Zvaigžņu kuģis un īpaši smags: SpaceX Marsa kolonizējošā transporta sistēma

SpaceX skats no gaisa

SpaceX Starship Mk1 prototipa skats no gaisa, kas redzams Elona Muska Starship atjaunināšanas laikā Dienvidteksasā 2019. gada 28. septembrī. (Attēla kredīts: SpaceX)





Starship un Super Heavy ir lielākie, vissvarīgākie gabali Elona Muska grandiozs plāns SpaceX , viņa privātā kosmosa lidojumu kompānija.

Musks vairākkārt ir uzsvēris, ka viņš 2002. gadā nodibināja SpaceX, lai galvenokārt palīdzētu cilvēcei kolonizēt Marsu. Ir ļoti svarīgi, lai mēs kļūtu par daudzplanētu sugu, sacīja miljardieris uzņēmējs, atsaucoties gan uz daudz mazāku izzušanas varbūtību, gan uz aizraušanos, ko jēgpilna kosmosa izpēte sniegs miljardiem cilvēku visā pasaulē.

SpaceX tagad aktīvi cenšas pārvērst šo zinātniskās fantastikas sapni par realitāti. Uzņēmums izstrādā 100 pasažieru kosmosa kuģi ar nosaukumu Starship un milzu raķeti, kas pazīstama kā Super Heavy, kas kopā veido transporta sistēmu, kas, pēc Muska domām, beidzot novedīs Marsa apmetni.



'Šis ir ātrākais ceļš uz pašpietiekamu pilsētu uz Marsa,' sacīja Musks 2019. gada septembrī, tīmekļa pārraides atjauninājuma laikā par Starship-Super Heavy arhitektūru.

Saistīts: SpaceX zvaigžņu kuģis un īpaši smagā raķete attēlos

Sākotnējā vīzija

Šie atjauninājumi ir kļuvuši par ļoti gaidītu ikgadēju tradīciju; Musks vienu ir devis katru septembri kopš 2016. gada.



Pirmās prezentācijas laikā viņš izklāstīja pamatideju: liels kosmosa kuģis un milzīga raķete, kas abi būs pilnībā un ātri atkārtoti izmantojami. Raķete palaidīs kosmosa kuģi Zemes orbītā, pēc tam atgriezīsies uz Zemi, lai nolaistu vertikāli.

Tikmēr kosmosa kuģis dosies pats no Zemes orbītas uz Marsu (vai Mēnesi vai jebkuru citu vēlamo galamērķi). Kuģis pieskarsies šādām svešām pasaulēm un pacelsies arī no tām, bez papildu nosēšanās kuģiem vai pacelšanās transportlīdzekļiem. (Atsevišķa raķete ir nepieciešama tikai, lai izkļūtu no Zemes gravitācijas akas.)

Tāpēc kuģa degvielas uzpildīšana ārpus zemes ir Muska redzējuma atslēga. Piemēram, kosmosa kuģi, kas nāk mājās no Marsa vai Mēness, šajās pasaulēs būs jāpapildina, izmantojot vietēji ražotu degvielu.



2016. gadā Musks šo arhitektūru nosauca par starpplanētu transporta sistēmu (ITS). Nosaukums bija jauns, jo miljardieris iepriekš savu paredzēto koncepciju (lai gan daudz neskaidrāk) bija minējis kā Marsa koloniālo transportētāju.

Mākslinieks

ITS arhitektūrai nav jābūt Marsam raksturīgai; sistēma varētu palīdzēt izveidot bāzi uz Mēness, sacīja Musks.(Attēla kredīts: SpaceX)

ITS stāvēs 400 pēdas (122 metrus) garš, ja to sakrauj, toreiz teica Musks. Raķete nodrošinās lielāko daļu no šī augstuma, sasniedzot 77 m (254 pēdas) augstumu līdz kuģa 162 pēdām (49 m). Kraušanas laikā abas automašīnas nedaudz pārklāsies, kas izskaidro, kāpēc kopējais augstums nav 416 pēdas.

Abus transportlīdzekļus darbinās SpaceX nākamās paaudzes Raptor dzinējs, kas ir jaudīgāks par Merlin, kas virza uzņēmuma dzinējus. Piekūns 9 un Falcon Heavy raķetes. ITS kuģis būs aprīkots ar deviņiem Raptors, un 40 pēdu platais (12 m) pastiprinātājs var lepoties ar milzīgu 42, ļaujot raķetei pacelšanās laikā radīt 13 033 tonnas vilces spēka-3,6 reizes vairāk nekā NASA Saturna V mēness raķete spēja radīt, sacīja Musks. (Salīdzinājumam-Falcon 9 ir deviņi pirmās pakāpes dzinēji, bet Falcon Heavy-27.)

Saistīts: Skatiet satriecošos SpaceX Falcon Heavy pirmās nakts palaišanas fotoattēlus

Un nebūs tikai viens ITS kuģis un pastiprinātājs. Galīgais plāns paredz nosūtīt uz Marsu 1000 vai vairāk kosmosa kuģu ik pēc 26 mēnešiem, palīdzot 50 līdz 100 gadu laikā uz Sarkanās planētas izveidot miljonu pilsētu, sacīja Musks. (Zeme un Marss labvēlīgi izlīdzinās starpplanētu misijām tikai reizi 26 mēnešos.)

Musks neizklāstīja šīs pilsētas celtniecības plānus. Tas notiks organiski, jo arvien vairāk cilvēku ieradīsies uz Marsa, viņš teica, salīdzinot ITS ar starpkontinentālo dzelzceļu, kas 19. gadsimtā palīdzēja atvērt Amerikas rietumus apmetnei no austrumiem un vidusrietumiem.

Un šie pionieri nebūs tikai īpaši bagāti, ja viss notiks pēc plāna. ITS atkārtota izmantošana galu galā varētu samazināt Marsa ceļojuma cenu pietiekami, lai padarītu to pieejamu lielam skaitam cilvēku, sacīja Musks.

'Arhitektūra pieļauj, ka maksa par biļeti ir mazāka par 200 000 ASV dolāru,' 2016. gada prezentācijas laikā sacīja Musks. 'Mēs domājam, ka pārcelšanās uz Marsu izmaksas galu galā varētu nokrist zem 100 000 ASV dolāru.'

Dizaina pielāgojumi

Šī vispārējā vīzija pēdējo trīs gadu laikā ir bijusi stingra, taču Musks vairākkārt ir mainījis dizainu un sistēmas nosaukumu.

Piemēram, 2017. gadā viņš paziņoja, ka ITS tagad ir BFR, kas apzīmē “Big Falcon Rocket” (vai “Big F *** ing Rocket;” SpaceX pārstāvji ir atsaukušies uz abiem variantiem). BFR bija īsāks, plānāks un mazāk jaudīgs nekā tā dizaina priekšgājējs, kad tas bija sakrauts, tā augstums bija 348 pēdas (106 m) un 30 pēdas (9 m) plats, un tajā bija tikai 31 Raptor dzinējs uz pastiprinātāja un seši uz kosmosa kuģa.

Bet lielākās izmaiņas attiecās uz kosmosa kuģu-raķešu dueta izmantošanu. Musks paziņoja, ka SpaceX galu galā plānoja izmantot BFR visām savām kosmosa vajadzībām, sākot no satelītu palaišanas līdz cilvēku pārvešanai uz Marsu un no Marsa līdz kosmosa atkritumu tīrīšanai Zemes orbītā. Tāpēc Falcon 9 un Falcon Heavy tiks pakāpeniski pārtraukti tālajos attālumos, kā arī apkalpes un kravas varianti SpaceX Dragon kapsula .

Paplašinot BFR lomu šādā veidā, sistēma kļūs daudz pieejamāka SpaceX attīstībai un ražošanai, tolaik sacīja Musks.

'Ja mēs to varam izdarīt, tad visus resursus, kas tiek izmantoti Falcon 9, Heavy un Dragon, var izmantot šai sistēmai. Tas ir patiešām būtiski, 'viņš teica 2017. gada septembrī.' Mēs uzskatām, ka mēs to varam izdarīt ar ieņēmumiem, ko saņemam par satelītu palaišanu un kosmosa stacijas apkalpošanu. '

Saistīts: Skatiet SpaceX raķešu evolūciju attēlos

Pēc tam BFR dizains piedzīvoja izaugsmes lēcienu, kas gandrīz atjaunoja sistēmu sākotnējā augstumā. 2018. gada septembrī Musks mums pastāstīja, ka raķešu-kosmosa kuģu duets tagad stāvēs Sakrauti 387 pēdas (118 m) garš . BFR kuģim būs arī septiņi Raptors, nevis seši, piebilda Musks, un transportlīdzeklim tagad būs četras kustīgas spuras - divas pie deguna un divas lielākas pie astes.

Šīs spuras palīdzēs kuģim manevrēt ceļā uz drošu nosēšanos pasaulē ar ievērojamu atmosfēru, piemēram, Marsu un Zemi. Abas aizmugurējās spuras kalpos arī kā nosēšanās spilventiņi, kā arī kāja, kas ir stilizēta, lai izskatītos pēc spuras, sacīja Musks.

Kopējā kuģa estētika līdzināsies raķetei, ko karikatūras varonis Tintins izmantoja 1954. gada piedzīvojumā “Pētnieki uz Mēness”. Un šis sīkums iepriecina Musku.

'Man patīk Tintin raķešu dizains, tāpēc es gribēju to novirzīt uz to,' viņš toreiz teica. 'Ja rodas šaubas, dodieties kopā ar Tintinu.'

No 2018. gada septembra atjauninājuma iznāca arī citas lielas ziņas: SpaceX bija parakstījis savu pirmo BFR klientu. Japāņu miljardieris Yusaku Maezawa rezervēja ap Mēnesi ceļojumu uz BFR, kura sākuma datums bija 2023. Maezawa sacīja, ka plāno misijā, ko viņš sauc par dārgo mēnesi, ņemt līdzi nedaudz mākslinieku. Ne SpaceX, ne Maezawa nav atklājuši, cik maksās lidojums.

Saistīts: Kā darbosies SpaceX pirmais pasažieru lidojums ap Mēnesi kopā ar Yusaku Maezawa

Divus mēnešus vēlāk BFR vairs nebija: Musks mums teica, ka sistēma tagad sauksies par Zvaigžņu kuģi . Tas būs arī kosmosa kuģa nosaukums, turpretī milzīgo raķeti sauks par Super Heavy.

Tajā brīdī SpaceX vēl plānoja izgatavot automašīnu Starship no oglekļa šķiedras. Bet 2019. gada janvārī Musks paziņoja, ka pāriet uz nerūsējošo tēraudu. Tērauds ir nedaudz smagāks par oglekļa šķiedru, bet tam ir lieliskas termiskās īpašības un tas ir daudz, daudz lētāk, sacīja Musks. Kopš tā laika viņš ir nosaucis materiālu slēdzi par labāko dizaina lēmumu, kas vēl ir pieņemts ITS/BFR/Starship projektā.

2019. gada maijā Musks sacīja, ka pašreizējais plāns paredz, ka Starship transportlīdzeklī ir seši Raptors, nevis septiņi. Un dažus mēnešus vēlāk viņš tvītoja, ka Super Heavy būs tagad sports 35 Raptors nevis 31.

Tas mūs noved pie jaunākā dizaina atjauninājuma, ko Musks prezentēja 2019. gada 28. septembrī no SpaceX Dienvidteksasas objekta, netālu no mazā Boca Chica ciemata. Miljardieris nepaziņoja par milzīgām izmaiņām, lai gan bija vēl daži jaunumi par dzinēju: Super Heavy tagad būs vieta 37 Raptors, lai gan ne visas šīs vietas tiks aizpildītas katrā lidojumā. Katrai misijai, iespējams, būs nepieciešami vismaz 24 Raptors uz pastiprinātāja, sacīja Musks.

Musks iepriekš lēsa, ka Starship projekta kopējās izstrādes izmaksas būs no 2 līdz 10 miljardiem ASV dolāru. 28. septembrī viņš teica, ka tagad uzskata, ka SpaceX cenu zīme būs šī diapazona apakšējā daļā - 'iespējams, tuvāk diviem vai trim [miljardiem] nekā 10,' Musks pastāstīja CNN Business intervijas laikā neilgi pēc dizaina atjaunināšanas.

SpaceX

SpaceX Super Heavy raķešu pastiprinātājs palaiž starpplanētu kosmosa kuģi Starship šajā fotoattēlā no SpaceX animācijas.(Attēla kredīts: SpaceX)

Notiek pārbaudes lidojumi

2019. gada septembra atjauninājums bija dramatiskāks nekā iepriekšējos gados, jo Muska tuvumā bija uzkrītošs vizuālais palīglīdzeklis-165 pēdas garš (50 m) zvaigžņu kuģa prototips ar nosaukumu Mk1.

SpaceX jau bija uzbūvējis un lidojis ar Starship prototipu-stulbu, viena dzinēja transportlīdzekli ar nosaukumu Starhopper, kas veica divus īsus, nesaistītus testa lidojumus Boca Chica. augusta beigās aizgāja pensijā .

Bet Mk1 ir liels solis uz priekšu. Tas ir pirmais pilna izmēra Starship testa transportlīdzeklis, un drīzumā paredzēts lidot augstu. Prezentācijas laikā Musks teica, ka SpaceX mērķis ir lidot ar trīs dzinēju Mk1 uz neatskrūvētu testa misiju oktobrī vai novembrī, kas novedīs transportlīdzekli līdz aptuveni 12 jūdžu (20 km) augstumam.

SpaceX savos Floridas objektos būvē līdzīgu transportlīdzekli ar nosaukumu Mk2, pamatojot, ka daži uzņēmuma iekšējie konkursi uzlabos gala Starship transportlīdzekļa dizainu. Un vairāk kosmosa kuģa atkārtojumu vajadzētu sasniegt debesis arī īsā laikā.

2019. viņš teica.

Saistīts: Kāpēc NASA ir nokaitināta par Elona Muska milzu raķeti

Ja attīstības un testēšanas kampaņas turpināsies labi, piebilda Musks, nākamgad cilvēki pirmo reizi varētu sākt lidot ar Starship. (Pirmās operatīvās Starship misijas, starp citu, varētu notikt jau 2021. gadā, sacīja uzņēmuma pārstāvji. Šie agrīnie komerciālie lidojumi tiks atskrūvēti un, iespējams, bēniņu sakaru satelīti.)

Protams, pagaidām ir daudz darāmā, un tas viss nav saistīts ar spuru dizaina optimizēšanu. Piemēram, nav mazsvarīgs jautājums par to, lai Starship pasažieri būtu laimīgi un veseli lidojumu laikā uz Mēnesi, Marsu un tālāk.

Mēs maz zinām par Starship dzīvības atbalsta sistēmu. Bet Musks 2019. Un viņš nedomā, ka šīs tehnoloģijas ieviešana būs tik grūta.

'Es nedomāju, ka patiesībā ir super grūti to darīt,' viņš teica. 'Salīdzinot ar pašu kosmosa kuģi, dzīvības atbalsta sistēma ir diezgan vienkārša.'

Musks ir slavens ar savu “centīgo” laika grafiku, tāpēc iepriekš minētie datumi nav tālu no akmens. Bet projektā Starship noteikti notiek lielas lietas; sekojiet līdzi!

Papildu resursi:

Maika Valla grāmata par svešas dzīves meklējumiem, ' Tur ārā '(Grand Central Publishing, 2018; ilustrējis Kārlis Teits ), tagad ir ārā. Sekojiet viņam Twitter @michaeldwall .