اسپیس ایکس ؛ استارشیپ

نویسنده : امیررضا کاظمی مقدمهاستارشیپ یک پرتابگرفوق سنگین است که توسط شرکت خصوصی اسپیس ایکس ( Space X ) ساخته شده است .اسپیس ایکس این راکت را باهدف قابلیت استفاده مجدد و هزینه عملیاتی کم برای سفرهای بین سیاره ای و حمل محموله های سنگین توسعه میدهد .سوخت این موشک متان و اکسیژن مایع بوده ودر حقیقت یک موشک دومرحله ای است که مرحله اول آن بوستر فوق سنگین استارشیپ ومرحله دوم آن فضاپیمای استارشیپ است .قسمت فضاپیمای این موشک دارای چهار بالک به منظور تامین پایداری و ثبات راکت حین پرتاب و همچنین کاهش سرعت وکنترل آن درمرحله ورود به جو و فرود مناسب است که روی فضاپیما قابل مشاهده هستند .این موشک میتواند انواع محموله سنگین مانند مجموعه ای از ماهواره ها، فضاپیمای حامل انسان و کاوشگرها را به فضا ببرد و بعد از انجام ماموریت دوباره با سلامت کامل بازیابی شده و درسایت پرتاب فرودآید که این ویژگی و همچنین قابلیت حمل محموله بالا آن را به یکی از کاندید های اصلی سفرانسان به مریخ و برنامه آرتمیس و dearMoonتبدیل کرده است .ماموریت ها : پرواز زیر مداری ، پرواز میان سیاره ای ، پرواز فضایی مداریشرکت سازنده : اسپیس ایکس ( Space X)کشور مبدا : ایالات متحده آمریکاابعاد : ارتفاع ۱۲۰ متر ( ۴۰۰ پا ) قطر ۹متر ( ۳۰پا)تعداد مراحل : ۲ ( بوستر فوق سنگین یا super heavy و فضاپیمای استارشیپ یا starship)بار مفید به مدار نزدیک زمین ( لئو) : ۱۰۰ هزار کیلوگرم ( ۲۲۰۰۰۰ پوند )بارمفید به مدار زمین ثابت انتقال ( جی تی اُ) : ۱۰۰ هزار کیلوگرم ( ۲۲۰۰۰۰پوند)بارمفید به ماه : ۱۰۰ هزار کیلوگرم ( ۲۲۰۰۰۰ پوند )بار مفید به مریخ : ۱۰۰هزار کیلوگرم ( ۲۲۰۰۰۰پوند )اطلاعات مرحله اول ( بوستر فوق سنگین ) :ارتفاع : ۷۰ متر ( ۲۳۰ پا )قطر : ۹ متر ( ۳۰پا )موتور : ۳۳ موتور رپتورسوخت : متان مایع و اکسیژن مایعاطلاعات مرحله دوم ( فضاپیمای استارشیپ) :ارتفاع : ۵۰ متر ( ۱۷۰ پا )قطر : ۹ متر ( ۳۰ پا ، غیر از بخش بالایی )موتور : ۳ موتور رپتور ؛ ۳ موتور رپتور vacuumسوخت : متان مایع و اکسیژن مایعسایت های پرتاب :SpaceX Starbaseپایگاه های پرتاب فراساحلی دیموس و فوبوسمجتمع پرتاب مرکز فضایی کندی ۴۹ و ۳۹همان طور که در مشخصات بالاذکر شد آماده سازی وپرتاب استارشیپ در SpaceX Starbase ؛ پایگاه های دریایی اسپیس ایکس و مجتمع های پرتاب مرکز فضایی جان اف کندی انجام خواهد شد .مراحل پرتاب این غول سنگین هم بدین گونه خواهد بود که ابتدا بوستر سنگین مرحله اول با ۳۳ موتور رپتور روشن شده و فضاپیما را به فضا خواهد برد.بعد از جدایش مراحل درفضا مرحله دوم یا همان فضاپیمای استارشیپ ۳ موتور وکیوم خود را روشن کرده و به سمت ایجاد مدار مناسب حرکت خواهد کرد.درهمین حال است که بوستر مرحله اول با ورود به جو زمین باله های باز شونده ( grid fin) خود را که در قسمت بالایی بوستر قرار دارند باز کرده و با کمک سیستم هدایت اینرسی و GPS کنترل خود را به دست آورده و درموقعیت مناسب بوستر تعدادی از رپتور ها را برای کاهش سرعت روشن میکند و درنهایت با انجام این مراحل با سرعت مناسب به سمت پایگاه فرود حرکت کرده و توسط بازوهای برج پرتاپ گرفته شده و فرود موفقیت آمیزانجام میگیرد.اما فضاپیمای استارشیپ که هنوز در فضا است با انجام ماموریت خود که میتواند قراردادن محموله در مدار یا ….باشد مانند بوستر مرحله اول وارد جو شده و توسط چهاربالکی که بر روی خود دارد به صورت افقی وضعیت خود را کنترل و در نهایت با روشن کردن ۳ موتور رپتور از حالت افقی خارج و به صورت عمودی در محل مشخص شده فرود می آید .( درصورتی که ماموریت فضاپیما سفر بین سیاره ای باشد این مراحل پرواز و فرود چند بار انجام میشود)مسیرتوسعهدرژوئیه سال ۲۰۱۹ بود که اولین گام برای تولید و آزمایش این موشک با پرواز استارهاپر تا ارتفاع ۱۵۰ متری ( ۴۹۰ فوت ) کلید خورد.( استارهارپر یک پرتابگرتک موتوربود که فناوری های لازم برای توسعه استارشیپ روی آن توسعه داده میشد) در نهایت پس از چهار تلاش ناموفق در می ۲۰۲۱ استارشیپ SN15 تا ارتفاع ۱۰ کیلومتر ( ۶ مایل) پرواز کرد و با موفقیت کامل فرودآمد .اولین پرواز این موشک به همراه بوستر سنگین برای ماه مه ۲۰۲۲ برنامه ریزی شده است .رویکرد شرکت اسپیس ایکس برای توسعه این راکت به دلیل پیچیدگی ها فنی و هزینه بالا به صورت تدریجی-تکاملی بوده و بیشتر هزینه های آن توسط ایلان ماسک بنیانگذار وسهامداراصلی شرکت تامین میشود.با توجه به مجاز بودن حضور خبرنگاران ورسانه ها در این آزمایش ها بسیاری از آن ها به نمایش عموم و جهان در آمده است.استقبال از توسعه این راکت درمیان مردم وساکنان اطراف پایگاه های آزمایش متفاوت بوده است . طوری که طرفداران این طرح معتقدند ادامه این پروژه باعث ایجاد فرصت های شغلی و پیشرفت انسان ها خواهد شد ولی منتقدان ومخالفان ادعا میکنند توسعه این راکت باعث ایجاد نابرابری مالی ، آسیب های زیست محیطی و… است . دلیل دیگری که مخالفان مطرح میکند برنامه ریزی غیرصادقانه شرکت است وادعای آنها مبنی بر این است که starbase تنها برای پرتاب فالکن هوی طراحی شده و قرار نبود موشک دیگری درآن پرتاب و توسعه داده شود.برنامه توسعه و مفهوم اولیه استارشیپ به آنجایی برمیگردد که در نوامبر۲۰۰۵ مدیرعامل و مهندس ارشد اسپیس ایکس، ایلان ماسک، برای اولین بار به یک موشک مفهومی به نام بی اف آر(BFR) اشاره کرد که با برخی از قابلیت‌های طراحی فعلی استارشیپ مطابقت داشت واین موشک قرار بود به نسخه بزرگتری از موتور مرلین به نام مرلین۲ مجهز شود اطلاعات زیادی در مورد این مفهوم در دسترس نیست، به جز اینکه می تواند حدود ۱۰۰ تن (۲۲۰۰۰۰ پوند) را به مدار پایین زمین برساند و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد ندارد همزمان با ارائه این طرح مفهمومی شرکت درحال آماده سازی برای پرتاب SAT_2 با موشک سبک فالکن۱ بود و بعد از این پرتاب شرکت موشک فالکن ۱ را با چتر در اقیانوس اطلس بازیابی کرد که همان بازیابی یک مفهوم کلی برای ساخت موشک هایی با قابلیت استفاده مجدد کامل مانند فالکن ۹ و استارشیپ به مهندسان ارائه کرد‌.تا مارس ۲۰۱۲ اسپیس ایکس طرح BFR را چندین بار بازنگری واصلاح کرد و آن را حمل کننده استعماری مریخ نامید .در این طرح موشک از موتور رپتور با سوخت متان استفاده میکرد و قادر بود۱۰۰تن ( ۲۲۰۰۰۰پوند) را تا مریخ حمل کند و اطلاعاتی غیر از این درباره این موشک اعلام نشد.دردسامبر۲۰۱۵ موشک فالکن ۹ شرکت با موفقیت بازیابی شد ودرمحل مشخص شده فرود آمد و این اتفاق که به معنی موفقیت شرکت وعقد قرارداد های مختلف بود باعث شد تا پروژه حمل کننده استعماری مریخ به صورت جدی تر دنبال شود وبه سمت ساخته شدن پیش رود.در سپتامبر سال ۲۰۱۶ ،یک روز قبل از شصت وهفتمین کنگره بین المللی فضانوردی بود که اخباری مبنی بر استفاده شدن موتور رپتور برای این راکت در رسانه ها مخابره شد . فردای آن روز در این رویداد ایلان ماسک وجود این سیستم حمل نقل بین سیاره ای را تایید کرده واعلام کرد قرار است این راکت توان قرار دادن ۳۰۰ تن ( ۶۶۰۰۰۰پوند) را در مدار نزدیک زمین داشته باشد .طبق گفته های ماسک هر دومرحله این راکت قابل بازیابی بوده و قادر است چندین محموله را بعد از فرود و سوخت گیری در مدار قرار دهد.بنابر اعلام مخزن سوخت این راکت از جنس کامپوزیت کربن بوده و از متان مایع و اکسیژن مایع استفاده میکند همچنین بوستر سنگین آن ۴۲ موتور رپتور و فضاپیما از ۹ موتور رپتور قدرت میگیرد.با تمام این ویژگی‌ها، موشک فقط برای حمل انسان به مریخ طراحی شده بود. هدف منحصر به فرد این موشک باعث ایجاد شک و تردید در مورد امکان سنجی پروژه، هم از نظر فناوری و هم در پول مورد نیاز شد.درکنگره سال بعد ماسک اعلام کرد که شرکت اصلاحاتی را در راکت انجام داده که باعث شده توان حمل محموله آن به ۱۵۰تن ( ۳۳۰۰۰۰پوند) کاهش یابد .وی هنچنین اعلام کرد موتورهای مرحله اول به ۳۳ عدد کاهش و تغییراتی در جنس بدنه لحاظ خواهد شد.در نهایت در سال ۲۰۱۸ ایلان ماسک اعلام کرد فلپ هایی برای کنترل بوستر نصب خواهد شد و نام بوستر مرحله اول را super heavy و نام موشک را استارشیپ نامید.تست های پروازیاولین پرواز در مسیر توسعه این راکت را استارهاپر انجام داد که از یک موتور رپتور استفاده میکرد.استارهاپر دارای سه پایه بزرگ غیرقابل جمع شدن( ثابت) بود و به طور قابل توجهی کوتاهتر از یک فضاپیمای معمولی استارشیپ بود.در اوایل آوریل ۲۰۱۹ استارهاپر دو تست احتراق استاتیک انجام داد که در آن پایه های راکت به زمین متصل بود.دوماه بعد استارهاپر یک پرواز حدود۳۰متری وبعد از آن با کم کردن قدرت موتور یک فرود آهسته انجام داد.پرواز بعدی آن در اوت ۲۰۱۹ بود که باانجام یک پرواز به ارتفاع ۱۵۰ متر رسید و سپس بر روی یک سکوی فرود در فاصله ۱۰۰ متری از محل پرتاب فرود آمد؛ از آگوست ۲۰۲۱، این وسیله نقلیه بازنشسته شده و به عنوان مخزن آب و محل نصب تجهیزات ارتباط رادیویی، آب و هوا و تجهیزات ایستگاه زمینی تغییر کاربری داده شده است. درادامه شرکت اسپیس ایکس استارشیپ Mk1 وMk2 را ساخت .در اواخر سپتامبر 2019، ایلان ماسک جزئیات بیشتری در مورد بوستر مرحله اول ، روش فضاپیما برای کنترل فرود، سپر حرارتی و مقاصد احتمالی خارج از مریخ ارائه کرد.طراحی فضاپیما بار دیگر تغییر کرد و تعداد فلپ های عقب از سه فلپ به دو فلپ کاهش یافت.ماسک تغییر مواد استارشیپ را از کامپوزیت‌های کربنی به فولاد ضد زنگ به طور رسمی اعلام کرد و ادعا کرد که هزینه کمتر، نقطه ذوب بالا، استحکام دمایی برودتی و سهولت ساخت آن دلیل این تغییر بوده است.در نهایت MK 1 و MK2 سرنوشت خوبی نداشتند زیرا MK1 در یک تست فشار منفجر شد و از بین رفت و MK2 هم به دلیل تخریب سایت فلوریدا که در آن ساخته شده بود هرگز پرواز نکرده و به نفع نمونه های بعدی کنار رفت .در ژانویه۲۰۲۰ اسپیس ایکس دو سکوی حفاری را از شرکت Valaris plc که ورشکست شده بود به قیمت ۳.۵ میلیون دلار خریداری کرد وآنها را به عنوان پایگاه های پرتاب فراساحلی تغییر کاربری داد.( فوبوس و دیموس)پس از ناموفق بودن دو نمونه MK اسپیس ایکس از آن زمان تا امروز تمامی پیش نمونه ها را با پیشوند SNنام گذاری میکند .فضاپیماهای SN1 تا SN4 هیچ کدام حال به دلایل متفاوت پرواز موفقی نداشتند .بعد از این انفجار ها شرکت خط تولید خود را بسیار سریع تر کرد چون آنها به این نتیجه رسیده بودند که توسعه این راکت قطعا به تعداد بالایی از این پیش نمونه ها برای تست و توسعه سیستم ها نیاز خواهد داشت .در ژوئن ۲۰۲۰ اسپیس ایکس ساخت سکوی پرتاب برای نمونه اصلی آغازکرد. همزمان با ساخت سکوی پرتاب ، شرکت استارشیپ SN5 را ساخت ، این نمونه فاقد هرگونه کلاهک مخروطی و بال یا فلپ برای پرواز بود .این نمونه آزمایشی فقط دارای یک موتوراما اندازه مخازن سوخت و … آن دقیقا اندازه نمونه اصلی فضاپیما طراحی شده بود.SN5 در ۵ آگوست ۲۰۲۰ بعد از روشن شدن موتور۱۵۰ متر از سطح زمین اوج گرفت وبا موفقیت روی سکویی که در نزدیکی محل پرتاب بود فرود آمد.اما ماه سپتامبر ۲۰۲۰ از نظر فعالیت برای شرکت یک جهش بزرگ بود .در این ماه شرکت یک پرواز دیگر را با SN6 انجام داد که مشابه پرواز قبلی بود ، چند روز بعد شرکت SN7 را با تغییراتی درجنس بدنه آزمایش کرد .این نمونه به جای فولاد ضد زنگ SAE301 از فولاد ضد زنگ SAE304Lاستفاده میکرد بعد از این آزمایش شرکت برای اولین بار موتور رپتور وکیوم خود را راه اندازی کرد.حال میرسیم به SN8؛ این نمونه در حقیقت نمونه کاملی از استارشیپ بود.بین اکتبر ونوامبر ۲۰۲۰ این نمونه ۴ آزمایش احتراق انجام داد.درآزمایش سوم، قطعاتی از پد زیرین وارد قسمت‌های داخلی موتور شد که باعث خاموش شدن زودتراز موعد موتور شد.آزمایش چهارم موفقیت آمیز بود و در ۹ دسامبر ۲۰۲۰ این نمونه پرواز کرد و به ارتفاع ۱۲.۵ کیلومتر رسید.با این حال درست قبل از فرود یک مشکل مربوط به جریان پیشران باعث شد که نمونه نیروی رانش خود را از دست داده و با سرعت به پد برخورد و منفجر شود .این آزمایش موجب عصبانیت وین مونتیث معاون FAA شد، زیرا اسپیس ایکس هشدارهای FAA را نادیده گرفته بود و شرایط آب و هوایی در آن زمان می‌توانست آسیب ناشی از انفجاررا به خانه‌های مجاور تشدید کند.دوماه بعد در ۲ فوریه ۲۰۲۱ استارشیپ SN9 پرتاب شد و بعد از یک پرواز موفق حین فرود دوباره منفجر شد.در۳مارس ۲۰۲۱استارشیپ SN10 پس از یک پرواز موفق حین فرود با سرعت به پد برخورد و پایه های فرود آن آسیب دید و به دلیل پارگی در مخزن سوخت این نمونه هم منفجر شد.پس از تایید FAA در ۳۰ مارس ۲۰۲۱ استارشیپ SN11 نیز پرتاب شد و همانند نمونه های قبلی حین فرود منفجر شد.در همین زمان اسپیس ایکس با ارائه قیمتی پایین نسبت به رقبا برنده طرح ناسا برای انتخاب فرودگر مناسب برای برنامه سفر به ماه شد.این تصمیم ناسا جرقه یک مناقشه شش ماهه بین شرکت های بلو ارجین و اسپیس ایکس را زد. این تصمیم ناسا در وضعیتی بود که هنوز تردید هایی در مورد موفقیت این فضاپیما وجود داشت و هیچ تضمینی در مورد عملکرد صحیح استارشیپ وجود نداشت.در ادامه اسپیس ایکس تصمیم گرفت هیچ یک از نمونه های SN12 و SN13 و SN14 را منتاژ نکند وSN15 را جایگزین این سه نمونه کرد . در ۵ می ۲۰۲۱ استارشیپ SN15 پرواز کرد و با موفقیت کامل در محل مشخص شده فرود آمد و به اولین نمونه موفق فضاپیمای استارشیپ تبدیل شد.ازبحث فضاپیما های استارشیپ که بگذریم به بوستر سنگین موشک و در حقیقت نمونه کامل موشک استارشیپ خواهیم رسید.در جولای ۲۰۲۱ بود که برای اولین بار Super Heavy BN3 سه موتور خود را روشن کرد .نمونه بعدی بوسترسنگین Super Heavy BN4 بود .این نمونه اولین بوستری بود که قابلیت نصب فضاپیما یا مرحله دوم را داشت.در همین زمان بود که شرکت استارشیپ SN20 را رونمایی کرد.تفاوت SN20 با نمونه های قبلی عایق حرارتی آن بود. این عایق حرارتی از سرامیک های مشکی وشش ضلعی کنار هم چیده شده تشکیل شده بود.یک ماه بعد برای اولین بار SN20 با استفاده از جرثقیل بالای Super Heavy BN4 نصب شد و این دو نمونه اولین نمونه کامل این موشک را تشکیل دادند.چندی نگذشت که شرکت بازوهای مکانیکی برای بازیابی بوسترمرحله اول را روی برج پرتاب نصب کرد و مخازن سوخت و سایرتجهیزات نیز در کنار این سایت پرتاب فراهم شدند.بر اساس اطلاعات اعلام شده توسط اسپیس ایکس اولین نمونه این موشک قرار است از Starbaseپرتاب شود .در این آزمایش زیر مداری بوستر مرحله اول در ارتفاع مناسب جدا شده و در یکی از پایگاه های دریایی اسپیس ایکس که در ۳۰ کیلومتری خط ساحلی تگزاس واقع خواهد شد فرود خواهد آمد‌. در ادامه فضاپیما پرواز خود را ادامه داده و پس از رسیدن به ارتفاع مورد نظر در دیگرپایگاه دریایی شرکت که در ۱۰۰ کیلومتری شمال غربی کائوآی در جزایر هاوایی قرار داده میشود به زمین خواهد نشست.طبق آخرین اخبار اعلامی اولین پرتاب استارشیپ در ماه مه ۲۰۲۲ خواهد بود.طراحیشرکت اسپیس ایکس در طراحی وساخت این موشک دوهدف اصلی را دنبال میکند :قابلیت استفاده مجددکاهش شدید هزینه عملیاتیاین موشک میتواند درهرپرتاب ۱۰۰ تن (۲۲۰۰۰۰پوند) محموله را به مدارنزدیک زمین برساند که عملا میشود آن را در رده پرتاب گرهای فوق سنگین طبقه بندی کرد.موشک استارشیپ بعد از سوخت گیری و بارگیری محموله بیش از ۵۰۰۰تن( ۱۱۰۰۰۰۰۰پوند) جرم ، ۹متر قطر و۱۲۰ متر طول خواهد داشت که بلندتر از تمامی پرتابگر های ساخت انسان تا به امروز است. ( ۹ متر بلند تر از ساترن ۵)با این که کاهش هزینه عملیاتی یکی از اهداف اصلی شرکت بوده اما‌ اظهار نظر ها در مورد هزینه هر پرتاب کاملا متفاوت است.طوری که ایلان ماسک صاحب شرکت ۲ میلیون دلاردر هرپرتاب را عنوان میکند و تحلیل گران این صنعت مبلغ ۱۰ میلیون دلار برای هرپرتاب را پیش بینی میکنند.اما در کل اگر توان این موشک را با سایرین مقایسه کنیم حتی هزینه ۱۰میلیون دلاری نیز به صرفه جلوه میکند.ساخت موشک استارشیپ با رول های فولاد ضد زنگ درجه SAE 304L آغاز می شود.این رول ها باز می شوند، بریده می شوند و در امتداد لبه برش جوش داده می شوند تا یک استوانه ایجاد کنند.هر یک از این استوانه ها ۹متر قطر، ۲ متر (۷ فوت) ارتفاع و حدود ۱۶۰۰کیلوگرم (۴۰۰۰ پوند) جرم دارند.برای ساختن لایه بیرونی فضاپیمای استارشیپ، هفده عدد از این استوانه ها و مخروط های دماغه روی لبه های خود روی هم قرار گرفته و جوش داده شده اند.داخل بدنه گنبدهای زیادی وجود دارد که مخازن متان مایع و اکسیژن مایع را جدا می کنند .این گنبدها توسط ربات ها ساخته شده و با سرعت ده دقیقه برای هر درز جوش داده می شود. سپس توسط دستگاه اشعه ایکس بررسی می شوند.موتور رپتوررپتور خانواده‌ای از موتورهای موشک است که در موشک استارشیپ استفاده می‌شوند و اکسیژن مایع و متان را در یک چرخه احتراق مرحله‌ای با جریان کامل می‌سوزانند.تمام خانواده از یک آلیاژ جدید استفاده می کنند و می توانند فشار۳۰۰ بار (۴۴۰۰ psi) را در داخل محفظه احتراق تحمل کنند.این موتور ها میتوانند چندین بار در مسیر پرواز روشن خاموش شوند .هزینه ساخت هر موتور حدود۲۳۰۰۰۰۰ دلار وهزینه عملیاتی ۱۰۰ دلار برای هر کیلو نیوتن است.خانواده رپتور تنها موتوراز نوع combustion cycle engine currently است که در حال حاضردر جهان تولید می‌شودالبته در گذشته اتحاد جماهیر شوروی و ناسا هم برای ساخت چنین موتوری تلاش کردند، اما هر دو محصول هرگز عملیاتی نشدند.یک موتور سیکل احتراق مرحله‌ای با جریان کامل، دو preburnerدارد که به توربوپمپ‌های مربوط به خود متصل هستند.در این نوع موتورها فشار بسیار بالای محفظه احتراق نسبت به سایر موتور ها باعث کارآمد تر شدن آنها شده است.دلیل انتخاب سوخت متان برای رپتور ارزان بودن آن و تولید آن توسط واکنش Sabatier در مریخ است. این موتورها با نسبت جرمی اکسیژن به متان ۱:۳.۶ کار می کنند، زیرا احتراق یک مخلوط استوکیومتری ۱:۴بیش از حد گرم می شود و به موتور ها آسیب میزند.گاز خروجی موتورحاوی دی اکسید کربن ، بخار آب ، مقدار کمی مونوکسید کربن و اکسید نیتریک است.اسپیس ایکس چند نوع دیگر از موتور رپتور را میسازد.یکی از آنها رپتور وکیوم است که برای روشن شدن در فضا طراحی شده است.این موتور مجهز به یک نازل متحرک فولادی است و دارای تکانه ویژه حدود۳۸۰ ثانیه در خلا است.رپتور ۲ نیز نسل بعدی خانواده های این موتور است که نیروی رانش ( 2.3MN ( ۵۲۰۰۰۰lbf تولید میکند.دربلند مدت اسپیس ایکس قصد دارد سه نوع رپتور را توسعه دهد که همان موتور های رپتور بهینه سازی شده دارای نازل متحرک ، بدون نازل متحرک و نسخه بهینه سازی شده برای خلا با نازل متحرک است.بوستر سنگین ( Super Heavy)تقویت کننده یا همان مرحله اول است که در پایین موشک قرار دارد این بوستر ۷۰متر (۲۳۰ فوت ) ارتفاع دارد تا سی و سه موتور رپتور بهینه سازی شده را در خود جای داده است این ۳۳ موتور مرحله اول قدرتی بیش از ۲برابر ساترن۵ تولید میکنند. مخازن بوسترسنگین می توانند ۳۶۰۰ تن (۷۹۰۰۰۰۰ پوند) سوخت را در خود جای دهند که از ۲۸۰۰ تن (۶۲۰۰۰۰۰ پوند) اکسیژن مایع و ۸۰۰ تن (۱۸۰۰۰۰۰ پوند) متان مایع تشکیل شده است.بدون سوخت ، جرم خشک بوستر سنگین بین ۱۶۰تن (۳۵۰۰۰۰ پوند) تا ۲۰۰ تن (۴۴۰۰۰۰پوند) تخمین زده می شود.وزن مخزن ها ۸۰تن (۱۸۰۰۰۰ پوند)، جدا کننده بوستر سنگین و فضاپیما۲۰ تن (۴۴۰۰۰ پوند) و وزن هر یک ازموتورها و پایه ها ۲ تن (۴۴۰۰ پوند) است.بوستر سنگین در قسمت بالایی خود دارای چهار بالک ( گرید فین ) است که جرم هر کدام به ۳ تن میرسد.این بالک ها برای به دست آوردن کنترل بوستر حین ورود به جو و همچنین به عنوان تکیه گاه بوستر حین قرارگیری روی بازوهای مکانیکی مورد استفاده قرارمیگیرند. برخلاف فلپ های فالکن ۹ در این موشک این فلپ های فاصله یکسانی از هم ندارند ولی همانند فالکن ۹ قابلیت چرخش دارند .اگرچه فرود و گرفتن بوسترسنگین با بازو های مکانیکی به دقت زیادی نیاز دارد اما یکی از مزایای آن آسان شدن فرایند پرتاب دوباره موشک است.یکی دیگر از سیستم های کنترل و جهت گیری راکت حین جداشدن از فضاپیما و فرود رانشگر های گاز سرد موشک است که به احتمال بالا در قسمت بالایی بوستر تعبیه خواهند شد و نقش مهمی را در کنترل وجهت گیری راکت ایفا خواهند کرد.فضاپیمای استارشیپفضاپیمای استارشیپ مرحله دوم موشک بوده و همان طور که گفته شد در بالای بوستر سنگین قرار میگیرید.این فضاپیما دارای جرم خشک حدود۱۰۰تن ( ۲۲۰۰۰۰پوند) و ارتفاع ۵۰ متر و قطر ۹ متر است.این فضاپیما این قابلیت را دارد که در فضا از فضاپیمای تانکری که قبلا در مسیر قرار داده شده سوخت گیری کند و محموله وفضانوردان را به مدار های بالاتر وماه و مریخ و سایر مقاصد در منظومه شمسی برساند.اما در بحث مخازن سوخت ؛ همان طور که در تصویر بالا مشخص است فضاپیمای استارشیپ دارای ۴ مخزن سوخت است .دو مخزن برای موتور های رپتور و رپتور وکیوم که در اتمسفر وفضا روشن میشوند و فضاپیما را به سمت مقصد پیش میبرند .دومخزن دیگر مخصوص موتور های فرود و مانور فضاپیما است(رپتور)که گنجایش کمتری نسبت به دومخزن دیگر دارند.در مجموع این ۴مخزن گنجایشی برابر۱۲۰۰تن ( ۲۶۰۰۰۰۰) سوخت دارند.( همگی از متان مایع و اکسیژن مایع استفاده میکنند) در پایین استارشیپ شش موتور رپتور قرار دارد که سه موتور آن در اتمسفر کار می کنند و سه موتور دیگر رپتور وکیوم است که در فضا کار می کنند.فضاپیما دارای چهار فلپ برای کنترل سرعت فرود و جهت گیری فضاپیما است که دو فلپ در نزدیکی مخروط دماغه و دو فلپ در نزدیکی قسمت پایینی فضاپیما نصب شده است.سپر حرارتی فضاپیمای استارشیپ به گونه ای طراحی شده است که چندین بار بدون هیچ گونه تعمیر و نگهداری بین پروازها استفاده شود.این عایق حرارتی از هزاران سرامیک شش ضلعی تشکیل شده است؛برای تاثیر نپذیرفتن سپر از تغییرات دمایی ( انبساط و انقباض) کاشی ها با فاصله چند میلی متری از هم چیده شده اند. شکل و مواد به کار رفته در این کاشی ها این قابلیت را به سپر حرارتی میدهد که تا دمای ۱۴۰۰ درجه سلسیوس را تحمل کند.اما در بحث حجم محموله؛ این فضاپیما قادر است محموله ای به حجم ۱۰۰۰ متر مکعب ( ۳۵۰۰۰ فوت مکعب) را حمل کند که بسیاری آن را با میزان گنجایش هواپیمای ایرباس A380 مقایسه میکنند.دماغه این فضاپیما نیز از دو لایه فولاد با فرم مخروطی ساخته شده است.انواعنسخه باری فضاپیما استارشیپ به احتمال بالا دارای یک درب بزرگ خواهد بود، این درب حین بارگیری و در مدار و حین تخلیه بار در سیاره دیگر باز خواهد شد وپس از انجام ماموریت درب بسته شده و فضاپیما برای بازگشت به سوی مبدا حرکت خواهدکرد.دما و هوای محفظه بار تمیز و کنترل شده بوده و از هوای تمیز کلاس 8 ISO استفاده خواهد شد.نسخه سرنشین دار این فضاپیما مختص ماموریت های بین سیاره ای و سفر های نقطه به نقطه است .هر فضاپیما می تواند 100 نفر را در هر پرتاب جابجا کند.این نسخه از فضاپیما دارای امکاناتی همچون کپسول جداگانه برای هرنفر، سالن های مشترک، اتاقک های مخصوص طوفان های خورشیدی، محفظه بار و سالن های تماشای مناظر و… است.البته انتظار میرود این فضاپیما دارای یک سیستم بازیافت مداوم منابع هم باشد که درمورد آن اطلاعات بسیارکمی منتشر شده است.نوع تانکر را می توان برای سوخت رسانی به فضاپیمای دیگری در مدار استفاده کرد.به گفته ایلان ماسک، برای ارسال یک فضاپیما به ماه به هفت پرتاب فضاپیمای تانکر نیاز است.این مفهوم توسط ایلان ماسک در سپتامبر ۲۰۱۹ با اتصال انتهای دو فضاپیما به یکدیگر در فضا توضیح داده شد.نحوه سوخت گیری بدین گونه هست که فضاپیمای تانکر پس از پرتاب مدار خود را با فضاپیمای موجود درفضا یکی میکند و با تنظیم سرعت در مدار به یکدیگر متصل شده وسوخت گیری انجام میشود .درسفرهای بین سیاره ای احتمال دارد تانکر ها از قبل در مسیر حرکت فضاپیما قرار داده شوند.در اکتبر سال ۲۰۲۰ ؛ ناسا مبلغ ۵۳میلیون دلار به اسپس ایکس داد تا به عنوان یک پرواز آزمایشی این نوع سوخت گیری و مبادله ۱۰ تن سوخت بین دو فضاپیمای استار شیپ را انجام دهد .نوع دیگر این فضاپیما استارشیپ HLS است؛ این نسخه به عنوان یک سطح نشین ماه برای برنامه آرتمیس ناسا در حال طراحی وساخت میباشد.این نسخه نیز مانند سایرین دارای موتور هایی برای مانور و فرود ، کپسول و سالن هایی برای سرنشین ها و… خواهد بود .این فضایپما در قسمت بالایی خود یعنی نزدیک به دماغه دارای دریچه ای برای اتصال و پهلو گیری در ایستگاه فضایی ماه خواهد داشت.نسخه دیگری از همین سطح نشین برای حمل بار و محموله ها به ماه استفاده خواهد شد.مشخصات پایگاه پرتابیک پایگاه پرتاب مانند Starbase شامل یک سکو ، برج پرتاب و چند مخزن سوخت است.سکوی پرتاب شامل یک سیستم دفع انرژی با آب و حدود ۲۰ گیره است که موشک را تا زمان روشن شدن موتور ها وحرکت نگه میدارد.برج پرتاب متشکل از بخش‌ خرپا های فولادی، یک میله برق‌گیر در بالا، و یک جفت بازوی مکانیکی است که بوستر را حین فرود مهار وبازیابی می کند.هر مجموعه مخزن از هشت مخزن تشکیل شده است: سه مخزن برای اکسیژن مایع، دو مخزن برای متان مایع، دو مخزن برای نیتروژن مایع و یک مخزن برای آب.سایر مخازن اطراف حاوی مواد دیگر مانند متان، اکسیژن، نیتروژن، هلیوم و سیال هیدرولیک هستند.راه اندازی و پرتابقبل از پرتاب بوسترسنگین وفضاپیما روی هم قرار می گیرند و مخازن سوخت آنها پر میشود.زمانی که موتور های مرحله اول روشن و موشک پرتاب میشود صدایی درحدود ۱۱۵ دس بل در شعاع ۳.۷ کیلومتری سایت پرتاب ایجادمیکنند و قرار گرفتن بیش از ۱۵ دقیقه در معرض چنین صدایی ممکن است به شنوایی آسیب بزند.چند دقیقه بعد مراحل در ارتفاع مناسب از طریق رانشگرهای گاز سرد از هم جدا میشوند.بوستر سنگین بعد از جداشدن توسط مجموعه فلپ ها و رانشگرها جهت خود راتنظیم و در موقعیت مناسب قرارمیگیرد .بعد از پایین آمدن تا ارتفاع معیین بوستر موتور های مرکزی خود را روشن و با کاهش سرعت توسط بازو های برج پرتاب مهارمیشود‌.بعد از هر مرحله پرتاب و فرود حدود ۲۰ تن سوخت درون این بوستر باقی می ماند که آن را برای مواقع اضطرار در نظر گرفته اند.بوسترسنگین بعد از سوخت گیری ونصب فضاپیما بر روی آن میتواند دوباره پرتاب شود.درادامه ، فضاپیمای استارشیپ با روشن کردن موتورها سرعت گرفته و مدار خود را دایروی می کند.در این مدار دایروی در صورت نیاز فضاپیما با متصل شدن به تانکر سوخت گیری خواهد کرد.بعد از سوخت گیری استارشیپ با استفاده از رانشگرهای گاز سرد از تانکر جدا شده و با روشن کردن موتورها و ساخت مدارهای مناسب به سمت مقصد پیش خواهد رفت.برای فرود برسیاره ها و قمرهایی که جو ندارند استارشیپ موتور های خود را روشن و با کاهش سرعت فرود می آید.اما در سیاره هایی که جو دارند این فضاپیما با ورود افقی در جو بخش زیادی از سرعت اولیه خود را به دلیل مقاومت هوای بالک ها و بدنه از دست میدهد و در مراحل آخر با روشن کردن موتور ها سرعت خود را کم کرده و با تبدیل حالت از افقی به عمودی فرود می آید.این نوع ورود به جو و پایین آمدن فضاپیما تاثیر زیادی در کاهش مصرف سوخت برای کنترل سرعت دارد طوری که در مقایسه آن با مصرف سوخت فالکن ۹ حین فرود، تاثیر بسزای آن مشخص میشود.البته پایین آمدن افقی باعث میشود فضاپیما حرکت افقی نیز داشته باشد که کنترل آن به سمت محل فرود را سخت تر میکند. همان طور که قبلا نیز در بحث مخازن سوخت اشاره کردم موتورهای فرود نیز از همان سوخت اکسیژن مایع و متان مایع استفاده میکنند‌.روشن شدن موتور های این فضاپیما حین فرود ۶۰ دسی بل صدا دارد که کمتر ازمیزان صدا حین پرتاب است.استارشیپ در اکتشافات فضاییموشک استارشیپ به دلیل گنجایش بالای محفظه حمل بار میتواند فرستادن تلسکوپ های بسیار بزرگ به فضا را امکان پذیر کند، مانند تلسکوپ هایی که برای تصویربرداری از سیاره های فرا خورشیدی قابل سکونت استفاده میشوند.بسیاری از محققان در این زمینه به دلیل هزینه کم پرتاب و توان حمل محموله بالا، حساب ویژه ای روی این موشک در پروژه های خود باز کرده اند.یکی دیگر از کاربرد های احتمالی این راکت استقرار تعداد بالایی از ماهواره های نظامی در فضا است زیرا با توجه به حمایت هایی که دولت ایالات متحده در برهه های حساس زمانی به این شرکت کرده استفاده از آن در برنامه های نظامی دور از ذهن نمی باشد.اما یکی از مهم ترین کاربرد های این فضاپیما را ولید ابدالتی دانشمند سابق ناسا مطرح کرد: اوگفت با این فضاپیما میتوان حجم عظیمی از زباله های فضایی را جمع آوری و به زمین بگرداند که در زمان فعلی اشیائی دور افتاده و بسیار خطرناک در فضا هستند. با استفاده از این موشک میتوان دکل ها حفاری و از این دست ماشین آلات را به سایر سیارات حمل و با انجام حفاری ها و برگرداندن نمونه ها به زمین شناخت بیشتری درمورد ساختار آنها ودرنهایت ساختار جهان به دست آورد که قطعا کمک شایانی به پیشبرد علم ودرک ما از جهان همچون شناخت حیات فرازمینی خواهد کرد.استارشیپ در کاربری های تجاریاستارشیپ قرار است نسل بعدی ماهواره های ارتباطی استارلینک اسپیس ایکس را به فضا پرتاب کند، استارشیپ به دلیل هزینه پرتاب کم و توان حمل بسیار بالا برای پرتاب چنین ماهواره هایی بسیارمناسب میباشد.یک پرتاب موشک استارشیپ می‌تواند تا چهارصد ماهواره استارلینک را در مدار قرار دهد، در حالی که پروازهای فالکون۹ در سال‌های ۲۰۱۹و ۲۰۲۰ حداکثر ۶۰ ماهواره را در هر پرواز پرتاب کردند.این میتواند هزینه ارائه خدمت شرکت های اینترنت ماهواره ای را کاهش دهد.یکی دیگر از کاربردهای بالقوه این موشک ایجاد صنعت گردشگری فضایی است،با این کار میتوان گردشگران را به فضا و ماه برد ، یکی از پروژه هایی که در حال کار در این زمینه هست dearMoon میباشد که صاحب آن اعلام کرده از موشک استارشیپ در این پروژه استفاده خواهد کرد.موشک استارشیپ توان انجام پرواز های نقطه به نقطه را دارد.اسپیس ایکس نام آن را پرواز زمین به زمین گذاشته است.با توجه به توان بالای این موشک در حمل محموله ها میتوان با قیمتی نسبتا ارزان در مواقع بحران و… حجم عظیمی از محموله ها را با آن جابجا کرد.استارشیپ در استعمار فضاییشرکت اسپیس ایکس اعلام کرده است هدفش از استعمار مریخ بقای طولانی مدت نسل انسان ها در جهان است.هدف نهایی این شرکت فرستادن یک میلیون نفر به مریخ تا سال ۲۰۵۰ است که این کار با پرتاب پر تعداد موشک های استارشیپ و ساخت شهرک های مریخی انجام خواهد شد.اگرچه ایلان ماسک اعلام کرده است که این شرکت ممکن تا قبل از سال ۲۰۲۶ اولین انسان ها را روی مریخ فرود آورد، البته این هدف کمی خوش بینانه بنظر میرسد چون این موشک حتی اولین پرتاب خود را انجام نداده است.بسیاری از کارشناسان مطرح در این زمینه نیز معتقد هستند انجام این سفر حتی با کمک ناسا نیز تا قبل از سال ۲۰۳۰ تاحدودی غیر ممکن است.زیرا این کار به سیستم های ارتباطی پیشرفته ، پشتیبانی و دستگاه های تولید اکسیژن وسایر منابع از جو مریخ دارد که فعلا دردست توسعه و تحقیق هستند و آمادگی برای انجام این کار به صورت گسترده و عملیاتی ندارند.مقایسهپایان.