkowały pod Starshipem:)
Łatwo jest bronić Spacex po tym czego już dokonali. Ale półżartem no to gdyby moje autko było tym z nagrania...to adwokatów tezy jak fajnie i pięknie wszystko zagrało było by w internetach znacznie mniej ;) A wiadomo że Spacex swoim podejściem zgruchotało samochodów znacznie więcej niż ten z nagrania. I znów tylko czysty fart że mówimy o rzeczach martwych. Jeśli fragmenty betonu wielkości samochodu wystrzeliwują na ponad kilkadziesiąt metrów w górę a mniejsze bloki docierają do zatoki bombardując plażę daleko poza Starbase to tu nie ma pola do zarzucania przesadnego pesymizmu tylko pole do poprawy.
Chciałbym też zauważyć że cieszący się słusznie złą sławą azbest to małe miki w porównaniu z pyłem betonowym. Wyprodukowanie burzy betonowego pyłu nie jest rzeczą obojętną.
Przechył rakiety w trakcie opuszczania stołu... No ludzie :D Tu już fart fartem fart pogania. To był test z mega katastrofą o krok.
Ale na +pancerność boostera, +statku, +tankowanie bo to jednak nie taka błahostka wlać bez przecieków tyle paliwa w taką rakietę, +procedury przed lotem. Po tym jak rakieta się uniosła z chmury gruzu nieco bardziej uwierzyłem w możliwość startowania Starshipów z księżyca chociaż nadal nie przemawia do mnie taki pomysł. Ale to i tak daleka droga. Pierwszy test można uznać za udany jako test, ponieważ pozwolił zdobyć wiele informacji, ale nie jako sukces Starshipa czy OLM jako dopracowanych pomysłów.
Zbyszek