SpaceX sta apportando più di 1.000 modifiche al suo imminente razzo Starship: Ars Technica

SpaceX lancerà diversi aggiornamenti per il secondo lancio del suo enorme razzo su larga scala Starship. Questi miglioramenti includono un importante cambiamento nel modo in cui i due stadi del razzo sono separati, miglioramenti del sistema di propulsione e una piattaforma di lancio rinforzata nel sud del Texas che dovrebbe resistere all’esplosione di 33 motori principali.

“Ci sono stati moltissimi cambiamenti tra l’ultimo volo della navicella spaziale e questo, più di mille”, ha dichiarato Elon Musk, fondatore e CEO di SpaceX. “Quindi penso che la probabilità che questo prossimo volo abbia successo e entri in orbita sia molto più alta rispetto al volo precedente. Forse fino al 60 percento. Dipende da come andiamo bene nella fase di separazione”.

Musk ha delineato alcune delle modifiche al razzo Starship in una discussione su Twitter Spaces sabato con la giornalista Ashley Vance. Ha detto che il prossimo razzo Starship e gli aggiornamenti alla rampa di lancio presso la struttura Starbase nel sud del Texas dovrebbero essere pronti per il prossimo volo di prova in circa sei settimane. “Questo è il meglio che sappiamo in questo momento”, ha detto Musk.

L’astronave è progettata per essere completamente riutilizzabile e SpaceX prevede di utilizzarla per far volare i satelliti in orbita, costruire cisterne di rifornimento e depositi di carburante e infine trasportare merci ed equipaggio sulla Luna e su Marte. L’obiettivo a lungo termine di SpaceX è sostituire il razzo Falcon 9 e la capsula dell’equipaggio Dragon con un’astronave finanziata privatamente.

I funzionari di SpaceX sono stati soddisfatti dell’esito del primo volo di prova completo dell’astronave il 20 aprile, che ha raggiunto un’altitudine di circa 24 miglia (38 chilometri) prima di perdere il controllo dopo molteplici guasti al motore e la perdita del sistema di guida del razzo. Il volo di prova ha battuto il record per il razzo più grande e potente mai lanciato: 120 metri di altezza e spinto da quasi 15 milioni di libbre di motori Raptor alimentati a metano.

Il missile è diviso in due parti. Uno stadio booster chiamato Super Heavy con 33 motori Raptor è progettato per alimentare il velivolo attraverso l’atmosfera terrestre, quindi uno stadio superiore a sei motori, noto semplicemente come Starship, prende il sopravvento per accelerare alla velocità orbitale. Nelle missioni operative, lo stadio superiore dell’astronave può fungere da trasportatore di spinta, trasportatore di carico utile o compartimento dell’equipaggio.

Uno dei cambiamenti più significativi apportati da SpaceX al design dell’astronave è la separazione del booster dallo stadio superiore, un evento che si verifica circa tre minuti dopo il decollo. Il volo di prova di Starship in aprile non ha raggiunto la fase di separazione.

“Abbiamo apportato una sorta di modifica tardiva che è davvero significativa per il modo in cui funziona la separazione di fase, che consiste nell’usare quello che viene chiamato ‘hot staging’, dove accendiamo i motori dello stadio superiore, o nave, mentre il primo stadio, o stadio di spinta, i motori sono ancora in funzione.”

I razzi russi, come il venerabile Soyuz, hanno utilizzato per decenni la tecnologia di messa in scena a caldo, ma non è stata utilizzata su nessun moderno veicolo di lancio americano. I razzi di solito spengono i loro motori booster per alcuni secondi prima di scartare il primo stadio e accendere il motore dello stadio superiore.

Musk ha detto che SpaceX spegnerà la maggior parte dei motori booster Super Heavy, quindi accenderà i motori nello stadio superiore dell’astronave uno alla volta. Il risultato del cambiamento è che aumenta la capacità di sollevamento del carico utile dell’astronave, che è già di oltre 100 tonnellate in orbita terrestre bassa. Ma ciò significa che gli ingegneri devono aggiungere un’armatura alla parte superiore del booster in acciaio inossidabile, che SpaceX vuole recuperare e riutilizzare più volte.

“Ovviamente, quel tipo di booster fa esplodere, quindi devi proteggere la parte superiore dello stadio booster dall’essere bruciato dai motori dello stadio superiore”, ha detto Musk, aggiungendo che la modifica del design aggiungerebbe un miglioramento di circa il 10 percento al carico utile. capacità del razzo Starship.

La separazione degli stadi del razzo dai motori booster già spenti comporta una perdita di spinta. Mentre il razzo continua a salire temporaneamente, l’attrazione gravitazionale della Terra inizia a ridurne la velocità.

“Quindi vuoi che i motori della nave si avviino prima che i motori ausiliari si spengano completamente”, ha detto Musk.

Musk ha affermato che SpaceX sta aggiungendo un’estensione alla parte superiore del booster Super Heavy con prese d’aria per consentire al gas surriscaldato dai motori dello stadio superiore di fluire in sicurezza fuori dalla struttura del razzo “e non solo esplodere”. “Questa è la cosa più pericolosa, credo, per il prossimo viaggio.”

Molti dei 33 motori Raptor sul booster Super Heavy non si sono accesi o hanno perso potenza durante il lancio di prova del 20 aprile. Musk ha affermato che il primo volo di prova della Starship ha utilizzato un “miscuglio” di motori costruiti e testati in un anno.

Per il secondo volo di prova dell’astronave, i team di SpaceX stanno regolando i collettori sui motori Raptor che dirigono il gas caldo e ricco di metano verso la camera di combustione di ciascun motore per mescolarlo con il gas ricco di ossigeno. Il progetto precedente era soggetto a perdite, poiché il gas caldo poteva fuoriuscire attraverso i fori dei bulloni utilizzati per collegare il collettore al motore. Gli ingegneri introdurranno un design del collettore migliorato e aggiungeranno più coppia ai bulloni per affrontare il problema delle perdite di gas ad alto riscaldamento.

Nei commenti precedenti, Musk ha delineato diversi altri aggiornamenti per debuttare sul prossimo volo di prova del veicolo spaziale. Ciò include i controlli della trasmissione elettrica per sostituire il sistema di sterzo idraulico utilizzato nel lancio del 20 aprile, insieme a uno scudo più forte attorno a ciascuno dei motori potenziati del Raptor 33 per proteggerli dalle esplosioni del motore nelle vicinanze, una misura intesa a ridurre la possibilità di guasti a cascata.

Una delle aree di lavoro più visibili presso il sito di lancio della base stellare è il versamento di quasi 1.000 metri cubi di cemento armato sotto la base della rampa di lancio, dove si trovano l’astronave e il suo supporto Super Heavy prima del decollo. Durante il lancio ad aprile, la potente esplosione dei motori Raptor del razzo ha fatto un buco nella lastra di cemento sotto la piattaforma di lancio, scagliando pezzi di materiale a migliaia di piedi dalla piattaforma.

SpaceX installerà due spessi pannelli di acciaio sopra il nuovo strato di cemento armato, con canali che li attraversano per consentire all’acqua di fluire e rilasciare la parte superiore.

“Pensalo come un gigantesco soffione della doccia capovolto”, ha detto Musk. “Fondamentalmente spingerai l’acqua verso l’alto mentre il razzo è in cima alla piattaforma per contrastare l’enorme quantità di calore del booster.”

Il prossimo piano di volo di prova dell’astronave prevede inoltre che il razzo rimanga sulla piattaforma per un periodo di tempo più breve, riducendo la possibilità di danni. “In realtà esagereremo con il sandwich di acciaio e cemento”, ha detto Musk. “Questo dovrebbe lasciare la base del cuscino in una forma molto migliore rispetto all’ultima volta.”

Scaricare acqua su una rampa di lancio non è un concetto nuovo. SpaceX utilizza l’acqua per smorzare l’energia acustica sulle piattaforme di lancio del Falcon 9 in Florida e California, ma i gestori hanno deciso di non utilizzare una configurazione simile presso la piattaforma di lancio di Starship in Texas.

“Il senno di poi è 20/20”, ha detto Musk. Quindi, ovviamente, ci dispiace.

Alla domanda sulla sfida tecnica rimanente più difficile per il programma Starship, Musk ha esitato. Ha detto che lo scopo dei voli di prova della Starship è quello di “risolvere le incognite” sul missile, molte delle quali non possono essere risolte fino a quando gli ingegneri non raccolgono i dati dal lancio effettivo.

Un argomento che Musk non ha discusso durante la sua conversazione su Twitter Spaces è stata una revisione del sistema di terminazione del volo del razzo Starship, che ha impiegato più tempo del previsto per distruggere il velivolo dopo che aveva deviato da una traiettoria di volo precedentemente pianificata ad aprile. Il sistema di demolizione funziona facendo esplodere bombolette pirotecniche per frammentare i serbatoi di carburante del missile e dovrebbe causare la rapida disintegrazione del veicolo prima che minacci le aree popolate.

La FAA, l’agenzia di regolamentazione incaricata di garantire che i lanci di missili non mettano in pericolo il pubblico, dovrà rivedere eventuali modifiche al regime di distruzione.

Il volo di prova di aprile dell’astronave non ha minacciato alcuna area pubblica, ma Musk ha dichiarato poco dopo il volo di prova del 20 aprile che potrebbe volerci più tempo per “riabilitare” il sistema di terminazione del volo che per risolvere altri problemi nel programma di SpaceX prima. Il prossimo lancio del veicolo spaziale.

Musk ha riconosciuto sabato che potrebbe non dipendere da SpaceX quando avverrà il prossimo lancio di prova di Starship. “Ci sono molte variabili qui che sono fuori dal nostro controllo.”