KOSMONAUTIKA

Dragan Lazarević

Prvi let “staršipa”

Probno lansiranje najveće rakete

Posle gotovo sedam meseci od prvog neuspešnog starta rakete tipa starship, usledilo je drugo lansiranje, 18. novembra 2023. Sa kosmodroma “Boca Chica”,  na krajenjem jugoistoku Teksasa, ponovo je poletela dvostepena raketa starship koja se sastojala od prvog stepena nazvanog booster 9 i drugog stepena starship 25. Praćena velikim brojem posmatrača, koji su sa bezbedne udaljenosti na suprotnoj strani zaliva uzbuđeno skandirali i navijali da let bude uspešan, raketa startne mase od oko 5000t se, radom 33 motora prvog stepena tipa “raptor”, uspešno se odvojila od startnog postolja i, uz veliku buku, podizala sve više gubeći se u nebeskom plavetnilu.

Put do drugog starta je bio vrlo dug. Trebalo je prevazići brojne nedostatke lansirnog postolja i same rakete - koji su doveli do neuspeha prvog leta, 20. aprila 2023. Tada je, posle otkaza nekoliko motora prvog stepena bustera7, raketa upala u nestabilnost na visini od 39 km, potom je počela da se tumba i pada da bi eksplodirala posle 3min i 59sec od poletanja, na visini od 29km. Pri tome, drugi stepen SN 24 nije odvojen od prvog i ekspodirao je zajedno sa njim. Kompanija Space X Ilona Maska je uspela da utvrdi sve uzroke ovog neuspešnog probnog leta i da inspektore FAA (Federal Aviation Administration) obavesti o njima kao i tehničkim rešenjima koje treba da primene na drugoj raketi da bi se dobila dozvola za drugo probno lansiranje.

Preko 1000 izmena na staršipu S25 i busteru B9

S obzirom da je najveće oštećenje pretrpelo lansirno betonsko postolje koje je, pod dejstvom plamenog mlaza raketnih motora, bilo gotovo razneto a komadi betona su bili odbačeni stotinama metara daleko, angažovanjem građevinske operative vrlo brzo je opravljeno a potom i obloženo dvoslojnim čeličnim panel-pločama, između kojih su bile cevi za sprovođenje vode, što je predstavljalo termički zaštitni sistem samog betonskog postolja. Dodat je i sistem za prskanje vode, nazvan poplavnisistem (Water deluge system) koji je pod velikim pritiskom izbacivao vodu kroz prskalice sa ciljem da ona primi toplotu iz mlaza vrelih gasova raketnih motora I, pri tome, isparavanjem, apsorbuje tu toplotu i tako zaštiti samo lansirno postolje. FAA je zahtevala izmenu 63 tehnička detalja, pogotovu na sigurnosnim sistemima koji, u slučaju otkaza upravljanja raketom, omogućavaju njeno kontrolisano uništenje (što je otkazalo na prvom probnom letu).

Ilon Mask je naveo da je bilo izvršeno preko hiljadu izmena na samoj raketi, što se teško može i nabrojati a odnose se na strukturu rakete, tankova i sistema sigurnosnih ventila, toplotnih štitova motora, sistema za kontrolisano razaranje rakete itd. Najveća izmena je uvođenje drugačijeg sistema odvajanja stepenova rakete nazvanog hot staging (vrelo stepenovanje). Ovaj sistem omogućava da se motori drugog stepena upale dok još rade motori nižeg stepena a stepeni su pri tome spojeni. Prednosti tog sistema u odnosu na sistem odvajanja aktiviranjem eksplozivnih spojeva (koji dejstvuju tek pošto donji stepen prekine rada motora) je u tome što ima izvesnu uštedu u vremenu, pojednostavljuje drugi stepen jer nema potrebe za tzv. ullage mikromotors i, u slučaju nepravilnosti rada prvog stepena, omogućava start motora gornjeg stepena. Ovakav sistem je već bio primenjen na sovjetskim raketama R-7 (semjorka koja je, stalnim usavršavanjem, stigla do varijante sojuz) i proton kao i američkoj raketi titan 2.
U slučaju starship-a, on pali svojih 6 motora pošto je prvi stepen (booster) zaustavio rad 30 motora a rade samo tri centralna vektorski upravljiva motora i održavaju stabilnost rakete. Sistem hot staging zahteva i određene tehničke nadogradnje, poseban spoj stepenova u vidu prstena sa otvorima za prolaz plamena (hot stage ring) i toplotni štit na vrhu donjeg stepena, koji treba da izdrži vrelinu mlaza raketnih motora gonjeg stepena (bez toga bi donji stepen bio raznet). Ovaj sistem bi trebalo da omogući i slanje masivnijeg korisnog tereta u orbitu za oko 10%. Starship i booster su spojeni odgovarajućim sistemom zabravljivanja (latch-clamp mechanisam) koji se otpušta po paljenju motora gornjeg stepena. Hidraulički sistemi za upravljanje uglom potiska na raketnim motorima raptor (13 unutrašnjih motora na busteru i 3 unutrašnja na staršipu su zamenjeni električnim aktuatorima). Na staršipu su izmenjeni i sistemi za gasno reaktivno upravljanje, termički zaštitni sistem u vidu šestougaonih ploča na trupu i aerodinamičkim površinama. Sve ove brojne izmene su bile jako sporo razmatrane od FAA pa je Ilon Mask izjavio da je lakše kompaniji Space X da napravi raketu nego da FAA odradi administrativni deo posla (paperwork).

Drugi probni let

Kada je Space X zadovoljio sve kriterijume FAA za drugo lansiranje - dozvola za start nije dobijena. Pojavili su se i zahtevi ekoloških organizacija u cilju određivanja uticaja lansiranja rakete na ribe u Karipskom moru i na ptice i ostale organizmeu rejonu Boca Chica. Sve je ličilo na namerno birokratsko kočenje od strane postojeće političke strukture na vlasti u SAD i Ilon Mask se, preko svojih predstavnika i političara Teksasa koji ga podržavaju, obratio Kongresu SAD u cilju da objasni koliki značaj ima izgradanja i korišćenje najveće rakete na svetu i šta bi sve SAD mogle da dobiju sa njom. Konačno je dozvola stigla i, posle manjih odlaganja usled tehničkih problema, 18. novembra 2023. usledio je dugoočekivani drugi start džinovske rakete. Po planu je trebalo da se obavi ista procedura kao što je planirana i za neostvareni prvi let - slanje starship-a u suborbitalni let do visine od 250 km, potom kontrolisani ulazak u atmosferu i retroreaktivno kočenje i spušanje na površinu Tihog okeana, severno od Havaja.
Sve tehničke operacije su uspešno obavljene. Deset sekundi pre paljenja motora bustera, poplavni sistem je počeo da prska vodom prostor oko startnog postolja. Dve sekunde posle paljenja motora, raketa je počela da se penje i ubrzava da bi maksimum zbira svih mehaničkih opterećanja dostigla posle 52sec. Prekid rada 30 motora bustera (MECO) je uspešno obavljen posle 2min i 39sec, a 2sec kasnije upaljeno je 6 motora i sistem hot staging je uspešno obavio svoju funkciju - stepeni su se razišli a brod je uspešno nastavio da ubrzava i povećava visinu. Potom su usledili otkazi; na busteru su početno upaljena 9-10 motora da bi ubrzo usledili kvarovi niza motora. Retoreaktivno kočenje nije zbog toga moglo da se obavi pa je aktiviran sistem za uništenje bustera, u 3min 21sec leta, na oko 90 km visine. Starship je nastavio da se penje, dostigao je visinu od 148 km i brzinu od 24000 km/h, ali je iznenada izgubljena radio-kontrola nad njim i došlo je do samoaktiviranja sistema za njegovo uništenje. Nedostajalo je 27sec rada motora pa da brod postigne predviđenu brzinu i putanju.
Usledile su različite ocene drugog leta - od toga da je neuspešan kao i prvi let pa do izjave Ilona Maska da je u suštini zadovoljan i da smatra da je probni let bio 60% uspešan. Čudno je bilo koliko ima protivnika aktivnosti na izgradnji najveće rakete na svetu koja bi mogla jednog dana da odvede ljude na Mars. Neki je nazivaju Vavilonskom kulom tehnološkog doba koja, kao i prethodna, neće uspeti a neki smatraju da će biti neuspešna kao sovjetska raketa N1, koja je imala 30 motora.
Drugi probni let je bio uspešan u pogledu rada 33 motora bustera. Takođe je, preko 90%, bio uspešan i rad 6 motora starship-a i, s obzirom da je i drugi let bio probni, sasvim je normalno da ne ide sve kako je zamišljeno. Poređenje sa  raketom N1 više nije održivo jer je drugi let starship-a bio uspešniji od poslednjeg četvrtog leta po redu neuspele sovjetske rakete. S obzirom da je starship25 prešao visinu od oko 100 km, koja se smatra za granicu između atmosferskog i kosmičkog leta (tzv. Karmanova granica), može se zaključiti da je to bio njegov prvi kosmički let.

Pripreme za treće lansiranje

Posle drugog probnog lansiranja, Ilon Mask je optimistički izjavio da bi treće lansiranje moglo da se obavi do kraja decembra 2023. Startno postolje gotovo da nije oštećeno a, s obzirom da su problemi bili pre svega u sistemima kontrole u mehaničkom pogledu, staršip S28 i prvi stepen buster B10 su slični prethodniku tako da ne bi bile potrebne neke velike prepravke. Staršip 28 je 20. decembra 2023, na posebnom poligonu, prošao test statičkog kratkotrajnog paljenja 6 motora raptor, u trajanju od nekoliko sekundi. Prvi stepen, booster 10 je postavljen na lansirnu platformu ali je, zbog određenih problema, test statičkog paljenja motora obustavljen. Ako se ti problemi reše i uspešno obave svi testovi provere, ostaje problem dobijanja dozvole od strane FAA i ekološkog ministarstva tako da se treće lansiranje realno očekuje pošetkom marta 2024. Trebalo i da se ostvare svi ciljevi koji su postavljeni na prvom probnom lansiranju: da starship uspešno obavi ulazak u atmosferu, obavi aerodinamičko kočenje i retroreaktivno spuštanje na površinu Tihog okeana; buster bi trebalo da se retroreaktivno spusti na površinu Karipskog mora. Ako se to uspešno obavi, usledili bi pokušaji sletanja bustera na plutajuću platformu a starship-a na poligon na tlu.
Starship-ovi  S26 i S27 su u procesu testiranja. Prvi je prošao statičko paljenje motora. Na njih se ne postavlja toplotna izolacija, tj.nisu predviđeni za povratak u atmosferu. Mogli bi da se upotrebe za lansiranje velikog broja (preko dvesta u jednom brodu) starlink satelita a treba da posluže i za demonstraciju spajanja u orbiti i prepumpavanja goriva i oksidatora.
Pretankovanje goriva iz jednog broda u drugi biće primenjeno u misiji leta na Mesec sa posadom “Artemis 3”. U procesu završne izrade su i brodovi S29, S30, S31 i S32 kao i busteri B11,B12 i B13. U toku 2024. se očekuje 4-5 probnih lansiranja. Adaptiranje starship-a u modul-lender za Mesec HLS (Human Landing System) je verovatno najambiciozniji projekt koji su ugovorili NASA i Space X. Tokom 2025. trebalo bi da se obavi spuštanje na Mesec broda bez posade a sa posadom (Artemis 3), verovatno, 2026-27.
Ilon Mask planira i putnički interkontinentalni transportni sistem koji bi, najdalju destinaciju na Zemlji, dostigli za oko 1 sat. Komanda US Space Force takođe razmatra primenu starship-a u vojne svrhe a moguće bi bilo i lansiranje džinovskih radara u Zemljinu orbitu. Ako počne vojna primena brodova Ilona Maska, on više neće imati ograničenja u vidu čekanja dozvola za lansiranje od strane FAA ili službe za zaštitu ptica i riba.
Mask planira da lansiranje starship-a u Zemljinu orbitu bude bar deset puta jeftinije od postojećih raketa. U planu je nova varijanta staršipa V2, koja treba da bude za 5-10m duža i sa većim prostorom za teret. Pokretaće je raptor3 motori 20% većeg potiska, kojima neće biti potrebni toplotni štitovi. Staršip V2 pokretaće 9 motora raptor3 , i to 3 centralna vektorski upravljiva (koji će retroraketno spuštati brod na tle) a po obodu zadnjeg dela biće 6 fiksnih motora prilagođenih radu u vakuumu. Planira se proizvodnja 1 motora raptor3 na dan i po jedan starship i booster svakih 7 dana. Priprema se i postavljanje druge lansirne rampe na kosmodromu Starbase koji je sada dobio i naziv Gateway to Mars. Ilon Mask se očigledno ne šali kada izjavljuje da je njegov krajnji cilj naseljavanje Marsa - i to za 6-8 godina!

Drugi učesnici u trci

Kompanija Blue origin Džefa Bezosa je ostvarila sletanje manje rakete New Sheppard na tle retroreaktivnim kočenjem, pa planira proizvodnju znatno veće sopstvene rakete na tečni metan New Glenn koja bi se višekratno koristila. Bila bi trostruko manje mase od starhip-a i konkurisala bi mu cenom. Njen prvi let treba da se obavi 2024.

Kompanija ULA takođe planira sopstvenu raketu na tečni metan (motore treba da im isporuči Bezos) sa sistemom spasavanja bloka sa motorima dok bi se korpus sa rezervoarima odbacivao.
Glavna konkurencija stiže iz Kine; privatna kompanija Land Space je treći put uspešno lansirala raketu na tečni metan Zhuque-2 i postavila satelite u orbitu. Pošto je prvo lansiranje bilo 2022. pionir korišćenja metana je kineska kompanija a ne Space X. Za 2025. ta kompanija priprema znatno veću raketu na tečni metan, Zhuque 3 koja bi se spuštala retroreaktivno i višekratno koristila.
Druga kineska kompanija iSpace uspešno testira vertikalno spuštanje prvog stepena rakete Hyperbola 2 sa ciljem da napravi znatno veću raketu Hyperbola 3 sa pogonom na tečni metan čiji bi prvi stepen sletao vertikalno i koristio bi se višekratno.
Evropska ESA priprema veliku kapsulu - gornji stepen SUSIE koja bi se vertikalno spuštala i koristila višekratno a bila bi lansirana raketom ariane 6. Slični projekti projekti se razmatraju u Rusiji, Japanu i Indiji, što će na svetskom nivou dovesti do znatnog smanjenja cene lansiranja u kosmos i naglog porasta broja kosmičkih letova sa posadama, uključujući i kosmičke turiste.To liči na početak kosmičkog doba čovečanstva i širenja ljudske vrste ka Mesecu a potom ka Marsu, i dalje po svim dostupnim telima Sunčevog sistema. Zasluga za početak intenzivnijih letova u kosmos nesumnjivo pripada kompaniji Space X Ilona Maska koja je razvila rakete višekratne upotrebe falcon 9 i falcon 9 heavy a sad razvija najveću raketu na svetu - spaceship, jedinu koja svojim mogućnostima može da ostvari viziju višeplanetarnog čovečanstva.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"