Elon Musk și povestea Starship, cea mai puternică rachetă construită vreodată

​Visul lui Elon Musk prinde contur, chiar dacă apar amânări și diverse probleme tehnice. Giganticul sistem Starship, care într-o formă și mai puternică, ar putea duce peste zece ani oameni pe Marte prinde tot mai clar contur.

În articol puteți citi despre ideea rachetei, despre motivele pentru care este o mașinărie fantastică și despre modurile diferite de lucru ale NASA și SpaceX.

Starship – Ce este și cum este

Dorința lui Musk este să trimită oameni pe Marte, iar pentru asta compania lucrează de mulți ani la un sistem spațial uriaș numit Starship care conține naveta numită Starship și racheta numită Space heavy. Ambele vor fi reutilizabile.

Musk a anunțat în septembrie 2018 numele Starship, vorbind despre structura sistemului cu care, în viitorul îndepărtat, oamenii ar putea instala colonii pe Marte. Până atunci, racheta era cunoscută sub numele Big Falcon Rocket (BFR)

„Tehnic vorbind sunt două părți: Starship este nava spațială/treapta superioară și Super Heavy este boosterul (motorul de rachetă) de care este nevoie pentru a scăpa de atracția gravitațională a Pământului”, spunea Musk.

1. Starship va avea 50 de metri înălțime și 9 metri diametru, va dispune de o suprafață mare de încărcare și de șase motoare Raptor.

2. Despre „Super Heavy” Elon Musk a spus că va fi „cel mai mare obiect zburător construit vreodată”. va avea peste 30 de motoare Raptor și va fi o rachetă super-puternică. Treapta Super Heavy va avea 69 de metri înălțime și capacitatea rezervoarelor va fi de 3.400 tone de combustibil, de aproape trei ori mai mare decât la treapta Starship. Generațiile următoare vor avea o capacitate de 3.800 tone.

Elon Musk și lupta cu costurile mari

Acum un deceniu, Elon Musk aproape că plângea în direct la emisiunea TV „60 Minutes” de pe CBS, când a fost întrebat ce crede despre declarația unuia dintre idolii săi, Neil Armstrong, nimeni altul decât primul om care a pășit pe Lună.

Armstrong declara în Congresul SUA că are mare îndoieli despre includerea companiilor private la „vârful” programului spațial. Istoria a dovedit că s-a înșelat: companiile private chiar pot revoluționa programele spațiale și costul lansărilor poate fi de 10 ori mai mic decât dacă totul era făcut prin NASA și prin marile concerne aerospațiale. Evident că a fost nevoie de ani de încercări cu multe erori tehnice și chiar și cu explozii, dar companiile spațiale au dovedit că pot fi „fâșnețe”, îndrăznețe și eficiente.

„Aș vrea să vină să vadă ce facem noi aici”, spunea Musk, referindu-se la cei precum Neil Armstrong, care nu aveau încredere în SpaceX. Era de neconceput ca o companie privată să lanseze astronauți NASA.

În 2013, Elon Musk declara la o conferință TEdEx că SpaceX urmărește să rezolve o problemă vitală: să existe o rachetă reutilizabilă în întregime. „Naveta spațială a fost o tentativă de rachetă reutilizabilă, dar chiar și rezervorul principal a fost aruncat de fiecare dată. Este posibil de obținut o reducere de 100 de ori a costurilor zborului spațial, dacă poți reutiliza fiecare rachetă”.

NASA are o abordare total diferită, mulți au numit-o „pași mici, costuri mari”.

Gwynne Shotwell, președintele SpaceX, spunea în documentarul „Return to Space” ce poate fi urmărit pe Netflix că estimările arată că programele Apollo au costat cam 350 miliarde dolari și au ajuns în spațiu 350 de astronauți, ceea ce înseamnă cam un miliard de dolari pentru fiecare om care a ajuns în spațiu. Dată fiind suma uriașă, este normal să se vrea reducerea substanțială a costurilor, spunea șefa SpaceX.

Estimarea este că o lansare care în trecut a costat un miliard de dolari când NASA a dirijat tot, să ajungă să coste câteva zeci de milioane de dolari cu SpaceX, iar aici vorbim despre lansări cu echipaj uman. Promițând reduceri uriașe de costuri pentru transporturi de încărcături pe orbită, Elon Musk s-a referit la „crazy low numbers” (numere nebunești de mici). Cu optimismul său faimos a vorbit despre atingerea unui punct în care o lansare să coste un milion de dolari!.

Momentul Guadalajara 2016 și visul marțian

În septembrie 2016, la Guadalajara, în Mexic, Musk a ținut o conferință care a stârnit un uriaș interes și nici nu este de mirare, fiindcă prezenta viziunea lui despre cum vor ajunge oamenii pe Marte și cum vor putea să întemeieze colonii.

Musk spunea că pentru început SpaceX va lansa racheta Heavy Falcon, un mastodont cu 27 de motoare care va putea să ducă primii oameni pe Marte și apoi va fi lansat un ”transportor” uriaș de 120 metri înălțime, 42 de motoare și capacitatea de a duce 100 de oameni cu o viteză de 101.000 km/h. Era o primă referire la ceea ce în 2018 va primi numele Starship.

Musk spunea atunci că ar vrea ca primele nave cu încărcături și provizii să fie trimise către Marte în 2022 sau 2023, iar primii oameni să fie trimiși în 2024. Musk a fost mereu „generos” când este vorba de termene și putem presupune că primii oameni vor ajunge pe Marte după 2030.

Teste cu eșec, dar și cu succes

Compania SpaceX a testat anul trecut cu succes componente esențiale din sistemul spațial Starship care ar trebui să ducă oameni pe Lună în câțiva ani și care, asamblat complet, va avea 120 de metri înălțime. Elon Musk s-a referit la racheta Starship ca fiind „the holy grail of space technology”, mai ales că este reutilizabilă, și a spus de nenumărate ori că este crucială pentru planul său de a duce oameni pe Marte.

SpaceX a testat până acum mai multe prototipuri ale secțiunii superioare din sistemul Starship, până la o altitudine de aproximativ 10 km. Unele au explodat la sol sau în zbor, dar au fost și reușite, adică reveniri pe Terra, o zi mare fiind 5 mai 2021. Atunci, booster-ul, practic a doua treaptă a super-rachetei, cu patru motoare Raptor, a reușit să revină cu bine în zona de aterizare, pornind motoarele cu puțin timp înainte de a atinge solul, pentru a încetini aproape total. Între decembrie 2020 și aprilie 2021 fuseseră făcute patru teste cu booster-ul și toate s-au încheiat cu explozii în diverse etape.

Musk a vorbit despre viitorul în care rachetele vor fi „fully and rapidly reusable”, adică reutilizabile complet și cu posibilitatea de a executa o nouă lansare, la foarte puțin timp după ce elementele au revenit pe Terra. Clar este realizabil, dar numai după multe teste și prin acceptarea faptului că o parte dintre prototipuri se vor face zob până la găsirea rețetei perfecte.

Pasul următor, ajungerea pe orbită, este unul mai complicat din punct de vedere tehnic Pentru a ajunge în spațiu, SpaceX trebuie să lanseze și să testeze treapta Super Heavy care va avea peste 30 de motoare Raptor. Sunt încă probleme de producție la aceste motoare, dar Musk promite că vor fi rezolvate și promite că SpaceX va ajunge să producă un motor Raptor în fiecare zi. În plus, vor fi de două ori mai puternice motoarele Raptor de următoare generație, iar costul pe unitate va scădea.

Cele mai recente declarații despre primul zbor orbital Starship vin de la președintele SpaceX, Gwynne Shotwell, care a indicat lunile iunie sau iulie. La câte amânări au fost, nimic nu este sigur, dar este totuși realist să credem că primul zbor orbital se va produce în 2022.

Elon Musk ar fi vrut ca primul zbor orbital Starship să se petreacă la final de 2021, însă nu a fost posibil din cauza unor probleme tehnice, dar și fiindcă autoritatea Federal Aviation Administration a lansat o consultare publică pe tema impactului pe care lansarea îl va avea asupra mediului. SpaceX mai are de primit o serie de aprobări în Texas și o decizie ar trebui anunțată până la final de mai.

Din 2010 SpaceX utilizează rachete Falcon 9 pentru diversele misiuni, iar booster-ul este reutilizabil. Starship este următoarea generație, este mult mai mare, poate zbura mai des și costul zborurilor va scădea, pentru că racheta va fi complet reutilizabilă. Dar mai sunt probleme tehnice de rezolvat și teste cruciale de făcut.

Cum reduce SpaceX așa de mult costurile față de NASA?

„Costurile sunt mai mici fiindcă este interesul sectorului privat să facă acest lucru: să lucreze cât mai eficient din punct de vedere financiar. Dar a și ales un material interesant pentru corpul rachetei, pentru că folosește oțel inoxidabil și alegerea este interesantă, fiind vorba despre un material ieftin care rezistă la temperaturile ridicate de la trecerile repetate prin atmosferă. Nu trebuie uitat că sunt componente ce vor fi folosite de mai multe ori și suferă stresuri mecanice și tehnice importante, vor reveni apoi pe Pământ, vor suferi din nou stresuri tehnice și mecanice și iarăși vor fi lansate”, explică pentru HotNews.ro, fizicianul Claudiu Tănăselia care este și editor la site-ul de știri despre spațiu parsec.ro.

Inițial, Musk voia ca racheta să fie construită din fibră de carbon, dar în ianuarie 2019 a anunțat schimbarea, iar oțelul inoxidabil s-a dovedit a fi o idee bună.

Pe niciun vehicul de test nu au fost montate 33 de motoare, cum va fi cazul pentru primul Starship care va ajunge pe orbită în 2022 sau 2023. Motoarele și pompele sunt scumpe și SpaceX lucrează intens la creșterea producției.

„Un alt avantaj al Starship este că va folosi metan care este mai performant decât kerosenul, iar asta înseamnă că în același volum avem mai multă energie disponibilă pentru rachetă. Elon Musk a gândit foarte departe, dar, odată ajunși pe Marte, cum își dorește el, am putea produce prin reacții chimice metanul la fața locului, iar rachetele nu vor mai trebui să care și combustibil pentru întoarcere, ci pot pregăti totul la suprafața lui Marte. Dar asta va fi într-o fază avansată a explorării marțiene”, spune Claudiu Tănăselia.

Dacă folosești kerosen la un motor reutilizabil ai probleme cu funinginea din kerosen care se depune pe motoare și curățarea este complicată. La metan, arderea este mai curată. Metanul a atras atenția mai multor companii, fiindcă are performanțe bune și este mai ieftin.

Ar mai fi o idee: cu Starship ar putea fi duse foreze uriașe pe Marte sau pe alte corpuri cerești și ar putea fi aduse zeci sau câteva kilograme de mostre. și nu mini-mostre de ordinul zecilor/sutelor de grame ca în prezent.

O altă idee sugerată este ca prin Starship să fie trimis în spațiu un super-telescop, sau chiar mai multe, însă, deși sună bine, acest lucru va dura și va costa enorm, așa cum a dovedit misiunea James Webb (10 miliarde dolari și întârziere de 10 ani).

Va fi lung drumul către o misiune cu echipaj uman către orbita Lunii, și mai ales către cea a lui Marte, sunt chestiuni foarte complexe, mai ales că Elon Musk nu a oferit date clare despre cum va fi capsula Dragon destinată unui zbor lung către Marte. Problemele ce trebuie depășite vor fi extrem de mari.

Și această primă variantă de Starship este puternică și ar putea ajunge pe Marte, dar vor exista noi versiuni de Starship până în 2030. „SpaceX ia în calcul și opțiunea de a alimenta pe orbită un Starship. O rachetă este trimisă pe orbită, apoi ajunge acolo și o a doua, plină cu combustibil, iar combustibilul din a doua rachetă va ajunge în prima și acea primă rachetă va pleca spre Marte”, explică Tănăselia.

SLS vs Starship

NASA a încercat recent un test static al sistemului SLS din misiunea Artemis, dar nu a fost un succes, fiindcă au fost probleme la alimentarea rezervoarelor cu combustibil pentru uriașa rachetă. NASA va încerca din nou testul în săptămânile următoare.

Date fiind ambițiile lui Musk și hotărârea cu care testează rachete, l-am întrebat pe Claudiu Tănăselia dacă este o concurență sau o colaborare între Starship și SLS.

„În această fază eu aș spune că proiectele colaborează, fiindcă NASA se bazează în programul Artemis pe Starship pentru a transporta astronauții pe Lună. Prima aselenizare se va face fără ajutorul stației spațiale Gateway pe care NASA o va construi în jurul Lunii, dar care va fi gata după 2026. La prima aselenizare astronauții nu vor avea acces la acel Gateway și vor folosi un modul din Starship pentru a ajunge de pe orbita Lunii, pe suprafață. Este important de spus că SLS are o arhitectură diferită, nu are un modul lunar care să ajungă pe suprafața Lunii, ci doar capsula Orion care NU poate ajunge pe suprafața Lunii, ci este făcută pentru zboruri în spațiu și pentru întoarcerea astronauților pe Terra. Așadar, NASA are nevoie de un lander, iar primul va fi de la această Starship care nu va fi identică cu ce vedem acum în Texas, ci una modificată pentru a opera și se suprafața Lunii”

Pentru moment, NASA plătește SpaceX pentru a dezvolta Starship, iar pe viitor, dacă Starship se va dovedi ieftin de folosit, ea va schimba complet peisajul lansărilor și SLS ar putea deveni mult prea scumpă pentru a putea fi folosită mult timp, explică Tănăselia. Condiția este ca Staship să se dovedească la fel de fiabilă precum Falcon 9 care este un succes, o minune a tehnologiei moderne.

Musk își dorește, cu Starship, să facă des lansări, să trimită multe încărcături în spațiu și să fie suprer-ieftin de lansat. Și, într-o primă fază, vrea să trimită la fiecare transport sute de sateliți Starlink pe orbită, pentru a face profit.

SLS de la NASA reprezintă o tehnologie testată, are și o dimensiune politică, NASA dorind să păstreze locuri de muncă, însă o lansare costă câteva miliarde de dolari, așa că va fi posibilă doar o lansare pe an, în cel mai bun caz. Unele estimări indică pentru SLS costuri de 2 miliarde dolari/lansare, altele vorbesc despre 4 miliarde dolari. Suma este uriașă, mai ales că sunt bani publici.