Ludzie od dawna spoglądali na nocne niebo i pragnęli je zbadać. Dziś żyjemy w czasach, gdy marzenia science-fiction poprzednich pokoleń urzeczywistniają się, a jedna bardzo duża rakieta prawdopodobnie wytyczy kierunek. Mówimy o statku kosmicznym SpaceX . Ten ogromny statek kosmiczny może być najnowszym – i najbardziej publicznym – z wielu przedsięwzięć przedsiębiorczych Elona Muska , ale ma potencjał, by dosłownie otworzyć bramę do gwiazd – i umieścić ludzi na Marsie .
Ale czym właściwie jest statek kosmiczny? I dlaczego wciąż eksploduje? Czy kiedykolwiek dotrze do Marsa?
Niektóre z tych pytań niewątpliwie nie pozwalają zasnąć w nocy Muskowi i być może cię też intrygują. Statek kosmiczny to fascynujący projekt, a poznanie go jest oświecającą i ożywczą perspektywą, gdy siedzimy nad przepaścią pierwszego lotu orbitalnego statku kosmicznego.
Podstawy statku kosmicznego
Jeśli widziałeś nagłówki o Starship, możesz być nieco zdezorientowany, co to jest – i jak duży będzie. „Statek kosmiczny ogólnie odnosi się do całego systemu [statek kosmiczny „Statek kosmiczny” i pierwszy stopień „Super ciężki” wielokrotnego użytku], chociaż niektórzy będą określać tylko górny stopień jako statek kosmiczny” – mówi dr Abhi Tripathi , dyrektor operacyjny misji w Space Sciences Laboratory na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Tripathi pracował również wcześniej zarówno w SpaceX, jak iw Johnson Space Center NASA.
Bez względu na to, jak to zdefiniujesz, statek kosmiczny jest duży. Statek kosmiczny wyższego stopnia ma wysokość 50 metrów i może przewozić od 100 do 150 ton (90 do 136 ton metrycznych) ładunku. Sama maszyna może wygenerować 3,2 miliona funtów ciągu, a to nic w porównaniu z wzmacniaczem pierwszego stopnia. Nazywana „Super Heavy”, nawiązująca do Falcon Heavy , ta część konfiguracji statku kosmicznego ma 69 metrów wysokości i może generować 17 milionów funtów ciągu. Oczywiste jest, że statek kosmiczny potrzebuje dużo energii, jeśli ma zabrać wszystko, czego potrzebujemy do następnego etapu eksploracji kosmosu przez ludzi.
Cele statku kosmicznego
Mówiąc o eksploracji kosmosu, możesz się zastanawiać, dlaczego Ziemia potrzebuje kombinacji rakiety i statku kosmicznego o tak dużej mocy. Według Tripathi statek kosmiczny ma trzy cele:
- jego krótkoterminowym celem jest tanie umieszczenie wielu satelitów Starlink na orbicie
- wypełnienie umowy Human Landing System (HLS) z NASA na powrót na Księżyc
- założenie stałej osady ludzkiej na Marsie
To ambitne ambicje jak na prywatną firmę, bo nawet dziesięciolecia finansowania NASA nie przyniosły podobnych celów do rzeczywistości.
Ale według SpaceX , Starship będzie w stanie:
- dostarczać zarówno ładunek, jak i ludzi do iz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
- być wykorzystywane do tworzenia baz wspierających przyszłą eksplorację kosmosu
- transportować duże ilości ładunków na Księżyc w celu badań i rozwoju lotów kosmicznych,
- przewozi ludzi na długie loty międzyplanetarne, aby budować miasta na Marsie
Ale „ostatecznym celem programu Starship jest stworzenie szybko i w pełni wielokrotnego użytku rakiety nośnej klasy ciężkiej”, mówi Tripathi. „Elon Musk stwierdził, że jego zdaniem jest to kluczowa innowacja potrzebna do uczynienia życia wieloplanetarnym. Wszystko, co robi SpaceX, jest środkiem do osiągnięcia tego celu”.
A słowo „szybki” jest kluczowe, gdy mówimy o prawdziwych celach projektu Starship. „Potrzebnych jest wiele szybkich premier” — wyjaśnia Tripathi. „Część „szybka” jest ważna, ponieważ tempo startu wymagane do wystrzelenia w kosmos wystarczającego tonażu, aby wykorzystać każde okno startowe na Marsa (w odstępie dwóch lat) znacznie przekracza możliwości obecnej (i najbardziej planowanej) technologii”.
Statek kosmiczny kontra system kosmiczny NASA
NASA od lat buduje jednocześnie własną wersję Starship i Super Heavy, zwaną Space Launch System (SLS). SLS faktycznie wyprzedza Starship w rozwoju, chociaż prawdopodobnie Musk miał taki pomysł od dłuższego czasu.
„Jeśli chodzi o porównanie z NASA, Kongres polecił jednej części agencji wykonanie dużej (ciężkiej), niezwykle drogiej i jednorazowej rakiety o nazwie SLS” – mówi Tripathi. „Inne części agencji usilnie starają się pobudzić innowacje poprzez konkurencję komercyjną i pomagając wprowadzić na rynek wiele innowacji potrzebnych do eksploracji człowieka w przyszłości”.
Ten rozbieżny zestaw celów spowodował pewną nieefektywność, która pozostawiła NASA w tyle w tym konkretnym „wyścigu kosmicznym”, chociaż niektórzy w NASA mogą powiedzieć, że jest to lepsze, aby prywatne firmy, takie jak SpaceX, szybciej wprowadzały innowacje i rozwijały się. W świetle zapowiedzi dotyczących przyszłości Międzynarodowej Stacji Kosmicznej działającej do 2030 r. jasne jest, że NASA oczekuje, że sektor prywatny przejmie dalszą amerykańską doskonałość w eksploracji kosmosu, a SpaceX ma dobrą pozycję, by przewodzić temu przedsięwzięciu.
„Z mojej perspektywy SpaceX ma przewagę 13 lat doświadczenia, a to doświadczenie buduje się w multiplikatywny sposób” – mówi Tripathi. „Próbują bardzo ciężko po opanowaniu prostszych rzeczy, których niektóre inne firmy właśnie się uczą i demonstrują”.
Dotychczasowe testy statków kosmicznych
SpaceX może być na czele wyścigu kosmicznego, ale nie wszystkie testy startowe statku kosmicznego poszły gładko. Większość dotychczasowych prototypów eksplodowała , niektóre jeszcze zanim oderwały się od ziemi. Inni mieli ogniste lądowania awaryjne, podczas gdy jeden miał udany start i lądowanie tylko po to, by eksplodować kilka minut po osiedleniu się na wyrzutni.
Ale w końcu 5 maja 2021 r. Starship przeszedł udany test w locie, w którym prototyp był napędzany przez trzy silniki Raptor, z których każdy wyłączał się po kolei, zanim Starship osiągnął najwyższą wysokość, około 6,2 mil (10 kilometrów) nad Ziemią. Następnie statek kosmiczny przestawił się na ponowne wejście i kontrolowane zniżanie, zanim bezpiecznie wylądował.
To, czego Starship nie był w stanie przetestować, to jego pierwszy start na orbicie . Plan polega na wystrzeleniu statku kosmicznego na orbitę z bazy gwiezdnej w Teksasie. Etap startowy rozdzieli około 170 sekund lotu, a następnie wykona częściowy powrót i wyląduje w Zatoce Meksykańskiej około 20 mil (32 kilometry) od brzegu. Statek kosmiczny będzie nadal latał i osiągnie orbitę, a następnie wykona docelowe lądowanie około 100 kilometrów od północno-zachodniego wybrzeża Kauai na Hawajach.
SpaceX czeka na ostateczną ocenę środowiska przez Federalną Administrację Lotnictwa (FAA), zanim będzie mógł odbyć się test orbitalny. Pierwotnie planowano go na 28 lutego 2022 r. i został dwukrotnie przesunięty. Teraz docelowa data przeglądu to 28 marca 2022 .
Statek kosmiczny, Zaangażuj
Na dłuższą metę statek kosmiczny jest tylko kolejnym poziomem rakiety w próbach naszego gatunku, aby zbadać poza naszą ojczystą planetą. „Jeśli SpaceX jest w stanie ukończyć rozwój i certyfikację statku kosmicznego, otwiera wszystkie nowe ścieżki zarówno dla bezzałogowych misji naukowych, jak i komercyjnych, a także eksploracji przez ludzi” – mówi Tripathi.
I to powinno być ekscytujące dla wielu ludzi na Ziemi, nawet jeśli nigdy nie dotrą w kosmos. „Dostępna masa i objętość jest o krok wyżej niż wszystko inne dostępne od czasów Apollo i jest rzekomo znacznie tańsze. Naukowcy, odkrywcy i przedsiębiorcy mieliby do dyspozycji zupełnie nowe narzędzie”, mówi Tripathi.
Teraz to jest interesujące
Podczas gdy większość ludzi zwraca uwagę na szybką produkcję i okazjonalne eksplozje w zakładzie produkcyjnym SpaceX Boca Chica, to właśnie ten proces produkcyjny jest tak naprawdę rewolucyjny w przypadku Starship: „To właśnie tam dzieją się kluczowe innowacje” – mówi Tripathi. „Najważniejszą częścią programu będzie testowanie, wprowadzanie zmian projektowych, a następnie szybkie wyprodukowanie niezawodnego ciężkiego pojazdu nośnego”.
