SpaceX Starship

SpaceX Starship on SpaceX:n kehitteillä oleva kokonaan uudelleenkäytettävä kantoraketti-avaruusalus. Maastalaukaisuissa ensimmäisenä vaiheena on uudelleenkäytettävä kantoraketti Super Heavy. Rahtikapasitettitavoite matalalle Maan kiertoradalle on yli 100 tonnia eli kyseessä on ns. super raskas kantoraketti. Avaruudessa tankkauksen jälkeen Starship voisi lentää kiertoradalta edelleen esimerkiksi Kuuhun tai Marsiin. Aluksen ensisijainen tarkoitus on mahdollistaa Maan ja Marsin välinen suuren volyymin rahti- ja henkilöliikenne. SpaceX:n tavoitteena on lopulta käyttää Starshipiä myös kaikkiin muihin lentoihinsa. Näihin kuuluvat nykyisten Falcon-rakettien lennot. Super Heavy on jatkumoa Falcon 9 -raketin uudelleenkäytettävälle ensimmäiselle vaiheelle, mutta uudessa kokoluokassa ja uudella ajoaineella. Sen ajoaineena on nestemetaani ja nestehappi. Rakettimoottorina on Raptor. Starship sen sijaan on täysin uutta monella tapaa jo perusratkaisujen tasolla; siinä yhdistyy avaruusalus ja kantoraketti yhdeksi kokonaisuudeksi. Kaasukehälliselle kappaleelle kuten Maahan tai Marsiin laskeutumisessa se käyttää aluksi ruostumattomasta teräksestä valmistettua laajaa lämpötiilillä suojattua runkoaan hidastamaan valtaosan vauhdistaan. Aerodynaamisen jarrutuksen aikana alusta ohjataan etuosan kahdella pienemmällä ja takaosan kahdella isommalla siivekkeellä. Ohjaustapa muistuttaa enemmän laskuvarjohyppääjää kuin lentokonetta. Lopulta alus kääntyy ja laskeutuu propulsiivisesti pystyyn jalkojensa varaan. Starshipejä on tarkoitus rakentaa neljä eri pääversiota: miehitetty alus, miehittämätön rahtialus, kuualus sekä miehittämätön avaruustankkeri. Tankkerilla on tarkoitus tankata avaruusaluksia Maan matalalla kiertoradalla. Lisäksi suunnitelmana on tankata alusta Kuussa tai Marsissa paikan päällä tehdyllä ajoaineella. Tällöin kapasiteetti mahdollistaisi palaamisen Marsista Maahan. Rakettimoottoreina toimivat Raptor- moottorit, joita aluksessa on kolme merenpinnan tasoon optimoitua ja kolme tyhjiöön optimoitua versiota. Tammikuussa 2019 julkaistun päärakennusmateriaalin vaihdon jälkeen prototyyppien rakentaminen saattoi edetä nopeasti. Vaihto hiilikomposiitista ruostumattomaan teräkseen on mahdollistanut nopean prototyyppivaiheen iteroinnin; ensimmäisiä versioita hitsattiin kasaan suoraan taivasalla. Elokuussa 2020 SN5 suoritti 150 metrin korkuisen ensimmäisen koelennon täysikokoisella aluksen propulsio-osalla. Alkuvuoden 2021 aikana ohjelma onnistui noin 10 kilometrin suborbilaalisissa lennoissa. 5. toukokuuta 2021 SN15 suoritti ensimmäisen pehmeän laskeutumisen 10 kilometristä käyttäen ilmajarrutusta ja moottoreitaan. Maaliskuussa 2024 Starship kiihdytti koelennolla IFT-3 kiertoratanopeuteen, mutta tuhoutui laskun alkuvaiheessa. Huhtikuussa 2021 NASA valitsi muokatun miehitetyn Lunar Starshipin kuulaskeutujaksi Artemis-avaruusohjelmaansa. Lunar Starship poikkeaa miehitetystä versiosta pääpiirteittäin lämpökilven ja siivekkeiden puuttumisella sekä erillisten laskeutumismoottorien lisäämisellä aluksen yläosaan. Toistaiseksi kuulaskeutumisessa tähdätään vuoteen 2025. == Starshipin kehityshistoria == SpaceX:n tavoite on perustamisesta alkaen ollut Mars-lennot. Hanke kulki vuoteen 2016 saakka nimellä Mars Colonial Transporter. Siitä ei julkaistu missään vaiheessa yksityiskohtia. === 2016 Interplanetary Transport System === 24\. syyskuuta 2016 IAC-konferenssissa Meksikossa Elon Musk esitteli ensimmäistä kertaa julkisesti järjestelmää. Nyt nimenä oli Interplanetary Transport System eli ITS. Esitetyt arkkitehtuurin peruspalaset olivat: * Täysi ja nopea uudelleenkäytettävyys. Tavoitteena kustannusten alentaminen ja toisaalta edestakaisin matkaaminen vaikkapa Marsista. * Raptor-rakettimoottori, jonka ajoaineena on metaani ja happi. Yhdistelmä on helpoin Marsissa tuotettavaksi. * Välitankkaus LEO:lla erillisen tankkeriversion avulla. Välitankkauksella saadaan alukseen tarpeeksi ajoainetta propulsiivista laskeutumista varten. * Aluksen halkaisija on 12 metriä. Raptor-rakettimoottori oli vielä kehitysvaiheessa. SpaceX oli saanut Falcon 9:n ensimmäisen vaiheen talteen ensimmäisen kerran noin vuotta aikaisemmin. === 2017 BFR === Vuoden 2017 IAC-konferenssissa Australiassa Musk esitteli päivitettyä suunnitelmaa, nyt nimellä BFR. Musk itse ei avannut lyhennettä, mutta julkisuudessa siitä on käytetty nimiä Big Fucking Rocket ja Big Falcon Rocket. Merkittävin muutos aluksessa oli halkaisijan pienentyminen yhdeksään metriin. Samalla esitettiin uusi käyttötapa alukselle, nopea matkustaminen Maassa paikasta toiseen. === 2018 Starship === Syyskuussa 2018 DearMoon-hankkeen julkistustilaisuudessa Musk esitteli päivitystä suunnitelmaan. Suurin muutos oli aluksen toisen vaiheen ohjaustavan muutos. Delta-siivekkeet korvattiin ohjattavilla etu- ja takasiivekkeillä. Nyt alus laskeutuisi liidokin sijaan kuin laskuvarjohyppääjä. Ohjattavien siivekkeiden lisäksi perässä oli yksi kiinteä siiveke ja siivekkeet toimisivat samalla jalkoina. Tilaisuudessa esiteltiin ensimmäisiä hiilikuiturakenteita ja niiden valmistukseen käytettäviä koneita sekä ensimmäisiä Raptor-testejä. Marraskuussa Musk ilmoitti, että toinen vaihe oli nimetty Starshipiksi ja ensimmäinen vaihe Super Heavyksi. Samalla myös koko järjestelmän nimeksi tuli Starship. === 2019 Ruostumaton teräs materiaaliksi === Tammikuussa 2019 paljastettiin, että aluksen materiaaliksi on vaihdettu ruostumaton teräs 301. Koko järjestelmä oli alun perin tarkoitus rakentaa pääosiltaan hiilikomposiiteista. Materiaali on kevyt mutta kallis (materiaalin hinta noin 135 dollaria per kilogramma) sekä hidas ja hankala työstää. Myös sen soveltuvuus tarvittaviin lämpötiloihin oli ongelma. Nämä tekijät johtivat vaihtamaan rakennusmateriaalin perinteisempään mutta samalla myös vaihtoehtoisempaan suuntaan. Pääasialliseksi valmistusmateriaaliksi valikoitui raketeissa harvinaisempi mutta sinänsä perinteinen materiaali ruostumaton teräs. Se on verrattain halpa (kolme dollaria per kilogramma) materiaali ja sen käytöstä on valmiiksi runsaasti kokemusta; tosin ei raketeissa sitten 1950-luvun epäonnistuneiden yritysten.https://www.popularmechanics.com/space/rockets/a25953663/elon-musk- spacex-bfr-stainless-steel/ Lisäksi sen kestävyys kryogeenisissä sekä kuumissa lämpötiloissa on hyvä. Hetken aikaa ajatuksena oli käyttää perspiraatio- jäähdytystä lämpökilven sijaan. Pienten reikien kautta sumutettaisiin ajoainetta, joka suojaisi ja jäähdyttäisi aluksen runkoa. Tästä kuitenkin luovuttiin pian tarpeettomana. Esillä oli myös ajatus testata Starshipin tekniikkaa kehittämällä Falcon 9:n toisesta vaiheesta koealus ”BFS mini”. Materiaalivalinnan myötä SpaceX on voinut rakentaa aluksiaan suoraan avoimen taivaan alla ja nopeasti. Ensimmäinen Starship-prototyyppi valmistui täyteen kokoonsa alle vuodessa ja 28. syyskuuta 2019 Musk saattoi jo esitellä Starshipin ensimmäistä prototyyppiä. Lisäksi ensimmäinen uudentyyppisellä Raptor-moottorilla lentänyt, Starhopper-koealus, rakennettiin, testattiin ja laitettiin eläkkeelle alle vuodessa. Syyskuun esityksessä alukseen ei tullut suurempia muutoksia. Esitellyssä Starshipissä oli vain kaksi liikuteltavaa peräsiivekettä vastakkaisilla puolilla ja erilliset jalat. Raptor-moottoreita aluksessa olisi kuusi; kolme ilmakehäoptimoitua ja kolme tyhjiöoptimoitua. Suurimman lämpörasituksen kohdissa olisi keraaminen lämpökilpi. Super Heavyssä moottoreita olisi jopa 37. Laskeutuminen tapahtuisi kuuden kiinteän jalan varaan. Vuonna 2020 kerrottiin päätöksestä siirtyä 304L-teräkseen SN8-prototyypistä alkaen. ==== Starhopper ==== Vuoden 2019 alussa alkoi koekappaleiden rakentaminen. SpaceX rakensi ensimmäiseksi Starhopper-nimisen testialuksen Boca Chicassa eteläisessä Texasissa. Itse toimipiste on samalla vasta rakenteilla, joten aluksia rakennetaan aluksi suoraan taivaan alla. Kuten Falcon 9:n Grasshopper aikoinaan, Starhopper testasi uuden rakettimoottorin soveltuvuutta propulsiiviseen laskeutumiseen. Starhopper kohosi pystyyn vain kuudessa viikossa. Takapakkeja on myös tullut, koska aluksen erillisenä ollut nokkaosa kaatui kovassa tuulessa ja on ollut sen jälkeen jatkohuollossa. Valmistuttuaan alus siirrettiin läheiselle laukaisualustalle. Aluksen testaus alkoi ajoaineen tankkauskokeilla.engl. wet dress rehearsal (WDR) 3\. huhtikuuta 2019 Raptor-moottori sytytettiin ensimmäistä kertaa alukseen kiinnitettynä staattisessa polttotestissä, jossa alus on liealla kiinni alustassa. Ensimmäinen vapaa lento tehtiin 25. heinäkuuta 2019 yhdellä moottorilla. 22 sekunnin lennolla alus nousi noin 200 metrin korkeuteen ja liikkui myös sivusuunnassa. Lopuksi alus laskeutui hallitusti alas viereiselle alustalle. Testien jälkeen se sijoitettiin laukaisualueelle ja aiottiin muuttaa rakettimoottorien testausalustaksi. Starhopperin jälkeen SpaceX siirtyi täysipainoisesti rakentamaan täysikokoisia prototyyppejä. ==== Prototyyppien rakentaminen alkaa ==== Starhopperin jälkeen pääpaino Starshipin kehityksessä siirtyi täysikokoisen Starshipin rakentamiseen. Osittain Super Heavyn rakentamista viivyttää Raptor-moottorien tuotannon lisääminen, koska siihen tarvitaan moninkertaisesti enemmän moottoreita. Toisaalta sitä ei tarvita ennen kuin Starship on valmis kiertoradalle ja se on näistä kahdesta selkeästi helpompi kappale. Eri prototyyppiversioita alettiin rakentamaan samaan aikaan Texasissa ja Floridassa. Texasissa rakentaminen tapahtuu SpaceX South Texas Launch Site -keskuksessa Boca Chicassa. Floridan Cocoa Beachin toimipisteen todettiin olevan muiden muassa liian etäällä laukaisualustasta, joten sen toiminta keskeytettiin ja kaikki resurssit ohjattiin Boca Chicaan. Floridassa SpaceX:llä on tosin myös kehitteillä oleva Robert's Roadin toimipiste, joka sijaitsee lähellä Kennedy Space Centeriä, missä SpaceX:llä on jo toiminnassa oleva Falcon-rakettien laukaisukeskus. === 2020 === Starship-toiminnan pääpaino on Boca Chicassa. Alueelle on koottu useita isoja telttahalleja, joissa rakennetaan alusten osakokoonpanoja. Alusten pystyssä tehtävää loppukokoonpanoa varten on rakennettu korkeita kokoonpanohalleja. "Nose Cone High Bay", "Starship High Bay" ja elokuussa 2020 vielä rakenteilla ollut "Super Heavy High Bay". Valtatien varteen muuten rakentamattomalle alueelle rakennetaan rakettitehdasta ja laukaisukeskusta sekä muuta tarvittavaa infrastruktuuria. Vuoden 2020 haastattelussa Elon Musk ilmaisi oleelliseksi tavoitteeksi alusten lisäksi kehittää tehdasta tuotantolinjoineen. Hän sanoi, että jos raketin kehittäminen ja rakentaminen on vaikeaa, niin ”rakettitehtaan rakentaminen on 1000 prosenttia vaikeampaa”. Tavoitteena on alusten sarjavalmistus, jotta voidaan valmistaa tuhannen aluksen luokkaa oleva laivue. Tuotantotavoite on kaksi alusta viikossa. Tavoitteena oli, että Boca Chicassa olisi 3 000 työntekijää vuoden loppuun mennessä. Ensimmäinen lento tapahtui 4. elokuuta 2020, kun SN5 suoritti 150 metrin korkuisen ensimmäisen koelennon täysikokoisella propulsio-osalla. 9\. joulukuuta SN8-testiartikkeli toteutti ensimmäisen suborbitaalisen lennon 12,5 kilometriin. Se laskeutui vatsa edellä käyttäen ilmajarrutusta. Vastaavaa ei ollut kokeiltu aikaisemmin. Se kuitenkin tuhoutui laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri, koska vain yksi kolmesta Raptor-moottorista pysyi toiminnassa. === 2021 === SN8:n aloittamaa testikampanjaa jatkoi 2. helmikuuta 2021 SN9, 4. maaliskuuta SN10 ja 30. maaliskuuta SN11. Neljästä testiartikkelista vain SN10 laskeutui riittävän pehmeästi laskeutumisalustalle pysyen kasassa. Se tosin tuhoutui viisi minuuttia myöhemmin laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri. Toukokuussa 2021 testiartikkelit SN15:sta SN19:sta olivat valmistumassa Boca Chicassa. 5. toukokuuta SN15 teki ensimmäisen koelentonsa. Se laskeutui pehmeästi laskeutumisalustalle onnistuen siinä missä edeltäjät eivät onnistuneet. SN15-sarjan testiartikkeissa on satoja muutoksia verrattuna SN8-sarjan testiartikkeleihin. === 2023 === SpaceX:n Elon Musk ilmoitti yhtiön yrittävän Starshipin laukaisua maaliskuussa 2023 jos kaikki testit menevät hyvin. Laukaisu olisi aluksen ensimmäinen kiertoradalle. Huhtikuussa laukaisua lykättiin jäätyneen paineventtiilin vuoksi. 20\. huhtikuuta Starship ja Super Heavy -kantoraketti laukaistiin koelennolle. Laukaisun jälkeen kantoraketti ja itse alus eivät irrottautuneet ja raketti räjähti. Ennen lentoa SpaceX kertoi, että onnistumisen todennäköisyydet ovat alhaiset ja tehtävän tarkoitus oli kerätä tietoa riippumatta siitä, saavutetaanko kaikkia tavoitteita. Koelennon jälkeen SpaceX teki muutoksia Super Heavy -kantorakettiin, jotta vaiheiden irrotuksessa seuraava vaihe voi käynnistää rakettimoottorinsa aikaisemmin. Tämän arvioidaan lisäävän nostokykyä 10 prosenttia kun kantoraketin moottoreita ei tarvitse sammuttaa irrottautumisen ajaksi, mutta vaatii vahvistuksia kantorakettiin jotta sitä voidaan käyttää uudelleen. Lisäksi kantorakettiin tehdään muutoksia kuumien kaasujen ohjaamiseen. Myös laukaisualustaan tehdään muutoksia. == Super Heavyn kehityshistoria == === Protojen rakentaminen === Super Heavyn rakentaminen on ollut toissijalla verrattuna Starshipiin, koska sille ei ole ollut tarvetta ennen kuin Starship on valmiina orbitaalisiin lentoihin. Lisäksi Super Heavy on oletettavasti näistä kahdesta helpompi ja vähemmän kehitystyötä vaativa. Super Heavyn osat ovat rakenteilla ja Super Heavy -prototyyppien kasaaminen oli tarkoitus alkaa vuonna 2020. Vuonna 2020 uusi Super Heavylle riittävän korkea kokoonpanohalli valmistui Boca Chicassa. Marraskuussa 2020 oli ensimmäisen Super Heavyn BN1:n kokoaminen meneillään. Rungon osakokoonpanoja on koottu ja niiden yhdistäminen on aloitettu. === Nimetyt prototyypit=== Nimi Valmistuksen aloitus Poisto Valmistuspaikka Status Lennot Huomioita BN1, BN2 & BN3 2020 – Q1 2021 Q2 2021 Boca Chica, Texas Purettu - Kolme ensimmäistä boosteria tehtiin rakennusteknisenä harjoitteena. Purettu osiin. BN4 Q2 2021 Boca Chica, Texas Testauksessa 0 Toimii Starship 20:n boosterina tulevalla koelennolla Maan matalalle kiertoradalle. Käynyt läpi lukemattomia testejä. Aikoo laskeutua mereen toimitettuaan tehtävänsä. Tavoite ensilennolle Q1 2022. BN5 & BN6 Q3/Q4 2021 Boca Chica, Texas Rakenteilla 0 BN5 & BN6 ovat rakenteilla olevat seuraajat. Edustaa suurelta osin samaa arkkitehtuuria. Pieniä muutoksia. == Prototyyppien kehityshistoria == === Rakentaminen=== SpaceX rakentaa alusta alkaen useaa prototyyppiä rinnakkain. Alusten rakentaminen alkoi kahdessa toimipisteessä: eteläisessä Texasissa Boca Chicassa ja Floridassa Cocoa Beachillä. Floridan toiminnot kuitenkin lopetettiin vuonna 2019. Mk1 rakennettiin Boca Chicassa huhtikuusta marraskuuhun 2019 ja Mk2 oli rakenteilla Cocoa Beachillä, Floridassa. Suunnitelmana oli tehdä Mk1:llä maksimissaan 20 kilometrin korkuinen koelento. Se koottiin väliaikaisesti täyteen mittaansa syyskuussa 2019, vaikkakaan ei toiminnallisesti. Sen kuivamassa oli 200 tonnia. Myöhempien tietojen mukaan Mk1:ä ei ollut enää tarkoituskaan käyttää koelentoihin vaan se jäisi valmistustekniseksi harjoitteeksi. Marraskuussa 2019 Mk1:n tankki repeytyi painetestauksen aikana ja koko osa vaurioitui pahoin. Tapahtumahetkellä alus oli kahdessa osassa, joten yläosa ei vaurioitunut. Tankin kupolimainen etupääty irtosi ja lensi noin sadan metrin korkeuteen. Seurannut paineisku rikkoi myös alaosaa ja siitäkin purkautui kaasua. Mk1:a ei korjattu, vaan SpaceX siirtyi suoraan seuraavan version Mk3:n rakentamiseen. Siinä runko tehdään yhtenäisistä siivuista, jotka hitsataan yhdellä saumalla lieriöiksi ja sitten toisiinsa. Mk1 hitsattiin useammista palasista ja suoraan taivasalla. Osien valmistusta siirretään tuulensuojaan lähes puhdastiloja vastaaviin oloihin sitä mukaa, kun tiloja valmistuu. Käytettävä teräs oli pääasiassa neljä millimetriä paksua. Tavoitteena on lopulta paikoitellen ohuimmillaan kahden millimetrin paksuus. Ensimmäiset alukset tehtiin 301-laadun rosterista. SN8 tehtiin 304L-laadusta. 304L ei ole yhtä vahvaa kuin 301 mutta se on muovautuvampaa. Siitä tehty säiliö ennemmin alkaa vuotaa kuin poksahtaa. SpaceX kehittää myös omaa rosteri-laatua. Alus hitsataan TIP TIG -menetelmällä. Hitsaussaumat tarkastetaan röntgen-kuvauksella. Runko valmistetaan vaiheittain. Erilaisia rungon osia ovat nokka, perä, välilaipio sekä suorat vain sivuseinämää sisältävät osat. Osat valmistetaan suoraan pystyasentoon ja kootaan yhteen pystyasennossa erillisissä korkeissa rakennuksissa. Mk3:n nimitys muutettiin SN1:ksi. Samalla esikehitys- tai Mk-vaihe voidaan katsoa päättyneeksi. Joulukuussa 2019 Musk arvioi, että SNx V1.0-sarjaa tehtäisiin noin 20 kappaletta. === SN1, SN2, SN3 & SN4 === SN1:n oli tarkoitus olla jo jopa ensimmäinen täysikokoinen ja lentävä Starship. Sitä rakennettiin Boca Chicassa. SN1 tuhoutui varhaisessa nestetypellä tehdyssä paineistuskokeessa 28. helmikuuta 2020. Alus koostui tässä vaiheessa lähinnä vain ajoainesäiliöistä. Alus ratkesi alaosan liitoksesta, jolloin pääosa aluksesta kohosi ilmaan vesirakettimaisesti ja putosi sitten alustalle. SN2:n ensimmäiset paineistuskokeet suoritettiin onnistuneesti maaliskuussa 2020. Mukana testeissä oli rungon moottorien rasitukset vastaanottava ja muulle rungolle jakava pohjakiekko eli moottoriripustus (thrust puck). Typellä suoritettava kryogeeninen painekoe suoritettiin 10. maaliskuuta mennessä. Moottorin tuottamaa rasitusta simuloitiin hydraulisesti tuotetulla kuormalla. SN2 ei edennyt kehityksessä pidemmälle. SN3:lla oli tarkoitus suorittaa staattisia polttoja ja matalia lentoja. Sen ajoainetankkiosa tuhoutui kryogeenisen painekokeen yhteydessä 3. huhtikuuta 2020. LOx-osa painui kasaan. SN4:llä oli tarkoitus suorittaa korkeampia lentoja. SN3:n tuhouduttua SN4:n ensitavoitteeksi vaihtui ensimmäinen lento irti maasta. Koekappale siirrettiin koealustalle 24. huhtikuuta. Se suoritti onnistuneesti joukon rasitus- ja painekokeita. SN4 tuhoutui 29. toukokuuta 2020 viidennessä staattisessa polttokokeessaan pian moottorin sammutuksen jälkeen. Syynä oli ongelma ajoainetankkausjärjestelmässä. Testissä testattiin muun lisäksi aluksesta juuri ennen lentoon lahtöä irroitettavien pikairroitusliitinten toimintaa. Testissä liittimet irroitettiin mutta niiden venttiili ei sulkeutunut vaadittavasti vaan ajoainetta pääsi valumaan alustalle. Se syttyi pian ja syntynyt räjähdys tuhosi aluksen. SN4 oli kuitenkin toistaiseksi menestyksekkäin ja toi paljon hyödyllistä dataa rakenteilla oleville koekappaleille. === SN5 & SN6 === SN5 valmistui testattavaksi heinäkuussa 2020. Siinä missä SN4 ja SN7 ovat tavoitelleet rakenteen kestävyyttä, SN5:n on tarkoitus suorittaa ensimmäiset koelennot SN-sarjan testiartikkeleilla. Se suoriutui kaikista testeistä, mukaan lukien staattinen poltto, ja saattoi näin edetä koelentoihin. 4\. elokuuta 2020 SN5 suoritti 150 metrin korkuisen koelennon. Lento oli ohjelman toinen tämän tyylinen lento (nousu ja sivusiirtymä; viimeinen lento Starhopperilla oli ensimmäinen) ja ensimmäinen tässä kokoluokassa eli täysikokoisella propulsio-osalla. Koelentoa varten SN5:een kiinnitettiin yksi Raptor-rakettimoottori, Raptor SN27, ja nokkaan vastapaino. Moottori on kiinni epäsymmetrisesti, koska lentoa varten ei tehty omaa moottoriripustusta vaan käytettiin useammalle moottorille tarkoitettua versiota. Lennolla ei ole tarvetta useammalle moottorille. Yhden Raptorin työntövoima on noin 2000 kN ja sitä voidaan säätää noin 50 prosenttiin, joten aluksen massa oli 100 ja 200 tonnin välillä. Verrattuna aiempaan Starhopper- lentoon moottori toimi koko lennon ajan paremmin. Starhopperin lennon loppuvaiheessa suihku muuttui keltaiseksi normaalista sinisestä osoittaen jonkin vian moottorissa. SN5-lennon loppuvaiheessa moottorin kyljessä oli pieni tulipalo, mutta se ei näytä vaikuttavan moottorin toimintaan ja sammuu aluksen laskeutuessa. Oletettavasti kyseessä ei ollut ajoaineen vuoto vaan jotain muuta palavaa. Alus laskeutui hivenen vinoon. Lensi SN5:n jälkeen toisen 150 metrin lennon 3. syyskuuta 2020. === SN7/SN7.1 === SN4:n tuhoutumisen jälkeen SN7 valmisteltiin jatkamaan siitä. Koekappale vietiin äärimmilleen 23. kesäkuuta, jolloin se saavutti 7,6 baarin paineen (tavoite yli 8,4 baaria). Se ei kuitenkaan tuhoutunut vaan ainoastaan vuoti, joten se voitiin korjata. SN7 uusiokäytettiin koodinimellä SN7.1. Tavoitteena tällä kappaleella oli parantaa valmistustekniikoita ja yltää edeltävän kokeen päätavoitteeseen. SN7.1 paineistettiin tarkoituksella niin pitkälle, että se lopulta tuhoutui painekokeessa 24. syyskuuta 2020. === SN8 === SN8 on korkeille lennoille tarkoitettu koekappale. SN8 on rakennettu ruostumattoman teräksen seoksesta 304L aiemmin käytetyn 301:n sijaan. SN8 oli ensimmäinen SN- sarjan testiartikkeli, joka on edennyt aerodynaamisten osien lisäämiseen. Näihin kuuluvat nokkakartio, ohjaussiivekkeet ja lämpökilven koepaloja. Ensimmäinen kolmen Raptor-rakettimoottorin alus oli tarkoitettu suborbitaalisia kokeita (noin 15–20 kilometriä) varten. 20\. lokakuuta 2020 SN8:lla suoritettiin ensimmäinen kolmen moottorin staattinen poltto. Sitten siihen lisättiin nokkakartio. 12. marraskuuta 2020 toisiosäiliöistä syötetyssä staattisessa polttokokeessa yksi moottoreista rikkoutui siten, että aluksen pneumatiikkajärjestelmä lakkasi toimimasta. Tämän vuoksi aluksen venttiilejä ei voitu ohjata, joten nestehapen lämmetessä ja kiehuessa paine pääsi nousemaan toisiohappisäiliössä. Lopulta rikkoutuva ylipainesuoja (burst disk) laukesi ja alus välttyi suuremmalta vahingolta. Aluksen lentovalmistelua voitiin jatkaa. Ensimmäinen 12,5 km:n lentoyritys 8. joulukuuta 2020 keskeytyi moottorikeskeytykseen moottorien käynnistämisvaiheessa ajassa T-1. Toinen lentoyritys 9. joulukuuta saavutti suurimman osan tavoitteistaan. Alus lensi 12,5 km:n korkeuteen, jonka jälkeen aloitti laskeutumisen. SN8 onnistui myös ensimmäistä kertaa Starshipille ominaisessa käännöksessä, jossa ennen laskeutumista alus kääntyy 90 asteen "mahalaskusta" takaisin pystysuoraan. SN8 kuitenkin tuhoutui maahantulonopeuden ollessa liian suuri. === SN9, SN10 & SN11 === Testiartikkeli kaatui joulukuussa 2020 High Bay -hallin sisällä jalustan petettyä, mutta ei kärsinyt vakavia vaurioita. SN9 suoritti koelentonsa 2. helmikuuta 2021. Laskeutumisvaiheessa vain yksi kolmesta Raptor-moottorista käynnistyi, vaikka kahden moottorin oli tarkoitus suorittaa laskeutumispoltto. Kappale osui laskeutumisalueelle yli 200 kilometrin tuntinopeudella. SN10 valmistui helmikuussa 2021 High Bay -nimellä kulkevassa rakennushallissa, jossa SpaceX kasaa prototyyppinsä loppuun. Se kävi vastaavat valmistelukampanjat läpi kuten kaksi edeltävää. SN10 suoritti koelentonsa 4. maaliskuuta 2021. SN10 suoritti SpaceX:n sanoin pehmeän laskeutumisen, mutta laskeutumisjalkojen toimimattomuuden vuoksi alus tuhoutui hetken aikaa laskeutumisen jälkeen. Maaliskuussa 2021 SN11:tä viimeisteltiin High Bayssa. SN11 suoritti koelentonsa kovassa sumussa 30. maaliskuuta 2021. Elon Muskin mukaan moottorilla 2 oli ongelmia prototyypin noustessa, sekä moottori 2 ei saavuttanut käyttökammion painetta laskeutumisen aikana. Yhteys prototyyppiin menetettiin viisi minuuttia ja 49 sekuntia laukaisun jälkeen. Musk totesi, että moottoreiden uudelleenkäynnistyksen yhteydessä moottorissa 2 havaittiin pieni metaanivuoto, joka johti tulipaloon ja prototyypin tuhoutumiseen. === SN12/SN7.2 === Kuten SN7.1 syyskuussa 2020, SN7.2 oli rakennettu paineistusdemoksi. 26. tammikuuta 2021 se läpäisi painekokeensa. === SN15 === SN15 kuljetettiin laukaisupaikalle 8. huhtikuuta 2021. SN15 erosi oleellisesti edeltävistä prototyypeistä. Siinä oli satoja muutoksia SN8–SN11-prototyyppeihin verrattuna. 5. toukokuuta 2021 SN15:sta tuli ensimmäinen Starship-prototyyppi, joka onnistui laskeutumaan pehmeästi maankamaralle ilmajarrutuksen jälkeen, käyttäen kahta kolmesta Raptor- moottoristaan manööverissä. Laskeutumisjalat toimivat riittävästi. Laskeutumisen jälkeen havaittiin aluksen pohjassa pieni tulipalo, mutta sen kerrottiin olleen odotettu eikä uhkaa alusta. SN16 oli suurelta osin valmis prototyyppi, mutta ei lentänyt. SN20–SN22-sarja aloitti kehitystyönsä toukokuussa 2021. === SN20, SN21 & SN22 === Ensimmäisen matalan kiertoradan lennon tavoiteajankohta oli tammikuu 2022 BN4:n eli ”boosteri numero 4:n” kanssa. === Nimetyt prototyypit=== Nimi Valmistuksen aloitus Poisto Valmistuspaikka Status Lennot Huomioita Starhopper joulukuu 2018 elokuu 2019 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 3 Suoritti kolme koelentoa, korkeimmilaan 150 metriä. Toimii nykyään mittaustornina laskeutumisalustan läheisyydessä. joulukuu 2018 marraskuu 2019 Boca Chica, Texas Tuhoutui 0 Tankkiosa tuhoutui painekokeessa 28. marraskuuta 2019. Mk2 noin joulukuu 2018 – toukokuu 2019 marraskuu 2019 Cocoa, Florida Jäi kesken 0 Valmistus jäi kesken. Mk4 lokakuu 2019 marraskuu 2019 Cocoa, Florida Jäi kesken 0 Valmistus jäi kesken. noin lokakuu 2019 maaliskuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui – Tankkiosa tuhoutui 28. helmikuuta 2020. SN2 helmikuu 2020 maaliskuu 2020 Boca Chica, Texas Jäi kesken 0 Sai SN2-nimityksen mutta jäi lähinnä valmistustekniseksi kokeeksi. SN3 maaliskuu 2020 huhtikuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui 0 Tankkiosa tuhoutui painekokeessa huhtikuussa 2020. SN4 maaliskuu 2020 toukokuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui 0 Suoritti sarjan rasitustestejä. Tuhoutui 29. toukokuuta 2020. SN5 huhtikuu 2020 elokuu 2020 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 1 Suoritti 150 metrin koelennon ensimmäisenä 4. elokuuta 2020. SN6 huhtikuu 2020 syyskuu 2020 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 1 Lensi SN5:n jälkeen toisen 150 metrin lennon 3. syyskuuta 2020. SN7.1 toukokuu 2020 syyskuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui - Koekappale 7.1 testattiin loppuun asti painekokeessa 24. syyskuuta 2020. SN8 kesäkuu 2020 joulukuu 2020 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 Käyttää uutta 304L ruostumaton terässeosta. Tehty staattisia polttokokeita, ensimmäinen kolmella moottorilla. SN8 suoritti ensimmäisenä 12,5km suborbitaalisen lennon 9. joulukuuta 2020. Tuhoutui laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri. SN9 heinäkuu 2020 helmikuu 2021 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 SN9 on lähes identtinen SN8 kanssa. Suoritti 10 kilometrin suborbitaalisen lennon 2. helmikuuta 2021. Tuhoutui, koska vain yksi kolmesta moottorista käynnistyi laskeutumistilanteessa. Liian nopea laskeutumisnopeus. SN10 elokuu 2020 maaliskuu 2021 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 Lähes identtinen SN8:n ja SN9:n kanssa. Suoritti 10 kilometrin suborbitaalisen lennon 4. maaliskuuta 2021. Tuhoutui hetken laskeutumisen jälkeen, koska laskeutumisjalat eivät kyenneet vastaanottamaan kaikkea massaa, joka laskeutui. Tämä vaurioitti alusta liikaa. SN11 syyskuu 2020 maaliskuu 2021 Boca Chica, Texas Tuhoutui 1 Lähes identtinen SN8:n, SN9:n ja SN10:n kanssa. Suoritti 10 kilometrin suborbitaalisen lennon 30. maaliskuuta 2021. Tuhoutui yhteyden menetyksen jälkeen automaattisen lennon keskeytysjärjestelmän laukeamisen myötä. SN12/SN7.2 syyskuu 2020 Q1 2021 Boca Chica, Texas Eläkkeellä – Suoriutui painekokeesta 26. tammikuuta 2021. SN13/SN14 – Q1 2021 Boca Chica, Texas Jäivät kesken – Jäivät kesken vanhentuneina. SN15 Q4 2020 Q2 2021 Boca Chica, Texas Eläkkeellä 1 Eroaa oleellisesti edeltävistä testiartikkeleista. Satoja muutoksia aiempiin verrattuna. Laskeutui ensimmäisenä koekappaleena pehmeästi laskeutumisalustalle 5. toukokuuta. Ship20 Q2 2021 Boca Chica, Texas Testauksessa – Ship20:n oli tarkoitus olla ensimmäinen avaruuteen lentävä koealus Booster 4:n kanssa. Ajankohta aikaisintaan tammikuu 2022. Ship21 & Ship22 Q2 & Q3 2021 Boca Chica, Texas Rakenteilla – Ship20:n seuraajia. Huomiot: == Laukaisu- ja Integraatio-torni == Starbasessa, Texasissa aloitettiin erittäin ainutlaatuisen kokonaisuuden rakentaminen. Tukeakseen Starship-järjestelmän tehokasta uudelleenkäytettävyyttä. Projektiprosessin nopeuttamiseksi ja edullistamiseksi aloitettiin. Laukaisun tapahtuessa tornista. Alus-osa jatkaa matkaa kiertoradalle samalla, kun Boosteri-osa laskeutuu takaisin ohjautuen samaan torniin. Torniin on asennettu kaksi "kättä", jotka ottavat boosterin vastaan mahdollistaen sen pehmeän laskeutumisen ja nopean uusiokäytön. Rakentaminen käynnistyi kesällä 2021. Joulukuussa 2021 valmistelutyöt olivat loppusuoralla. Samaa järjestelmää on tarkoitus käyttää mereltä käsin SpaceX:n kelluvissa laukaisukeskuksissa Phobos & Deimos (entisiä öljynporauslauttoja). Starbaseen rakenteilla oleva laukaisu- ja integraatio-torni on monien muidenkin tapaan prototyyppi. Joulukuussa 2021 ilmoitettiin toisen tornin rakentamisesta Cape Canaveralin avaruuskeskukseen Floridaan. Lokakuussa 2024 tehdyssä lentokokeessa Super Heavy saatiin otettua kiinni tornissa olevilla syömäpuikoiksi kutsutuilla robottikäsillä. == Rakenne == Starship koostuu Maasta tapahtuvien laukaisujen yhteydessä kahdesta osasta. Ensimmäisenä vaiheena on kantoraketti Super Heavy. Toinen vaihe on itse Starship lasteineen. Starship on alus, jonka sisätiloista alaosan täyttävät tankit ja moottorit ja yläosan hyötykuorma. Raketin hyötykuormatavoite matalalle Maan kiertoradalle on vähintään 100 tonnia, mikä tekee Starshipistä superraskaan kantoraketin. Starshipin on tarkoitus kyetä lentämään Maasta Marsiin sekä nousemaan sieltä ja palaamaan Maahan hyödyntämällä välitankkauksia. Koko aluksen ja kantoraketin yhdistelmän korkeus on 121 m ja massa 5 000 000 kg === Super Heavy === Super Heavyn ulkohalkaisija on yhdeksän metriä ja korkeus 70 metriä. Sen yläosassa on verkkosiivekkeet. Alaosassa on laskeutumisjalat. 28 moottorin versiossa moottoreista 20 olisi suuren suorituskyvyn ei-säädettäviä moottoreita. Loput kahdeksan olisivat teholtaan ja suuntaukseltaan säädettäviä. === Starship === Starshipin ulkohalkaisija on yhdeksän metriä. Aluksen lieriömäisen propulsio-osan rakentaminen alkaa yhdeksän metrin halkaisijaiseksi renkaaksi hitsattavasta terässuikaleesta. Näitä renkaita hitsataan päällekkäin muutama kappale ja näin saadaan osakokoonpanoja. Moottoriripustus/ensiöhappisäiliön pohja, ensiösäiliöiden yhteinen väliseinä ja ensiömetaanisäiliön laipio hitsataan lieriöiden sisään. Lopuksi nämä lieriöt kasataan päällekkäin ja hitsataan toisiinsa. Ensiönestehappisäiliö on alinna ja sen päällä on ensiönestemetaanisäiliö. Aluksessa on lisäksi toisioajoainesäiliöt (header tanks), joissa on laskeutumisajoaine. Toisiometaanisäiliö on ensisäiliöiden väliseinässä. Toisiohappisäiliö on nokkakartion nokassa, jotta aluksen massakeskipistettä saadaan edemmäs. Aluksen kärkeen tulee rahtiosa ja muut tilat ts. nokkakartio. Nokkakartion kartiomainen osa hitsataan lukuisista paloista suoraan yhdeksi kappaleeksi. Nokkakartioon kuuluvaksi lasketaan myös suora osa aluksesta tankkiin asti. Peräpäähän tulee jalat, joiden muoto ei ollut vielä vakiintunut marraskuussa 2020. Aluksen etu- ja takapäässä on ohjaussiivekkeet. Siivekkeitä ohjataan sähköisesti suoraan ilman hydrauliikkaa rinnakkain kytketyillä Tesla Plaid -moottoreilla. Takasiivekkeiden tehon tarve on 1,5 MW per siiveke. Raptor- moottorit käynnistetään COPV-kaasulla. == Lentoprofiili == Laukaisussa Super Heavy käyttää kaikkia moottoreitaan. Ne käynnistetään erissä pienellä viiveellä. Vaiheistuksen lähestyessä osa Super Heavyn moottoreista sammutetaan ja Starship käynnistää omansa. Vasta sitten osat irtoavat toisistaan eli kyseessä on ns. lentävä vaiheistus. Vaiheistuksen jälkeen Super Heavy kääntyy ja suorittaa jarrutuspolton (boostback burn). Siinä sen kiihtyvyys on 20 G:tä. Pudottuaan sitten aikansa siivekkeiden ohjaamana Super Heavy suorittaa laskeutumispolton. Starship jatkaa vaiheistuksen jälkeen polttoaan. Koelennoilla se on toistaiseksi ohjattu vasta alikiertoradan lentoradalle, josta paluu ilmakehään tapahtuu suoraan putoamalla. (Tilanne SpaceX Starship integrated flight test 6 asti.) == Koelennot == Pelkän Starshipin koelennoista katso #Prototyyppien kehityshistoria. Nämä ovat siis varsinaisia koelentoja eli mukana ovat sekä kantoraketti että avaruusalus ja tavoitteena on avaruus ja kiertorata. * 20. huhtikuuta 2023 IFT-1 –Starship S20 ja Super Heavy B7. Ensimmäinen integroitu koelento. Lento ohitti Max Q:n mutta ei edennyt vaiheistukseen asti vaan tuhoutui kesken lennon oletettavasti menetettyään ohjattavuuden. * 18. marraskuuta 2023 IFT-2 – Starship S25 ja Super Heavy B9. Lento eteni ohi vaiheistuksesta. Toinen vaihe eteni telemetrian mukaan ainakin yli Karmanin rajan mutta automaattinen lennonkeskeytys tuhosi aluksen ennen suunniteltua moottorien sammutusta. Lennon keskeytysjärjestelmä tuhosi ensimmäisen vaiheen pian vaiheistuksen jälkeen. Kokeen päätavoite "kuuma" vaiheistus onnistui. Uusi suojajärjestelmä toimi ja laukaisualusta ei kärsinyt suuria vaurioita edellisen laukaisun tapaan. *14. maaliskuuta 2024 IFT-3 – Starship S28 ja Super Heavy B10. Starship tuhoutui lennon laskeutumisvaiheessa saavutettuaan ensin kiertoratanopeuden. Super Heavy tuhoutui laskeutumisvaiheessa. *6. kesäkuuta 2024 IFT-4 – Starship S29 ja Super Heavy B11. Lento täytti tavoitteensa onnistuneesti. Vaiheistuksen jälkeen Super Heavy "laskeutui" hallitusti kuvitteelliseen lentoasemaan Meksikonlahdella ja Starship selvisi ilmakehään paluusta laskeutuen aktiivisesti Intian valtamereen. * 13. lokakuuta 2024 IFT-5 – Starship S30 ja Super Heavy B12. Aiempiin nähden joitakin muutoksia sisältänyt alikiertoratainen lento Starbasesta Intian valtamerelle. Super Heavy onnistui palaamaan ensimmäistä kertaa Starbaseen. Se hidasti moottoreillaan lähes pystysuoraan leijuntaan ja ohjasi itsensä laukaisutornille, jonka varret ottivat sen hallitusti kiinni. Starship laskeutui suunnitellusti Intian valtamereen. * 20. marraskuuta 2024 IFT-6 – Starship S31 ja Super Heavy B13. IFT-5:n tapainen, mutta se sisälsi joitakin muutoksia uuden datan keräämiseksi. Starshipin Raptor-moottoreita kokeiltiin polttaa esnimmäistä kertaa avaruudessa. Yhteysonglemien takia Super Heavy laskeutui Starbasen sijaan hallitusti Meksikonlahdelle ja hajosi osiin. Starship laskeutui onnistuneesti Intian valtamereen. == Lennot == Ensimmäisenä tilattu Starship-lento on miehitetty Kuun ympärilento. Syyskuussa 2018 julkistetun DearMoon-hankkeen Kuun ympärilennon toteutumistavoite oli 2023. Hankkeen rahoittaja japanilainen miljardööri Yūsaku Maezawa on valittu ensimmäiseksi matkustajaksi kaupalliselle kuulennolle. Starshipin muokattu versio valittiin yhdeksi kolmesta kuulaskeutuja-ehdokkaaksi NASAn Artemis- kuuohjelmaan. Toiset ehdokkaat ovat Dynetics-yhtiön laskeutuja ja Blue Originin vetämän tiimin laskeutuja. Nasa myönsi vain SpaceX:lle sopimuksen kehittää, testata ja lentää kaksi tehtävää Kuun pinnalle. Nasa myönsi 2,89 miljardia dollaria kahteen tehtävään, mutta määrä voi kasvaa, jos Nasa valitsee SpaceX:n myöhemmille lennoille. Kolme kilpailevaa ehdokasta toimi Nasan kanssa 10 kuukauden ajan muokaten ehdotustaan Nasan tarpeisiin: Blue Originin ja Dyneticsin ehdotukset koskivat muutaman astronautin viemistä Kuun pinnalle, kun taas SpaceX ehdotti Mars-lentoon tarkoitettua vaihtoehtoa, joka voi viedä tusinoittain ihmisiä kerralla kuuden kuukauden lennolla. SpaceX:n ratkaisu on ylimitoitettu muutaman henkilön viemiseksi Kuuhun, mutta kolmesta vaihtoehdosta se on ainoa, jolla on suora polku täyteen uudelleen käytettävyyteen. Arvion mukaan Starship-arkkitehtuuri mahdollistaa hyvin raskaat laukaisut, ajoaineen säilömisen avaruudessa, tankkaamisen avaruudessa sekä suuret massat ylös ja alas planeettojen pinnoilta. == Lähteet == == Aiheesta muualla == * * * * * Kuvia Starshippien kokoonpanon etenemisestä Luokka:SpaceX Starship Luokka:Kantoraketit Luokka:Rakettivaiheet