KOSMONAUTIKA
Dragan Lazarević
“Staršip” - probni letovi
Put zvezdanog broda
Posle dva probna leta “staršipa 1 i 2” (najveće rakete nosača lansirane do sada) u 2023. nastavljaju se probna lansiranja njenih prototipova ove godine i to misije nazvane ITF 3 i ITF 4 (Integrated Test Flight) od strane kompanije “Space X”. Glavni akcionar kompanije Ilon Mask je veoma posvećen viziji multiplanetarnog čovečanstva, koja bi se ostvarivala slanjem ljudi na Mars i njegovim naseljavanjem, i to navodi kao glavni razlog razvoja rakete “staršip”. Svakako da su motivi ovog tehničkog poduhvata i drugi, daleko bliži ciljevi, u vidu komercijalnih usluga lansiranja koji bi doneli direktnu korist kompaniji. Uspesi koje je kompanija “Space X” ostvarila sa raketom “falkon 9” i, do sada prvi put u istoriji, retroreaktivnim spuštanjem i ponovnim korišćenjem njenog prvog stepena doveli su do ambicioznog projekta razvoja deset puta masivnije dvostepene rakete-nosača koja bi, osim mogućnosti dizanja u orbitu tereta mase od preko 100 t, oba njena stepena retroreaktivno vraćala na startno mesto i koristila ponovo. Taj sistem bi, zahvaljujući potpunoj višekratnosti upotrebe, trebalo da snizi cenu lansiranja u kosmos.
Na izgradnju kosmodroma “Starbase” (naziva se i “Marsgate”) kod mesta Boca Chica na krajenjem jugu Teksasa, gde je i fabrika za proizvodnju raketa “staršip”, kompanija je do sada potrošila preko 10 milijardi dolara: svako probno lansiranje koštalo je preko 100 miliona dolara. To znači da su u kompaniji posvećeni operativnom korišćenju raketa “staršip” i pored brojnih tehničkih problema. Način rešavanja tih problema je učenje na greškama koje se ne mogu ni naslutiti pre lansiranja prototipova rakete i ispravljanje uočenih tehničkih nedostataka od jednog probnog lansiranja do narednog. Takav pristup je korišćen u razvoju rakete “falkon 9” i primenjuje se u razvoju “staršipa”.
Treće probno lansiranje zvezdanog broda
Posle drugog lansiranja “staršipa”, 18. novembra 2023. kada je, posle uspešnog starta i rada prvog stepena (Super Heavy Booster) i odvajanja drugog stepena, prvi stepen upao u nestabilnost otkazivanjem rada više motora “raptor” i eksplodirao a drugi stepen, greškom u programu, prevremeno zaustavio rad svojih motora, usledilo je analiziranje uzroka neuspeha i otklanjanje grešaka. Izvršeno je 17 većih izmena na raznim sistemima, a pre svega na električnom sistemu vektorskog upravljanja motorima prvog stepena.
Usledila je i duga procedura dobijanja dozvole za lansiranje od strane FAA (Federal Aviation Administration) koja je negativno ocenila drugi let. Dozvola je konačno dobijena i treći probni let rakete (ITF-3) je obavljen 14. marta 2024. Start rakete je pratio veliki broj posmatrača uzbuđenih grmljavinom 33 raketna motora “raptor” prvog stepena koji su ubrzavali 5000 t masivnu raketu. Ona je brzo povećavala visinu i brzinu da bi, posle 52 sekunde, dostigla maksimalno opterećenje usled potisne i aerodinamičke sile. Posle 2,42 minuta leta, usledilo je zaustavljanje rada 30 motora (3 centralna upravljiva motora su nastavila sa radom). Dve sekunde kasnije, na visini od 68 km i pri brzini od 5750 km/h, radom šest motora, odvojen je “staršip S28” metodom tzv. “vatrene separacije” (Hot staging) nastavilo se ubrzanje i povećanje visine. Prvi stepen se, posle 11 sekundi, okrenuo i upalio 10 motora u srednjem prstenu. Postepeno, horizontalna brzina smanjena je na 350 km/h; brod se vertikalno dizao po inerciji i dostigao visinu od 106 km. Potom je počeo da pada održavajući stabilnost sa 13 motora i manjim potiskivačima na vrhu rakete. Posle gotovo četiri minuta, šest motora srednjeg prstena su se ugasila zbog otkaza filtera za tečni kiseonik. Deset sekundi kasnije, komandom, ugašeni su svi motori.
Stepen rakete je ubrzao kretanje i, ulazeći u gušće slojeve atmosfere, održao stabilnost i upravljanje aerodinamičkim rešetkama. Približivši se površini Karipskog mora, izvršen je pokušaj paljenja preostalih 7 funkcionalnih motora, što nije uspelo. Proradila su samo dva i, pri brzini od 1112 km/h i na visini od 462 m, stepen rakete je eksplodirao aktiviranjem sistema za samouništenje.
Drugi stepen, “staršip 28”, nastavio je ubrzanje po planu. Posle 8 minuta i 35 sekundi, na visini od 151 km, ugašeni su svi motori. Po inerciji, brod je nastavio da se penje, postepeno gubeći brzinu. Dostigao je visinu balističke putanje od 234 km, preletevši Atlantski okean. Potom je leteo nad južnom Afrikom i Indijskim okeanom.
Eksperiment otvaranja vrata prtljažnog prostora nije uspeo ali je uspeo eksperiment demonstracije pretankavanja goriva. Pošto je “staršip 28” upao u nekontrolisano obrtanje, odustalo se od paljenja motora “raptor”. Posle 49 minuta od starta, počeo je ulazak u atmosferu nad Indijskim okeanom. Na visini od oko 100 km, letelicu počinju da obavijaju svetli slojevi plazme, pri čemu je položaj “staršipa” nekontrolisan, okrenut prednjim delom nadole. Ipak zadržan je položaj toplotnog štita prema plazmi, što je dovelo do postepenog usporavanja. Kada su otpadale šestougaone ploče toplotnog štita, pola minuta od početka ulaska u atmosferu i na visini od 65 km, izgubio se prijem podataka sa letelice. Ona se raspala, čime je treća probna misija završena.
Po oceni Ilona Maska, ovo je relativan napredak u odnosu na drugu misiju pošto se planirani cilj, meko spuštanje bustera na površinu Karipskog mora - nije ostvario.
“Staršip” poleće četvrti put
Posle analiza uzroka neuspelog trećeg leta, usledile su zamene delova sistema koji nisu ispravno funkcionisali. Na busteru su modifikovani filteri za tečni O2 i sistem za restart motora “raptor”, a tankovi su ojačani. “Staršipu” su dodate mlaznice za kontrolu obrtanja, primenjen je jači lepak za ploče termičke izolacije a izmenjen je i sistem za aktiviranje samouništenja u slučaju gubljenja kontrole. Isproban je statički start motora oba stepena.
Posle dobijanja dozvole od FAA, počela je priprema za start. Ubrzo, raketa se odvojila od postolja i počela da ubrzava. Već tada, jedan motor od 20 iz spoljnog prstena motora nije bio upaljen. Ipak, raketa je nastavila da se penje, sistem za stabilizaciju je uspešno radio. Prošlo je maksimalno opterećenje. Posle nešto manje od tri minuta, ugasilo se 29 motora na visini od 69 km, pri brzini od 5527 km/h. A kada se upalilo 6 motora, “staršip” se odvojio od bustera i nastavio penjanje. Pod dejstvom otpora vazduha, brzina je pala ispod brzine zvuka. Usledilo je ponovno paljenje motora, pri čemu jedan od 13 nije upaljen. Ostaih 12 uspešno su završili završno kočenje i buster se meko spustio na površinu mora.
Na snimku sa čamca vidi se kako buster sa upaljenim motorima prilazi vodi i usporava do gotovo nulte brzine, mada je motor koji nije upaljen ispuštao upaljeni metan. Izbio je jak plamen koji je obavio jednu stranu trupa bustera. Posle dodira donjeg dela sa vodom, buster visok oko 70 m se okrenuo na bok i udario gornjim delom o vodenu površinu brzinom od 103 km/h. Tada je struktura pukla i buster je potonuo.
Posle odvajanja, “staršip” je ugasio motore na visini 151km i potom se penjao gubeći brzinu. Prešao je Atlantik i dostigao visinu od 213 km. Nedugo potom, ušao je u atmosferu. Na visini od 103 km, pojavila se plazma ispod trupa. Kamera koja je snimala prednju aerodinamičnu upravljivu površinu (flaps) registrovala je da se na mestu spoja trupa i flapsa razorila toplotna izolacija i da je flaps počeo da gori. Čestice istopljene strukture su udarale o objektiv kamere i zamutile su sliku. Ipak aerodinamičko kočenje je obavljeno uspešno, “staršip” se okrenuo, upalio motore koji su smanjili brzinu i kasnije se meko spustio na površinu Indijskog okeana.
Iako je spuštanje obavljeno 6 km dalje od predviđenog mesta, Ilon Mask je ovu misiju ocenio kao 90% uspešnu. Ovaj let je, kao i prethodni letovi, bio suborbitalni pošto “staršip” nije postigao brzinu potrebnu za ulazak u Zemljinu orbitu.
Pripreme za peti probni let
Na kosmodromu Boca Chica užurbano se gradi nova rampa sa mehaničkom rukom koja treba da obavi prvo prihvatanje rakete na povratku sa obavljene misije. Ilon Mask očekuje da dobije dozvolu od FAA i da obavi peto probno lansiranje već u julu. Povoljna okolnost je što FAA nije ocenila ITF 4 kao promašen pokušaj tako da ovog puta neće biti duge procedure dobijanja dozvole za let. Za taj let se planira ponovljeno meko spuštanje “staršipa” na vodenu površinu.
Planovi kompanije “Space X” se brzo menjaju a nove koncepcije zamenjuju prethodne čim se ukaže mogućnost da se primene bolja rešenja. Motori se neprekidno usavršavaju i stiglo se do varijante “raptor 4”. Prema objavi Ilona Maska, planira se povećan broj motora bustera na 35 a “staršip” bi trebalo da ima veću dužinu. Buduće varijante trebalo bi da dostignu startnu masu od 6000t.
Poseban pravac razvoja je izgradnja depo-tankera u Zemljinoj orbiti i “staršipa HLS” za spuštanje na Mesec u misiji “Artemis 3”. Ostvarenje ovih projekata zavisi od uspeha narednih probnih letova.
Dragan Lazarević
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
