IFT-2 | Super Heavy-Starship: O krok od pełnego sukcesu - omówienie drugiego testu i przemyślenia przed IFT-3

Cóż to była za sobota! SpaceX po dokonaniu drugiego testu statku Starship zintegrowanego z potężną rakietą Super Heavy ma wiele powodów do radości. I choć powodzenie lotu IFT-2 zdecydowanie nie było kompletne to postęp jaki przedsiębiorstwo Elona Muska dokonało na przestrzeni ostatnich siedmiu miesięcy od debiutu tej rakiety jest imponujący. I od tych szczerych braw zaczynam dzisiejszy tekst, bo w porównaniu z efektami pierwszego zintegrowanego testu SpaceX jest dziś znacznie dalej, niż można by oczekiwać, że będzie po zaledwie drugim locie swojego 121-metrowego potwora. Podobnie jak niektórzy z Was pisali w komentarzach, tak i ja przyznaję, że długo już nie oglądałem nic równie ekscytującego. Mało tego, znając potencjał Super Heavy do rujnowania stanowiska startowego i będąc świadomym przeprojektowań konstrukcyjnych zastosowanych w następstwie testu IFT-1 - emocje dotyczące testu IFT-2 były we mnie większe, niż przed debiutem tej rakiety.

Prawdziwie napięcie zaczęło rosnąć od środy 15 listopada, kiedy Federalna Agencja Lotnictwa Stanów Zjednoczonych (FAA) wydała licencję dla SpaceX na przeprowadzenie kolejnego startu Super Heavy/Starshipa. Stało się wówczas jasne, że firma będzie dążyła do jak najsprawniejszego wystrzelenia rakiety. Pierwotny termin dla lotu IFT-2 dotyczył 17 listopada, jednak na około dobę przed startem wykryto problem z siłownikami stateczników kratownicowych rakiety Super Heavy. Są ich 4, znajdują się w górnej części boostera tuż pod dodanym pierścieniem pośredniczącym między Super Heavy a Starshipem dla przeprowadzania "gorącej separacji" w trakcie odrzucania boostera i są konieczne dla wspierania odpowiedniego manewrowania powracającego na Ziemię bostera. Trzy z czterech takich siłowników wymagały wymiany, zatem start uległ opóźnieniu o dobę. Prace wykonywane w pocie czoła w nocy z czwartku na piątek zakończyły się pomyślnie, dzięki czemu nie było obaw o kolejne opóźnienie testu.

Planowane na sobotę 18 listopada wystrzelenie miało się odbyć w oknie startowym między 14:00 a 14:20 CET (07:00 a 07:20 czasu lokalnego) - w bezpośredniej bliskości wschodu Słońca nad Boca Chica w Teksasie, gdzie SpaceX ma swoją bazę na potrzeby testów Starshipa. Po krótkim i spodziewanym wstrzymaniu odliczania w czasie T-40 sekund wydano zgodę na start i o godz. 14:02 CET największa i najpotężniejsza rakieta w historii oderwała się od stanowiska startowego rozpoczynając swój drugi zintegrowany test w locie. W przeciwieństwie do debiutu z 20 kwietnia 2023 roku tym razem od początku było widać znacznie korzystniejszy przebieg lotu.

Uruchomiony w T-10 sekund system zalewowy zintegrowany ze stalową płytą bezpośrednio pod stołem OLM, na którym umieszczona była rakieta, wtłoczył pod Super Heavy olbrzymie ilości wody w celu wytłumienia fal akustycznych i energii cieplnej tak dla ochrony samej sekcji silnikowej rakiety, jak i zapewnienia bezpieczeństwa publicznego i infrastruktury naziemnej. W promieniach wschodzącego Słońca nad Zatoką Meksykańską 121-metrowy potwór zaczął piąć się ku niemal bezchmurnemu niebu na pełnym ciągu bez ani jednej awarii w sekcji silnikowej.

Wideo. Start Super Heavy-Starshipa w teście IFT-2 - pierwsza minuta wznoszenia. Widok z drona pozwala dostrzec wyraźnie aktywację systemu zalewowego pod platformą OLM w ostatnich sekundach przed zapłonem silników. Credit: SpaceX

Wideo. Oderwanie się Super Heavy od OLM - widok z wieży startowej. Credit: SpaceX

Wideo. Ujęcie śledzące na sekcję silnikową podczas pierwszych kilkunastu sekund lotu. Widoczna niezachwiana praca wszystkich 33 Raptorów dających konstrukcji ciąg dwukrotnie większy od Saturna V i rakiet SLS. Credit: SpaceX

Trzy pamiątkowe widokówki z porannego testu IFT-2. Credits: Max Evans (lewe), John Kraus (środek), SpaceX (prawe). Na środkowym ujęciu widać znaczne ubytki płytek TPS stanowiących osłonę termiczną Starshipa na czas powrotu do ziemskiej atmosfery - ten element konstrukcji będzie wymagał zdecydowanego poprawienia.

W promieniach wschodzącego Słońca najpotężniejsza rakieta w historii odrywa się od wieży za sprawą idealnej pracy wszystkich 33 silników Raptor. Credit: SpaceX

Niespełna minutę po starcie nadeszła faza MaxQ - moment największych obciążeń aerodynamicznych działających na rakietę pokonującą prędkość dźwięku. Etap ten został pokonany idealnie i w dalszym ciągu przy niezachwianej pracy 33 silników Raptor dających rakiecie Super Heavy monstrualne 7400 ton ciągu - dwukrotnie więcej od rakiet Saturn V w programie Apollo i rakiet SLS w programie Artemis. W locie IFT-1 na tym etapie 6 silników Raptor już nie działało, przez co Super Heavy osiągnął fazę MaxQ znacznie później.

Wideo. Zsynchronizowane co do sekundy nagranie startu IFT-1 i IFT-2 - warto zwrócić uwagę na różnice wysokości i prędkości związane z odmiennym działaniem systemu napędowego Super Heavy - 6 awarii w debiucie i nienagannej pracy 33 Raptorów w teście IFT-2. Credit: Trappist/SpaceX.

Największą niewiadomą już po opuszczeniu wyrzutni w teście IFT-2 było rozłączenie obu stopni: dolnego - rakiety Super Heavy z górnym - statkiem Starship. Na potrzeby tego lotu zastosowano dodatkowy pierścień pośredniczący dla wykonania tzw. gorącej separacji - uruchomienia silników Starshipa jeszcze przed odrzuceniem Super Heavy kończącego pracę. Z tego powodu pierścień ten jest złożony prawie wyłącznie z otworów wentylacyjnych na całym obwodzie by umożliwić ucieczkę gazów i płomieni uruchamianych silników statku Starship poza oś rakiety i zminimalizowania szans na poddanie ich działaniu górnej części boostera Super Heavy.

Wideo. Wyłącznie silników boostera Super Heavy przed gorącą separacją i separacja od statku Starship - nagranie w zwolnionym tempie. Credit: SpacceX

W czasie T+2 minuty 39 sekund stopniowo i w sposób ściśle skoordynowany wyłączono większość silników Super Heavy pozostawiając aktywne tylko 3 centralne, a moment później uruchomiono silniki Starshipa dokonując odrzucenia zużytego boostera. Gorąca separacja powiodła się i Starship rozpoczął samodzielne wznoszenie, zaś rakieta Super Heavy rozpoczęła manewr mający sprowadzić ją z powrotem na Ziemię - w tym wypadku do Zatoki Meksykańskiej dla symulacji pionowego lądowania, jakie docelowo będzie przeprowadzane na stanowisku startowym dla ekspresowego przygotowania boostera do kolejnego lotu.

Wideo. Gorąca separacja w zwolnionym tempie. Credit: SpaceX

Moment zapłonu 6 silników Raptor statku Starship podczas gorącej separacji i odrzucenia zużytej rakiety Super Heavy. Credit: SpaceX

O ile po separacji Starship piął się ku przestrzeni kosmicznej w nienagannym stylu, z boosterem rozpoczęły się problemy. Krótko po pierwszym manewrze po separacji uruchomiono zgodnie z planem część silników Raptor w celu zainicjowania powrotu Super Heavy ku Zatoce Meksykańskiej. Niestety bardzo krótko po tym zaczęły one gasnąć wbrew założeniom. W T+2 minuty 52 sekundy nie działał już 1 z 3 centralnych silników, w kolejnych sekundach zaczęły gasnąć kolejne i choć wydawało się, że booster kontynuuje w właściwy sposób manewr powrotu, kolejne silniki przestawały pracować. W T+3 minuty 17 sekund działał już tylko 1 z 3 centralnych Raptorów i 4 znajdujące się w środkowym pierścieniu sekcji, a sekundę później padły już wszystkie, czemu towarzyszyła eksplozja co najmniej jednego z nich widoczna w ostatnim momencie przed ostateczną dezintegracją rakiety.

W efekcie kaskadowo postępującej awarii wszystkich silników boostera w T+3 minuty 21 sekund na wysokości 90 km i przy prędkości ponad 3800 km/godz. ładunki wybuchowe systemu FTS dokonały detonacji rakiety. Kariera boostera B9 skończyła się więc o ponad pół minuty szybciej, niż poprzednika w IFT-1, jednak tym razem była ona znacznie bardziej owocna - od startu do separacji w najtrudniejszej fazie wznoszenia wszystkie 33 silniki pracowały wprost perfekcyjnie dając jasną odpowiedź na pytanie czy najbardziej skomplikowany system napędowy w historii jest w ogóle w stanie działać prawidłowo przez blisko 3 minuty wznoszenia ku orbicie. SpaceX udowodniło, że jak najbardziej tak, a fakt, że stało się to możliwe już w drugim teście jest wprost zachwycający.

Gdy los rakiety Super Heavy został przypieczętowany, statek Starship kontynuował wznoszenie i w T+3 minuty 29 sekund osiągnął Linię Kármána (100 km n.p.m.) po raz pierwszy przekraczając tym samym umowną granicę ziemskiej atmosfery z przestrzenią kosmiczną. Pomyślne wznoszenie ku planowanej niepełnej orbicie o parametrach 50x250 km trwało jeszcze 4,5 minuty. Niestety w T+8 minut 3 sekundy SpaceX straciło telemetrię i kontakt ze statkiem. W momencie urwania się telemetrii Starship osiągał wysokość 149 km i prędkość nieco ponad 24 100 km/godz. - to nieco mniej od pierwszej prędkości kosmicznej umożliwiającej wejście na orbitę okołoziemską, ale nie była ona w tym teście planowana. Statek w razie w pełni udanego startu miał dokonać niepełnego okrążenia Ziemi osiągając w apogeum 250 km wysokości, po czym rozpocząć powrót na Ziemię i po przedarciu się przez atmosferę z testem osłony termicznej - zwodować twardo około 100 km na północny zachód od wyspy Kauai na Oceanie Spokojnym, w półtorej godziny od startu.

Niestety urwanie się telemetrii tuż po rozpoczęciu ósmej minuty lotu było oznaką anomalii. Wyłączenie silników planowane było dopiero w T+8 minut 31 sekund od startu i w żadnym razie nie powinno być powiązane z utratą telemetrii i kontaktu ze statkiem. W T +8 minut 7 sekund na kamerach dalekiego zasięgu zarejestrowana została eksplozja - systemy pokładowe, najpewniej związane z sekcją silnikową musiały wówczas wpaść w na tyle poważną anomalię, że system przerwania lotu FTS automatycznie dokonał detonacji Starshipa. Do zakończenia prawidłowej pracy silników zabrakło mniej niż minuty, a do osiągnięcia wysokości apogeum planowanej na ten lot około 100 km.

Po lewej: pierwszy moment pojawienia się nietypowej smugi ciągnącej się za statkiem Starship w siódmej minucie lotu zwiastuje pojawienie się jakieś anomalii, mimo, że napływająca telemetria wskazuje na prawidłową pracę wszystkich 6 silników. Po prawej: obłok po detonacji systemu FTS - uruchomienie systemu autodestrukcji Starshipa nastąpiło tuż po utracie telemetrii, gdy wszystkie silniki zgasły jednocześnie po blisko 5 minutach ciągłego działania. Credit: SpaceX

Amatorskie nagranie poczynione z Florydy wskazuje, że w wyniku detonacji Starshipa 148 km nad Ziemia, statek uległ rozerwaniu i zniszczeniu w pewnej tylko mierze. Z materiału wynika, że uruchomienie się systemu FTS pozwoliło na zachowanie się dużego fragmentu statku - konkretnie jego nosa - który został wprawiony w ciągłe obracanie. W przypadku konstrukcji tradycyjnej - z aluminium lub innych materiałów powszechnie stosowanych w astronautyce nie byłoby obawy z perspektywy bezpieczeństwa publicznego, tylko jasność, że fragmenty takie ulegną spłonięciu podczas wejścia w atmosferę kilka-kilkanaście minut później. Sytuacja zmienia się jednak w sytuacji, gdy pod osłoną termiczną z płytek TPS kryje się stalowe poszycie Starshipa - nie da się całkowicie wykluczyć prawdopodobieństwa, że fragment statku duży do tego stopnia, że amatorsko można dostrzec jego kształt i stateczniki - przetrwa w jakiejś mierze przejście przez atmosferę i dotrze do Ziemi. Ten element testu IFT-2 może dla FAA przed wydaniem licencji na trzeci lot być jeszcze bardziej istotny, od nieprawidłowości pracy Super Heavy po separacji, zaś dla SpaceX powinien być powodem wytężonych starań o poprawienie tego aspektu przed kolejnymi testami.

Trzy kadry amatorskiego nagrania z Florydy wykonane w T+8 minut 56 sekund, T+9 minut i T+9 minut 5 sekund - widoczna rotacja Starshipa, a konkretniej - jednego z fragmentów statku, która przetrwała detonację systemu FTS. Szczątki statku przebywały wówczas na ponad 140 km wysokości będąc o kilka minut przed wejściem w atmosferę. Credit: Astronomy Live.

Wrażenia i przemyślenia

Tym razem tę część podsumowania lotu IFT-2, w przeciwieństwie do przemyśleń po IFT-1 z radością mogę ująć w znacznie bardziej optymistycznych barwach. Między debiutem a drugą próbą istniało wiele znaków zapytania, wątpliwości budziły też zastosowane poprawki konstrukcyjne wprowadzone zarówno do infrastruktury naziemnej jak i samej rakiety.

W pierwszej kolejności cieszy pomyślne zadziałanie przeprojektowanego stanowiska startowego. Zainstalowanie stalowej płyty pod rakietą i zintegrowanie jej z potężnym systemem zalewowym było koniecznością po destrukcji wyrzutni w kwietniowym debiucie Starshipa. Zastosowana koncepcja okazała się trafna: rakieta wystartowała z poprawnym uruchomieniem 33 silników Raptor i nie wywołała na podobieństwo lotu IFT-1 pyłowo-kamiennej burzy bombardującej okolice Starbase. Nie powstał też krater pod wyrzutnią - zdjęcia napływające po teście IFT-2 wskazują, że stalowa płyta jest niemal nietknięta, a poza okopceniem w niektórych miejscach jej stan wydaje się umożliwiać przeprowadzenie kolejnych startów bez konieczności dalszego przeprojektowywania stanowiska startowego. Także sam Musk poinformował, że stanowisko będzie wymagało jedynie delikatnych prac dla przeprowadzenia kolejnego startu - to pocieszający element testu IFT-2, ponieważ tylko z infrastrukturą umożliwiającą częste i bezpieczne wystrzeliwanie Super Heavy-Starship koncepcja ta może zostać spożytkowana w stu procentach.

Na górze: ujęcia z lotu ptaka na stół OLM (Orbital Launch Monut) po starcie IFT-2. Konstrukcja poza "przysmażeniem" w niektórych częściach zachowana została w bardzo dobrym stanie. Credit: RGV Aerial Photography. Na dole: stalowa płyta zintegrowana z systemem zalewowym znajdująca się pod platformą OLM okazała się praktycznie nietknięta i gotowa na kolejne starty, podobnie nogi OLM i pozostałe elementy konstrukcji nie uległy zniszczeniom na podobieństwo pierwszego startu Super Heavy. Credit: SpaceX

Dzięki temu, że rakieta wzniosła się w oparach pary wodnej zamiast "pyłowego tornada" wzniecającego betonowe kawałki wielkości samochodu kilkadziesiąt metrów w górę, nie nastąpiły żadne awarie silników Raptor. Samo opuszczanie wyrzutni w pierwszych sekundach lotu przebiegło zauważalnie sprawniej, dzięki większemu ciągowi kompletu Raptorów działających zgodnie z założeniami. Przeprojektowanie stanowiska startowego i doskonała praca kompletu 33 Raptorów uprawdopodobnia wcześniejsze hipotezy, że za dużą część problemów z silnikami i w konsekwencji nieosiągnięcie prędkości i wysokości pozwalającej na separację, odpowiadała wcześniejsza forma wyrzutni zupełnie nieprzystająca do energii generowanej zapłonem Super Heavy. Oczywiście poza przeprojektowaniem stanowiska SpaceX cały czas pracowało i pracuje w swoich kilku centrach nad doskonaleniem silników Raptor i poprawianiem ich osiągów, jednak skala różnicy w ich zachowaniu między IFT-1 a IFT-2 nie pozostawia wątpliwości, że solidny system zalewowy zintegrowany ze stalową płytą pod stołem OLM musiał tu odegrać znaczącą rolę w uchronieniu rakiety przed efektami obserwowanymi w czasie debiutanckiego lotu.

Po oderwaniu się od wyrzutni największą niewiadomą z nowości była gorąca separacja. Procedura przebiegła zgodnie z założeniami i była pierwszym w historii pomyślnie dokonanym w ten sposób odrzuceniem pierwszego stopnia w rakiecie takiej wielkości. Starship w bezpieczny sposób oddalił się od odrzucanego boostera, wszystkie 6 silników statku uległy prawidłowemu zapłonowi, a gazy i płomienie w efekcie zapłonu skutecznie zostały odprowadzone poza oś rakiety wywołując przy tym spektakularne pióropusze ognia obserwowane przez gapiów w Teksasie i widzów na transmisji. Ta nowość w konstrukcji rakiety ma pozwolić Starshipowi zabierać bezprecedensowe 150 ton ładunku w przestrzeń kosmiczną, ponad 10% więcej względem pierwotnego projektu zakładającego standardową separację pierwszego stopnia.

To nad czym SpaceX będzie zmuszone teraz dłużej posiedzieć dotyczy zachowania układu napędowego Super Heavy po odrzuceniu od Starshipa. Trudno jeszcze przesądzać co mogło zmusić system FTS do detonacji boostera Super Heavy kilkanaście sekund po separacji gdy wydawało się, że prawidłowo kontynuuje on manewr powrotny, jednak wydaje się wysoce prawdopodobne, że główną rolę odgrywają tu zmiany w przepływie paliwa ze zbiorników ku silnikom. W efekcie separacji booster gwałtownie spowalnia (co jest normalnym, oczekiwanym efektem wyłączenia większości silników) doświadczając ujemnego przyspieszenia, a to może prowadzić do sytuacji, w której paliwo w zbiornikach zostaje wypchnięte do górnej części boostera, w efekcie tworząc coś na kształt kieszeni powietrznej między paliwem a silnikami nie mającymi czego spalać. Te zaczynają zasysać gaz, zamiast ciekłego paliwa. Z uwagi na gwałtowność operacji odrzucenia boostera i manewru powrotnego tuż po niej nie można wykluczyć na przykład hipotezy, że silniki Super Heavy zaczynają otrzymywać znacznie mniejsze ilości paliwa ulegającego fluktuacjom w całym układzie paliwowym w efekcie tego manewru, a to już prosta i szybka droga do poważnych awarii poszczególnych silników, z eksplozjami włącznie.

Wideo. Eksplozja boostera Super Heavy dokonana przez system FTS kilkanaście sekund po odrzuceniu od Starshipa i kaskadowo postępujących awariach silników, w tym co najmniej jednej eksplozji w sekcji silnikowej. Credit: SpaceX

Jako, że 33 Raptory wytrzymały najbardziej dynamiczną fazę startu i pracując pod pełnym ciągiem blisko 3 minuty najtrudniejszej fazy wznoszenia nie zawiodły nawet na chwilę, wydaje się, że są na ten moment dopracowane bardziej, aniżeli system podawania paliwa w Super Heavy ze zbiorników ku silnikom po separacji i manewrze powrotnym. Jeśli zaś system ten jest technicznie dopracowany to przyczyna może leżeć w niewłaściwie przyjętej metodzie zarządzania paliwem i jego podawania ku silnikom lub ustalonym w taki a nie inny sposób ponownym zapłonom silników. Trudno bez oficjalnych ustaleń SpaceX prorokować tutaj powód nagłego ich gaśnięcia po zaledwie dwóch testach, z czego tylko jednym z pomyślną separacją obu stopni, ale wydaje się, że na tym elemencie powinna skupiać się uwaga Muska i jego ekipy w największym stopniu zanim dojdzie do trzeciego lotu.

Zachowania boostera po separacji anormalne do tego stopnia, że system FTS uznaje za konieczność zniszczenie rakiety są chyba najsłabszym punktem testu IFT-2 i najbardziej kluczową kwestią do poprawienia przed trzecim lotem nie tylko z perspektywy czysto technicznej, ekonomicznej i pragmatycznej dla SpaceX, ale także proceduralnej w świetle obowiązującego w USA prawa. Fakt, że Super Heavy wykonał doskonale swoją pracę i dzięki 33 idealnie działającym silnikom wyniósł Starshipa na dostateczną wysokość i zapewniając wymaganą prędkość dla separacji nie ma tu znaczenia. Każde uruchomienie ładunków wybuchowych FTS oznacza z automatu wszczęcie śledztwa przez Federalną Agencję Lotnictwa (FAA), której podmiot przeprowadzający start musi wykazać dokładnie przyczyny anomalii i wprowadzone środki zachowawcze dla uniknięcia powtórki w następnych lotach. To zaś bywa powodem znacznie dotkliwszych obsunięć w harmonogramie lotów od realnych trudności technicznych dotyczących samej rakiety czy infrastruktury naziemnej. Pocieszeniem jest fakt, że tym razem detonacja nastąpiła nie na 30 km wysokości, ale aż 90 km, niemal na granicy atmosfery i przestrzeni kosmicznej, co jeszcze bardziej minimalizuje skutki z perspektywy bezpieczeństwa publicznego.

Drugim z największych niepowodzeń w ramach tego testu jest zniszczenie statku Starship. Także tutaj trudno przesądzać co zawiodło, jednak fakt utraty telemetrii tuż po T+8 minut, na około pół minuty przed planowanym wyłączeniem silników statku każe podejrzewać właśnie Raptory o zachowanie wykraczające poza dopuszczalne limity. Gdyby podróż ku orbicie do końca przebiegała nominalnie, system FTS nie miałby powodów uznać, że statek należy zdetonować - a jednak uczynił to i to na mniej, niż 30 sekund przed spodziewanym wyłączeniem silników. Możliwe też, że doszło tu do jakiegoś poważniejszego zejścia z trajektorii, co FTS też uznać by mógł za wystarczającą anomalię do zniszczenia Starshipa, ponieważ przy całej znanej nam skłonności Raptorów do przedwczesnego wyłączania - na transmisji SpaceX widać, że do samego końca napływania telemetrii wszystkie 6 silników działało bez przerwy od ich zapłonu w trakcie gorącej separacji. Dopiero w T+8 minut 3 sekundy wszystkie z jakiegoś powodu zgasły jednocześnie, a kilka sekund później zarejestrowana została eksplozja statku przez uruchomienie się systemu FTS. Niewykluczone, że zgaśnięcie silników i w konsekwencji zdetonowanie statku było skutkiem procesu dziejącego się znacznie dłużej, bo blisko minutę, ponieważ już po przekroczeniu punktu T+7 minut na transmisji dostrzegalny był nietypowy strumień za Starshipem, sugerujący jakiś wyciek lub nieprawidłowe spalanie.

Zaistnienie anomalii na tyle poważnej, że statek został zdetonowany nie jest zaskakujące w zaledwie drugim dopiero teście tej konstrukcji, a wręcz pierwszym gdyby odnosić się do samego Starshipa w przestrzeni kosmicznej i pozostaje życzyć ekipie SpaceX by sprawnie z tym problemem się uporała. Nie mniej jest zastanawiającym fakt, że tak dynamiczną i obciążającą fazę startu jak pierwsze blisko 3 minuty lotu Raptory - i to pełna ich ilość w liczbie 33 - wytrzymały i działały perfekcyjnie, a w końcowej w siódmej i ósmej minucie wznoszenia jako fazie już znacznie łagodniejszej doszło do tak poważnej anomalii - być może warunki próżni kosmicznej spowodowały inne, niewłaściwe spalanie paliwa i pracę Raptorów, niż w warunkach poprzedzających separację, ale dochodzenie do przyczyn tego zajścia zapewne trochę potrwa.

Po stwierdzeniu wadliwego działania siłowników w statecznikach kratownicowych SpaceX dokonało opóźnienia testu o dobę, decydując się na sprawną wymianę niedziałających elementów. W tym celu dokonano rozłączenia Starshipa z Super Heavy za pomocą potężnych ramion Mechazilli - wieży startowej (1), zdjęcia pierścienia gorącej separacji (2) celem umożliwienia dostępu technikom, prac naprawczych przez ekipę bezpośrednio na szczycie boostera Super Heavy (3), po stwierdzeniu pomyślności napraw - ponownego zespolenia konstrukcji w całość (4) - a wszystko to w ciągu jednej nocy. Credit: SpaceflightNow/NASASpaceFlight

To o czym warto jeszcze wspomnieć apropos Super Heavy i Starshipa w kontekście drugiego testu, a co wielu komentatorów i dziennikarzy pomija to cała sekwencja procedur przedstartowych i niespotykanej nigdzie sprawności, jaką SpaceX osiągnęło w newralgicznych etapach poprzedzających wystrzelenie najpotężniejszej rakiety w dziejach. Zaledwie dobę przed pierwszym planowanym terminem startu IFT-2 SpaceX zdołało wymienić wadliwe siłowniki stateczników Super Heavy, na co złożyły się: 1) demontaż rakiety i statku po uprzednim zespoleniu konstrukcji w całość, 2) zdjęcie pierścienia gorącej separacji celem dopuszczenia techników na szczyt Super Heavy, by poruszając się na szczycie boostera dokonali napraw niedziałających elementów, 3) przetestowanie nowo zainstalowanych części, 4) uporządkowanie i oczyszczenie wyrzutni i okolic stanowiska startowego ze zbędnego sprzętu, 5) ponowne zespolenie Super Heavy i Starshipa w mierzącą 121 metrów wysokości całość za pomocą potężnych ramion Mechazilli (jak zwana jest ta wyrzutnia).

Wszystko to w zaledwie jedną noc, w surowych warunkach pod gołym niebem bezpośrednio na stanowisku startowym, a mówimy o działaniach na rakiecie większej od Saturna V i SLS! Przecież gdyby chodziło o SLS, mielibyśmy jak nic wycofanie rakiety do hali montażowej i lekko licząc kilka tygodni opóźnienia, co przed Artemis 1 było normą. W tym względzie ręce same składają się do oklasków, a dodajmy do tego jeszcze podawanie kriogenicznego paliwa do zbiorników Super Heavy i Starshipa, które już przed debiutem tego kolosa w IFT-1 wydawało się praktycznie dopracowane. W teście IFT-2 niezwykłe opanowanie procedury tankowania tylko się potwierdziło, nie doszło do jakichkolwiek przecieków czy innych problemów technicznych z pozostałymi systemami rakiety, co na etapie ostatnich kilku godzin przed wystrzeleniem dawało wrażenie, jakby SpaceX przeprowadzało taki start Starshipa po raz sto drugi, a nie dopiero drugi. Przeskok jakościowy w tym względzie w porównaniu do rakiet SLS jest imponujący.

Wideo. Niezależne nagrania startu Super Heavy-Starship w trakcie testu IFT-2 z różnych kamer, z oryginalnym dźwiękiem. Materiał trwa ponad 20 minut i warto obejrzeć go w całości w słuchawkach z uwagi na niesamowity dźwięk generowany pracą 33 Raptorów w trakcie wznoszenia. Credit: EverydayAstronaut

W skrócie co pokazał nam wszystkim test IFT-2:

1) Wykazał słuszność zastosowanej przebudowy stanowiska startowego z zainstalowaniem stalowej płyty zintegrowanej z systemem zalewowym, umożliwiając przeprowadzenie startu bez zniszczeń wyrzutni i stworzenia zagrożenia dla bezpieczeństwa publicznego na podobieństwo testu IFT-1;

2) Potwierdził, że koncepcja wyniesienia superciężkiej rakiety napędzanej skomplikowanym systemem 33 silników pracujących w obrębie jednego stopnia może zadziałać zgodnie z założeniami;

3) Silniki Raptor wydają się już znacznie lepiej dopracowane i zdolne do nieprzerwanej pracy przez ponad 2,5 minuty wznoszenia pomimo skrajnych warunków działania wynikających z tak dużej ich liczby;

4) Potwierdzono niezwykłą wytrzymałość strukturalną rakiety pokazując, że możliwe jest dokonanie gorącej separacji Starshipa od Super Heavy przed końcem trzeciej minuty startu bez zniszczenia statku i rakiety towarzyszącego tej procedurze, jednak:

5) Konieczne będą poprawki w systemie podawania paliwa ze zbiorników ku silnikom w Super Heavy po odrzuceniu od Starshipa by uniknąć detonacji boostera w trakcie lub po manewrach powrotnych (o ile anomalia boostera i jego zniszczenie były powiązane z nieprawidłowościami w przepływie paliwa do silników, co wydaje się bardzo prawdopodobnym założeniem);

6) Konieczne będą dalsze prace nad Raptorami w kontekście ich wielokrotnego uruchamiania. Ich praca w początkowej fazie startu robi piorunujące wrażenie, ale to za mało by z boosterów Super Heavy uczynić rakiety odzyskiwalne, a Starshipa statkiem mogącym wykonywać skomplikowane manewry (m.in. związane z tankowaniem na orbicie i około-artemisowymi działaniami wspierającymi powrót człowieka na Księżyc). By te manewry i ambitne cele mogły się urzeczywistnić, Raptory Starshipa w próżni (i w atmosferze w przypadku Super Heavy) muszą być niezawodne po wielokrotnych odpaleniach, zamiast jedynie 5,5 minutach pracy podczas wznoszenia na orbitę.

7) Więcej uwagi i dokładności będzie wymagało instalowanie osłony termicznej Starshipa. W teście IFT-2 odpadło mnóstwo płytek poszycia TPS (Thermal Protection System) kluczowego podczas powrotu do atmosfery ziemskiej (drugie zdjęcie w tekście). Niewykluczone, że statek z uwagi na swoją stalową konstrukcję zdolny byłby przetrwać deorbitację nawet przy utracie jeszcze większej ilości płytek, ale jeśli ma stanowić załogową konstrukcję wielokrotnego użytku niewymagającą poważnych napraw po każdym locie i gotową do szybkiego ponownego użycia, to ten element konstrukcji zdecydowanie będzie wymagał dalszych poprawek w instalowaniu.

8) Test już na obecnym etapie rozwoju programu wykazał prawie całkowitą zdolność silników Raptor do wyniesienia Starshipa na orbitę nadając mu niemal pierwszą prędkość kosmiczną i wynosząc blisko 50 km ponad Linię Kármána, lecz z uwagi na zakończenie ich pracy pół minuty przed czasem z powodu nieokreślonej anomalii będzie konieczne przyjrzenie się powodom tych nieprawidłowości dla umożliwienia właściwego wejścia na orbitę i uniknięcia detonacji statku w momencie, gdy tak niewiele dzieli go już od ukończenia startu. Ustalenie przyczyn nieprawidłowości w ostatniej minucie przed wyłączeniem silników Starshipa jak i wprowadzenie poprawek celem uniknięcia powtórki wydaje się drugim najpoważniejszym zadaniem wynikłym z testu IFT-2 zaraz po kwestii poprawienia pracy boostera Super Heavy po odrzuceniu od statku.

9) Ponieważ na etapie testów nie ma tego złego, co by na dobre nie wyszło - IFT-2 potwierdził zdolność zainstalowanego na rakiecie mocniejszego systemu FTS do natychmiastowego zniszczenia rakiety, kiedy zajdzie taka potrzeba. Ten element w pierwszym teście zawiódł i zdetonował rakietę około minutę po wydaniu takiej komendy, co jest niedopuszczalne z perspektywy bezpieczeństwa publicznego, zwłaszcza gdyby konieczność zniszczenia rakiety zaszła przy znacznie niższym pułapie. Tym razem ładunki wybuchowe FTS zadziałały natychmiastowo - dokładnie tak, jakie jest ich zadanie. Niewykluczone jednak, że będzie potrzeba ich w nieco większej liczbie w przypadku Starshipa, w związku z przetrwaniem sporej jego części po detonacji w 8. minucie lotu i ryzykiem przetrwania takiego fragmentu podczas wchodzenia w atmosferę, kiedy statek (fragmenty) są już poza jakąkolwiek kontrolą.

Podsumowanie i prognoza

W związku z sukcesem działania przebudowanego stanowiska startowego z systemem zalewowym, które jest praktycznie gotowe do kolejnego startu, zdobyciem jeszcze większej ilości bezcennych danych na temat zachowania konstrukcji w trakcie wznoszenia, udoskonaleniu systemu FTS natychmiastowo dokonującego zniszczenia rakiety w razie anomalii oraz z uwagi na fakt, że anomalie kończące się aktywacją FTS wystąpiły znacznie wyżej - 90 i 148 km nad Ziemią, można robić sobie nadzieję, że tym razem proces z FAA i działania SpaceX zmierzające do uzyskania licencji na trzeci test będą zawarte w znacznie krótszym czasie, niż niepełne 7 miesięcy, które dzieliło testy IFT-1 i IFT-2.

Konstrukcyjnie - tak w stanowisku startowym jak i samej rakiecie SpaceX poczyniło przez ostatnie miesiące wręcz gigantyczny krok na przód, a dzięki dysponowaniu flotą kolejnych egzemplarzy Super Heavy i Starshipów nie będzie musiało długo zwlekać na przygotowanie nowych konstrukcji do następnych prób. Myślę, że realnie można myśleć o styczniu lub lutym 2024 dla terminu wystrzelenia IFT-3, o ile zdobyte w drugim teście dane SpaceX szybko przekuje na dobrze przemyślane poprawki i o ile wykaże się równie zachwycającą zdolnością w przedłożeniu FAA przyczyn ostatnich anomalii i działań eliminujących szansę na ich powtórkę w trzecim locie. Niech to będzie nawet finał I kwartału 2024, jeśli tylko dzięki temu możliwe byłoby poczynienie kolejnych kroków milowych bez powtórki nieprawidłowości, jakie dwa dotychczasowe testy wykazały.

Cel minimum wyznaczony na lot IFT-2: przetestowanie z sukcesem przebudowanego stanowiska startowego, prawidłowa praca 33 Raptorów blisko 3 minuty od startu i gorąca separacja Super Heavy został osiągnięty - wszystko co ponadto stanowi już pożądany lecz mało spodziewany dodatek. Pozostaje życzyć ekipie Muska by w ramach testu IFT-3 plan minimum także został osiągnięty i aby było nim co najmniej wejście Starshipa na pułap umożliwiający wykonanie niepełnej orbity z testem osłony termicznej przy wejściu w atmosferę ziemską. Napiszę więcej: wiedząc w jak głębokim lesie SpaceX było po IFT-1 z wygenerowanym przez Super Heavy kilkumetrowym kraterem pod wyrzutnią, stołem OLM zniszczonym do stalowych zbrojeń i odnosząc się do skali postępu widocznego w IFT-2 nawet nie wyobrażam sobie, aby Musk cokolwiek mniej ambitnego wyznaczył za plan minimum w IFT-3, niż właśnie wejście na "orbitę". Jako, że już w drugim teście Starshipa niewiele do tego zabrakło, obiektywnie patrząc każdy inny plan minimum będzie równaniem w dół i obniżeniem poprzeczki - dlatego ani tego SpaceX nie życzę, ani nawet nie biorę pod uwagę.

Jeśli przy okazji uda się nie wysadzić Super Heavy po separacji i tym samym uniknąć kolejnego dochodzenia FAA - bardzo się ucieszę, ale tego nie oczekuję: lepiej w mej ocenie pierw udowodnić zdolność Starshipa w osiąganiu orbity i wynoszeniu ładunków, niż opanować do perfekcji sprowadzanie Super Heavy z powrotem na Ziemię. Oczywiście w długofalowej perspektywie będzie to obowiązkowe dla zachowania pełnej odzyskiwalności rakiet, bo nawet SpaceX nie będzie stać na tracenie boosterów z 33 Raptorami po każdym locie, ale wiedząc na jak wczesnym etapie testów jest ta konstrukcja, pierwej dobrze byłoby uczynić Starshipa statkiem potrafiącym wynieść ładunek na orbitę, niż chwalić się pionowymi lądowaniami Super Heavy na etapie testów, gdzie opanowanie tej procedury nie jest jeszcze tak naglącą koniecznością.

Powiązane:

• IFT-1 | Super Heavy-Starship: dlaczego pierwszy test największej rakiety w historii można nazwać udanym - podsumowanie i przemyślenia 

• IFT-2: FAA dała zielone światło dla drugiego startu Starshipa 

• LIVE BLOG: IFT-2 Super Heavy-Starship: próba drugiego startu - blog na żywo 

  f    t    yt   Bądź na bieżąco z tekstami, zapowiedziami, alarmami zorzowymi i wiele więcej - dołącz do stałych czytelników bloga na Facebooku, obserwuj blog na Twitterze, subskrybuj materiały na kanale YouTube lub zapisz się do Newslettera.

Oprac. własne w oparciu o materiały: PFA, EverydayAstronaut, RGV Aerial Photography, NASASpaceFlight, SpaceflightNow, SpaceX.