Elon Musk představil vesmírnou loď Starship pro lety na Měsíc a Mars

Start hvězdné lodi: co to znamená, jak k němu dojde a kde ho sledovat

Elon Musk investuje své prostředky do vývoje lodi schopné dopravovat lidi na Rudou planetu. Starship by měl být prvním opakovaně použitelným transportním systémem schopným dopravit na Mars až 100 lidí najednou. Podle Muskových odhadů ho vývoj této lodi stál až 10 miliard dolarů, ale každý jednotlivý transportér bude stát za 30 milionů dolarů – jedinečně levné. Ve skutečnosti to umožní jejich uvedení do sériové výroby.

Vzhledem k tomu, že start bude stát pouze 2 miliony dolarů, bude cena za kilogram dodaný hvězdnou lodí na nízkou oběžnou dráhu Země pouze 10 dolarů. Pro některé je doprava z Amazonu dražší! Můžete to porovnat s 65 400 dolary za raketoplán Columbia, který debutoval v roce 1981.

V pátek americký Federální úřad pro letectví (FAA) vydané dlouho očekávaná licence pro SpaceX k prvnímu vynesení masivního raketového systému na oběžnou dráhu.

Tento start se uskuteční dnes v 15:00 moskevského času.

Rozhodl jsem se napsat, co od toho všeho můžete čekat.

Co je Starship

Ve skutečnosti je samotná hvězdná loď ta černá věc, která sedí na vrcholu. Délka 50 metrů a hmotnost 1300 tun (včetně paliva). Je to méně než polovina délky a pouze třetina hmotnosti celého systému. Sedí na vrcholu obrovské rakety, největší v historii lidstva, zvané Super Heavy.

Celkově je celá stavba vysoká 120 metrů a váží 4900 tun. Aby se lidé ještě více zmátli, nazývá se také Hvězdná loď.

Černá loď je vyrobena z nerezové oceli (i když Musk kdysi sliboval, že tam bude uhlíková vlákna). Jedná se o obrovský buldozer bez jakýchkoli speciálních technologických nebo designových komponentů, určený k vynesení důležitého nákladu do hlubokého vesmíru. Vzadu má nainstalovaných 6 motorů Raptor, které běží na kapalný metan (22 %) a kyslík (78 %, potřebný pro spalování metanu). Jeden takový motor váží 1600 kilogramů a jedná se o nejmodernější část lodi.

Metan + kyslík (metalox) je pro raketové motory poněkud neobvyklá kombinace. Dnes americký vesmírný program a komerční společnosti na vypouštění satelitů preferují kapalný vodík. Metalox byl vybrán mimo jiné kvůli plánům SpaceX na Mars. Metan lze syntetizovat z podzemních vod rudé planety a CO2 v její atmosféře, takže palivo nebude nutné nosit s sebou ze Země. Díky tomu bude cestování vesmírem Starship ekonomicky proveditelnější.

Uprostřed vozidla jsou palivové nádrže, které tvoří většinu hmotnosti lodi. V přední části je velký prostor určený pro užitečné zatížení: osoby nebo náklad. Očekává se, že bude existovat horní stupeň, který vynese tyto užitečné zátěže na cílovou oběžnou dráhu.

Dole, bílá a mnohem větší, je ve skutečnosti raketa. Super těžký. Jeho délka je 70 metrů. Po vrch bude naplněn chlazeným metaloxem, stejnou směsí metanu a kyslíku. Je ho tam 3400 tun, což je 22krát více, než váží samotná kosmická loď. Start zajistí 33 motorů Raptor. To by mělo stačit k vynesení 100-150 tun užitečného nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země.

Konstrukce je mnohem výkonnější, těžší a delší než nosná raketa Saturn 5, která vypouštěla ​​lodě k Měsíci v 70. letech. I když užitečné zatížení bude spuštěno přibližně stejné (150 tun versus 140 tun). Nižší cena je dosažena použitím jednoduchých materiálů a (potenciální) znovupoužitelností této lodi, včetně jejího boosteru. Super Heavy stojí víc než samotná Starship hlavně kvůli svým raketovým motorům, které mají velmi složitý design.

Startování a doplňování

Pokud vše půjde dobře, systém se při stoupání z odpalovací rampy začne mírně naklánět směrem k nízké oběžné dráze Země. Ve vesmíru se Starship oddělí od zbytku bloku a bude pokračovat ve své cestě a Super Heavy se převrátí a poletí zpět na Zemi.

Při sestupu posilovač rozmístí svá mřížkovaná ocelová „ploutve“ po stranách, připomínající obrovské síťované lopaty, každá o velikosti auta. Pomohou vám nastavit úhel Super Heavy.

To se v tomto testu nebude testovat, ale obecně SpaceX plánuje zachytit padající nosnou raketu pomocí speciálního mechanismu na nosné věži. Ocelové páky – „ramena“ budou muset být vytaženy z věže a použitý urychlovač na ně opatrně spadne. Hlavní zatížení při kolizi ponesou „ploutve“, které ulpívají na konstrukci, ale po každém použití je lze snadno vyměnit. Sám Musk nazývá tento obří mechanismus pro chytání boosteru „Mechazilla“: vzhledem je opravdu trochu podobný tomuto stvoření z filmů.

Ve stejnou dobu samotná hvězdná loď, pokračující ve své cestě, bude vypuštěna na „tankovací dráhu“ (opět teoreticky). Tam se doplní palivo. Elon Musk v roce 2017 řekl, že to bude jeden z hlavních životních hacků, které pomohou zvládnout lety na Mars a Měsíc se současnými technologiemi:

Pokud jen pošlete Starship do vesmíru, dopravíte 150 tun nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země a pak nebudete mít žádné palivo.

Pokud tam ale nejprve pošlete tankery a umístíte je na oběžnou dráhu, pak tam budete mít vlastní zastávku v boxech. Můžete naplnit své nádrže až po vrchol a poslat svých 150 tun užitečného zatížení směrem k Marsu.

Pro takové doplnění paliva Starship zakotví s jinou vesmírnou lodí (pravděpodobně také Starship), která již obíhá Zemi a slouží výhradně jako sklad paliva.

K čemu je Starship?

Ideálně samozřejmě pro lety na Mars a zpět. To je hlavní cíl. Musk chce nainstalovat 40 kajut v přední části lodi. A říká, že teoreticky každý pojme 5-6 lidí (pokud potřebujete přepravit co nejvíce lidí). Obecně ale platí, že pro pohodlí cestujících budou v každé kajutě 2-3 osoby. To znamená, že přibližně 100 lidí bude moci jít na Mars ve hvězdné lodi. Tato cesta zabere lodi nejméně 9 měsíců jedním směrem.

Nákladový prostor bude mít zároveň dostatek prostoru pro kuchyň, skladovací prostory a speciální chráněný úkryt, ve kterém mohou astronauti uniknout před slunečními bouřemi, které vyzařují proudy radioaktivních nabitých částic. Pokud se něco takového stane, když jsou na cestě.

Další klíčovou rolí hvězdné lodi je to, že je vybrána jako loď na Měsíc. Právě on tam v rámci programu NASA dopraví lidi Artemis. V roce 2019 americká vesmírná agentura oznámila, že chce na Měsíci zřídit lidskou přítomnost a již ve dvacátých letech zde postaví stálou základnu. Aby toho dosáhli, v roce 2020 podepsali smlouvu se společností SpaceX v hodnotě 2021 miliardy dolarů na vývoj přistávacího modulu pro Starship, který by byl vhodný pro dopravu astronautů na povrch zemského satelitu. Smluvní cesty na Měsíc by měly začít v tomto desetiletí.

Verze lodi přizpůsobená pro lety Artemis, nebude mít tepelný štít a klapky potřebné pro let zpět na Zemi. Místo toho zůstanou lodě po startu ve vesmíru a následně budou použity k cestování mezi oběžnou dráhou Země a měsíčním povrchem.

Kromě „marťanských“ a „měsíčních“ verzí lodi bude existovat také „nákladní“ (nebo „bezpilotní“) konfigurace. V něm bude přední částí jeden velký nákladový prostor, otevírající se uprostřed. Tato konstrukce umožní přepravovat a vypouštět na oběžnou dráhu i velmi velká zařízení – řekněme jiné lodě nebo obrovské dalekohledy větší než James Webb. Obecně ale platí, že většina startů bude určena k vynesení satelitů na oběžnou dráhu, včetně Starlinku. Očekává se, že tímto způsobem bude možné vypustit až 400 satelitů najednou (nyní jsou spuštěny 50-60 kusů uvnitř rakety Falcon 9).

Systém lze využít i pro vesmírnou turistiku. Elon Musk již přislíbil zajištění cesty kolem Měsíce v roce 2023 japonskému miliardáři Yusaku Maezawovi. Hvězdná loď bude také schopna extrémně vysokorychlostního cestování mezi různými destinacemi na Zemi. Milionáři se budou moci rychle, za pár hodin, přesunout například mezi Čínou a Brazílií.

No, Musk samozřejmě doufá, že nakonec loď – pravděpodobně ve vylepšené modifikaci – začne dopravovat lidi do jejich vytoužených destinací ve sluneční soustavě, včetně plynných obrů, jako je Saturn a Jupiter. To ale rozhodně není cílem pro příští desetiletí.

Přistání na nejvyšším stupni

Nejdůležitějším krokem ke snížení nákladů na lety do vesmíru je přistání kosmické lodi a jejích boosterů. Dříve se vývojáři při návratu kosmických lodí na Zemi spoléhali na obrovské padáky. Nebo navrhli systém tak, aby mohl přistávat na ranveji, jako tomu bylo u raketoplánů (které ovšem nesly 6x menší užitečné zatížení).

To je obecně hlavní Muskova inovace: velmi přesné, kontrolované přistání díky raketovým motorům a chytrému designu. Horní stupeň hvězdné lodi nejprve vstoupí do atmosféry pod úhlem 60º a poté letí ve vodorovné poloze a „buší“ přesně tak, jak jsme byli naučeni, abychom to nikdy při potápění nedělali. To jí umožňuje výrazně zpomalit rychlost a poté vstoupit do režimu řízeného přistání.

Celý tento proces je silně závislý na atmosféře, která zpomaluje pád lodi. A ještě není pravdou, že to vše bude na Měsíci a Marsu fungovat perfektně, i když jsou všechny testy na Zemi správné. I malý rozdíl v povětrnostních podmínkách může značně ovlivnit proces a úhel pádu lodi.

Pro mírnou regulaci tohoto procesu se zde také používají čtyři „ploutve“ – lopaty, které se mohou pohybovat z různých stran. Je to podobné, jako když parašutisté narovnávají nohy a ruce, aby regulovali svůj volný pád. Jediný rozdíl je v tom, že naše nohy a ruce jsou významnou částí těla, zatímco „ploutve“ hvězdné lodi jsou téměř neviditelné. Proto mnoho pokusů o přistání s lodí skončilo neúspěchem. První úspěšné přistání se stalo před dvěma lety, na jaře 2021, po pěti haváriích. Ale zatím nedošlo k úspěšnému přistání Super Heavy. To bude pravděpodobně nejtěžší část celého procesu.

Když se hvězdná loď přiblíží k zemi, musí být dostatečně pomalá, aby nastartovala motor, což převrátí se loď je ve svislé poloze. Vozidlo poté nastartuje motory Raptors a bezpečně přistane na svých přistávacích nohách. Přesnost je zde velmi důležitá: odchylka o několik stupňů – a celá obrovská loď s veškerým zbývajícím palivem spadne a exploduje.

Ale jak říká Musk, tento obecný přístup, pokud by byl zdokonalen, by mohl být použit k přistání hvězdné lodi na povrchu jakékoli planety ve sluneční soustavě. On vysvětlil tweetoval, že tato metoda „samopřistání“ je zvláště relevantní pro Měsíc a Mars s jejich nižší gravitací a nedostatkem místní infrastruktury. A většina lodí nebude muset vůbec přistát: budou zachyceny „rukama“ odpalovacích věží, Mechzilů, někde na oběžné dráze.

V této misi však nebude testována samotná hvězdná loď. Jeho úkolem je dosáhnout výšky asi 230 km, obkroužit většinu Země a spadnout do Tichého oceánu asi 225 km od pobřeží Havaje. Mezitím se nosná raketa Super Heavy vydá na zpáteční cestu a úhledně spadne do Mexického zálivu asi 30 km od pláže Boca Chica, ze které byla vypuštěna.

SpaceX se nepokusí vrátit hvězdnou loď nebo nosnou raketu Super Heavy. Společnost ale doufá, že předvede „měkké přistání“ rakety – kde se vznáší nad oceánem, než se rozstříkne. Dříve SpaceX prováděla podobná měkká přistání s posilovači Falcon 9, i když jsou několikanásobně menší (a téměř o řád lehčí).

Muskova společnost začala v roce 2019 testováním 39metrového Starhopperu, který připomíná vodárenskou věž. Zvedl se 150 metrů nad zem. První prototyp vozidla s příďovým kuželem a vztlakovými klapkami, Starship SN8, vystoupal do výšky 12,5 km v prosinci 2020.

A nyní již máme raketu schopnou vynést obrovské lodě na nízkou oběžnou dráhu Země. A loď, jejíž modifikace jsou určeny k doručování astronautů a nákladu na Měsíc. Dnešní start je dalším důležitým krokem k testování vzletu a přistání stroje, který je nyní naší největší nadějí dostat se na Mars. Pojďme se podívat, jak to letí.

Start můžete sledovat živě na YouTube:

UPD: Kvůli povětrnostním podmínkám byl start odložen o 48 hodin.

Propagační kód pro čtenáře našeho blogu!

— 15 % na všechny tarify VDS (kromě tarifu Warm-up) — pomocí propagačního kódu HabrFIRSTVDS.

60 tisíc aktivních serverů a 15 tisíc klientů, kteří jsou s námi déle než 5 let.

Musk ukázal loď pro kolonizaci Marsu

Zakladatel americké společnosti SpaceX Elon Musk představil prototyp opakovaně použitelného kosmického plavidla schopného přepravovat náklad a astronauty na Mars a Měsíc. Prezentace byla vysílána online na oficiálním Twitteru společnosti.

Kosmická loď byla pojmenována Starship. Jeho délka je 50 metrů a jeho hmotnost bez paliva a nákladu je asi 120 tun. Během prezentace Musk řekl, že Starship, schopný přepravit až 100 lidí, by se mohl stát základem pro kolonizaci Marsu a Měsíce.

První let lodi se podle něj uskuteční v příštích dvou měsících. Raketa vyletí do výšky téměř 20 kilometrů a po nějaké době se vrátí na Zemi. „Zní to šíleně, ale myslím, že se pokusíme dostat na oběžnou dráhu za méně než šest měsíců,“ řekl Musk. Přistání hvězdné lodi je řízený pád – loď se krátce před přistáním převrátí, dodal.

Plánuje se, že po všech testech bude loď schopna strávit až dva měsíce na oběžné dráze. SpaceX také uvedla, že Starship je „nejvýkonnější raketa v historii“.

Hvězdná loď je druhým stupněm znovupoužitelného vesmírného dopravního systému SpaceX BFR. Druhý stupeň dostane šest motorů Raptor, první – 31. Raptor, poháněný metanem a kyslíkem, se vyznačuje nejvyšším poměrem tahu k hmotnosti (poměr tahu vyvinutého pohonnou jednotkou k její hmotnosti) ze všech raketové motory, které kdy byly vytvořeny. Ve své opakovaně použitelné verzi je systém BFR navržen tak, aby vypustil až 150 tun užitečného nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země a vrátil se až 50 tun na Zemi, stejně jako pohodlnou přepravu až 100 osob (2–3 na kabinu) na Měsíc a Mars. Systém by měl létat v roce 2022.