• записи
    2
  • комментариев
    29
  • просмотров
    55

SpaceX наносит удар!

Elon Musk

85 просмотров

Пару лет назад Маск объявил о планах по созданию новой сверхтяжелой ракеты, которая будет состоять из многоразовой первой ступени и гигантского многоразового корабля. Эта ракета должна была произвести революцию в ракетостроении - поскольку за счёт полной многоразовости, больших объёмов и грузоподъемности - она резко удешевляла стоимость запусков, делая космос гораздо доступнее.

Ракета будет состоять из первой многразовой ступени SuperHeavy и многоразового корабля StarShip.

Корабль StarShip будет выпускаться в разных модификациях - пилотируемый (для перелетов в пределах Земли, полетов на орбиту, на Луну или Марс), грузовой (для доставки спутников на орбиту Земли, запусков научных миссий или для доставки грузов на Марс и Луну) и бункировщик (для доставки топлива на орбиту Земли и дозаправки кораблей StarShip перед дальними миссиями).

Космический корабль StarShip достигнет в длину 55 метров и будет содержать около 1000 м³ герметичных площадей - это больше, чем на всей МКС. А грузоподъемность составит 100 тонн - хоть на Луну, хоть на Марс - за счёт дозаправок на орбите. StarShip сможет вместить до 100 человек, которые будут распологаться в комфортабельных каютах.

 

 На частном космодроме SpaceX в Бока-Чика продолжается строительство испытательного макета корабля StarShip. Макет Starhopper  предназначен для проверки совместной работы новых метановых двигателей Раптор, проверки опор и новой системы позиционирования. Он имеет упрощенную конструкцию, всего три двигателя вместо семи и обшит тонкой сталью - из-за чего выглядит несколько помятым (StarShip благодаря толстой стали будет иметь монолитный вид).

После прыжков макета на 5 км в высоту - состоится полная презентация (март - апрель) и начнётся строительство полноценной первой ступени SuperHeavy и орбитального корабля StarShip. Корпус корабля StarShip будет закончен уже в июне - а его орбитальный полёт состоится в конце 2019 или начале 2020 года.

Примечательно, что за счёт применения стали и охлаждения брюха корабля остаточным метаном при входе в атмосферу - почти полностью отказались от тяжелого и дорогого  термозащитного покрытия - которым были увешаны Шаттлы и Буран.

Ожидается, что пилотируемый туристический облёт вокруг Луны на корабле StarShip состоится в 2023 году.

 

DwbOJIPX4AANn2P.jpg

 

Красивый рендер:

46ko9c94Ag.jpg

 

СтарШип как замена авиалайнерам (обещают стоимость билетика в несколько тысяч долларов):

 



19 Комментариев


Рекомендуемые комментарии

Ход работ можно наблюдать на форуме : https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=47120.120

На данный момент собирается нижняя часть СтарХоппера - где будут расположенны баки, двигатели и опоры.

Обтекатель - составляющий верхнюю часть - отремонтируют за пару недель.

Lao0Mo5ezbY.jpg

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Илон Маск опубликовал в твиттере фотографии подготовки к стендовым испытаниям финальной летной версии двигателя  Raptor.

"Первоначально будет существовать одна версия двигателя с тягой 200 тонн, которая будет установлена на корабль и ракету-носитель, чтобы добраться до Луны как можно быстрее. В дальнейшем появятся две версии: оптимизированная для работы в вакууме (с удельным импульсом ~380 с), и для работы на уровне моря (тяга ~ 250 тонн)". - заявил Маск.

 

DySO-uIUwAAI77c.jpg

 

DySO-uIUYAA04Kj.jpg

 

DydqSfkVsAAr65K.jpg

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Разработка двигателя Раптор ведется компанией SpaceX c 2009-го года. За это время были проведены десятки успешных стендовых испытаний.

 

Прожиг прототипа двигателя Раптор в 2018-м году:

 

Но сегодня прошли первые испытания финальной летной версии двигателя Раптор - именно такие двигатели будут устанавливаться на первых космических кораблях StarShip.

На СтарХоппере для тестовых прыжков - установят три двигателя Раптор, на корабле StarShip - 7, а на первой ступени до 31-го.

Летному двигателю Раптор предстоит ещё полный комплекс стендовых испытаний, но первый удачный запуск - это огромный успех.

«Первый прожиг двигателя Raptor для корабля Starship! Горжусь великолепной работой команды SpaceX», — написал Маск в «Твиттере»

DyiEpn4XgAAhzuy.jpg

 

 

Изменено пользователем Elon Musk

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Почему я делаю Starship из нержавеющей стали?

Итак, SpaceX делает огромную ракету из нержавеющей стали. Насколько нам известно, данный материал впервые используется в конструкции космического аппарата со времен ранних безуспешных попыток во время программы Атлас в конце 1950-ых годов.

 

Сейчас мы знаем об этом потому, что после слухов, ходивших в течение нескольких недель, Илон Маск сам объявил за несколько дней до Рождества, что заместо углеволокна, планировавшегося использовать в качестве формирующего материала корпуса Starship (ранее известного как BFR, или Big Falcon Rocket, или Big F-другое-слово Rocket) и ракетного ускорителя Super Heavy, будет использоваться нержавеющая сталь 300-ой серии.

 

10 января Илон Маск опубликовал в Твиттере фотографию тестовой версии Starship — по сути, прототипа, что будет использоваться для испытаний вертикального взлета и посадки (VTOL, vertical takeoff and landing), максимальная высота которых достигнет 5 км. Они называют их «прыжками».

 

z-AKUboVDGQ.jpg

 

С того момента Маск успел коротко ответить на несколько прямых вопросов от космолюбителей в Твиттере. Но за две недели до анонса он встретился с главным редактором PM Райаном Дагостино в штаб-квартире SpaceX в Хоторне, Калифорния, для того, чтобы дать эксклюзивное интервью, в котором он объяснил, почему они пошли на такие изменения. Илон поведал о гораздо большем — и вскоре мы об этом также расскажем. Но вот то, что он рассказал о ключевом изменении.

 

Райан Дагостино: Вы должно быть заняты перепроектированием Starship.

Илон Маск: Да. Я решил, что в основу будущего Starship и ракетного ускорителя Super Heavy ляжет особый сплав нержавеющей стали. Я долго над этим думал. Может показаться, что это противоречит здравому смыслу. Мне пришлось довольно долго убеждать команду двигаться именно в этом направлении. Но я верю, что теперь мы пришли к соглашению – ладно, я уверен, что мы решили этот вопрос. Ранее мы разрабатывали передовую углеволоконную структуру, с чем у нас был весьма медленный прогресс, а стоимость за килограмм изделия достигала $135. Процент брака был 35% - ты отрезаешь материал, и что-то из этого уже больше не можешь использовать. К тому же, он пропитан высокопрочной смолой, из-за чего работать с ним не так-то просто. А у вас этого всего 60-120 слоев.

Р.Д.: Чем отличается нержавеющая сталь?

И.М.: Что нелогично с нержавеющей сталью, так это то, что она, очевидно, дешевая, с ней легко работать, но при этом она довольно тяжелая. Только вот если подумать, она все же достаточно легкая. Если вы посмотрите на свойства высококачественной нержавеющей стали, то увидите, что при криогенных температурах ее прочность увеличивается на 50%.

Большинство видов стали в криогенных условиях становятся очень хрупкими. Вы наверняка видели трюк с жидким азотом и самой обычной углеродистой сталью: на нее выливают жидкий азот, берут молоток и разбивают на множество кусочков, как стекло. Это характерно для большинства видов стали, но не для тех, что обладают повышенным содержанием хрома и никеля. Благодаря этому повышается их прочность, но и пластичность остается на высоком уровне. К примеру, при температуре -165°C материал будет обладать пластичностью 12-18%. Очень эластичный, очень крепкий. Никаких проблем с разрушением.

Вязкость при разрушении – это свойство какого-то материала сдерживать образующиеся микротрещины или позволять им распространятся? Таким образом, проходя через множество вибрационных циклов напряжения, как скоро такие маленькие изъяны будут распространяться?

Р.Д.: Так, получается, некоторые материалы могут задерживать распространение трещин?

И.М.: Ага. Возьмем, например, керамику – кофейную кружку – она плохо борется с трещинами. Однажды та появись, и ее распространение уже не остановить, как будто это стекло. Точно так же и с металлами – некоторые из них имеют лучшую вязкость при разрушении, нежели другие, а она в свою очередь может варьироваться в зависимости от температуры. Технически, ударная вязкость – это кривая зависимости деформаций от напряжения. Итак, когда вы оказываете на что-то давление, какая напряженность при этом образуется, иначе говоря – как сильно объект может деформироваться? Это имеет важное значение.

Нержавеющую сталь использовали в первые годы существования программы Атлас – тогда у ракеты был стальной топливный бак. Недостатком некоторых технологических решений было то, что материал, в силу своей малой толщины, разрушался под действием собственного веса. Это был самый настоящий металлический воздушный шар, неспособный даже самостоятельно стоять. Он все время норовил разрушиться, как надувной замок.

Но у стали есть еще одна особенность, которая, как мне кажется, имеет очень важное значение, если речь идет о возвращаемых аппаратах. Одно из ее преимуществ: высокая температура плавления. Она намного выше, нежели у алюминия или же углеродного волокна, которое хоть само по себе и не плавится, но вот смола, которой оно пропитывается, имеет свойство разрушаться при определенной температуре. Так, для обычного алюминия или углеволокна рабочая температура будет находиться в районе 150°C. Это не так уж и много. Вы, конечно, можете недолго понаблюдать, что там будет при 175°C. Но характеристики данных материалов начинают резко падать уже при температуре 205°C. Правда, есть некоторые углеродные волокна, способные пережить подобное, но в таком случае все упирается в их прочностные качества.

Сталь же можно спокойно использовать и при 800-900°C.

Р.Д.: У вас здесь есть целая команда металлургов?

И.М.: У нас есть целый ряд отличных материалов, но поначалу мы будем использовать высококачественную 301-ую нержавейку. Есть еще одна вещь, играющая важную роль. Во время взлета вам необходим материал, имеющий высокую прочность в криогенных условиях. Для возвращения вам нужно то, что будет способно выдержать высокие температуры. Масса теплозащитного экрана обуславливается нагреванием связующего узла, расположенного между ним и корпусом летательного аппарата. Будь то механический или же клеевой интерфейс — не важно — он определяет толщину теплового экрана.

У Dragon, к примеру, толщина теплозащитного экрана определяется термовыдержкой клеевого интерфейса, связующего тепловой щит и корпус аппарата. Так что она не определяется скоростью его истощения. Для этого рассчитывается теплопроводность абляционного материала от поверхности к линии склеивания.

 

SpaceX_Crew_Dragon.jpg

Со сталью температура стабильной работы вашего связующего интерфейса будет около 800°C, вместо, скажем, 150°C, что дает пятикратное уменьшение теплозащиты. Та сторона, что не подвержена тепловым перегрузкам, вообще в ней не нуждается.

На «подветренной» стороне я хочу реализовать первый в мире регенеративный теплозащитный экран. Это, по сути, корпус с двумя слоями нержавейки — эдакий сэндвич. Все, что вам нужно, это два листа, соединенные вместе стрингерами [прим. ред. Стрингер — продольный элемент силового набора летательного аппарата, связанный с обшивкой и нервюрами]. Потом вы пропускаете между ними топливо или же воду, а снаружи у вас будут находиться микро-перфорации, через которые выйдет испаренный хладагент. Вы не сможете разглядеть их, если не приблизитесь достаточно близко. Таким образом, у вас будет испарительная система охлаждения «подветренной» стороны. При этом сам корабль будет выглядеть полностью хромированным, как вот этот шейкер для коктейлей перед вами. Но в то же время одна сторона будет обладать двумя стенками, что придаст конструкции дополнительную жесткость и позволит ей избежать судьбу Атласа. Так что в итоге мы имеем тепловой экран, выполняющий сразу две задачи.

Как то так.

Насколько мне известно, такого раньше никогда не делали.

Р.Д.: Это большая перемена.

И.М.: Точно.

Р.Д.: Где вы будете брать сталь?

И.М.: Это просто 301-ая нержавейка. Позволь проясню: из 304-ой делают большинство кастрюль. Ее полно.

Р.Д.: Как это повлияет на ваши планы?

И.М.: Они ускорятся.

Р.Д.: Из-за простоты работы с материалом?

И.М.: Да. Со сталью очень легко работать. О, я забыл кое-что упомянуть: углеродное волокно стоит $135 за кг, а учитывая 35% брак, получаем все $200. У стали же этот показатель составляет $3 за кг.

Р.Д.: Это отличная идея.

И.М.: Верно.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Основные тезисы:

 

* Starship спроектирован для путешествия к Марсу до 100 астронавтов.


* У Super Heavy будет 31 двигатель Raptor полного цикла , но в начале взлёты будут производиться, возможно, с меньшим количеством двигателей.

* У Starship будет 7 двигателей Raptor.

* На Starship останутся двигатели (ориентации) на холодном газу, основные двигатели и крылья будут использоваться для управления при посадке.

* У Super Heavy, возможно, появятся, закрылки и опоры как у Starship.

* Ракета из нержавеющей стали требует меньше затрат при производстве и обслуживании при многоразовом использовании, конструкция прочнее и не требует теплозащиты и покраски.

* Ремонтопригодность новой версии Starship существенно выше старой, это делает ремонт на Луне или Марсе более простым.

* Starship из нержавеющей стали будет легче, чем из алюминия или углеволокна.

* На борту Starship будет достаточно вкусный еды во время путешествия на Марс.

* Самообеспечиваемая колония на Марсе к 2050-м годам.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Raptor достиг необходимых для Starship и Super Heavy показателей мощности.

Всего для проекта требуется не менее 170 тс тяги, в нашем же случае двигатель развил 172 тс и давление 257 бар в камере сгорания. Для прожигов применялось "теплое" ракетное топливо, температура которого была существенно выше порога замерзания, но при этом не позволяла переходить жидкому метану и кислороду в газообразное состояние; при использовании переохлажденных компонентов ожидается 10-20% прирост мощности.

 

pediwcz3JHI.jpg

 

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

- Не могли бы вы прояснить новую схему наименования? Starship - это вся система (и верхняя ступень); а Super Heavy - ускоритель? Вместе они называются Starship / Super Heavy? Или же связка Starship & Super Heavy до сих пор именуется, как BFR?

И.М.: Ускоритель Super Heavy необходим только на Земле, так что, думаю, можно просто "Starship", а в случаях когда ему надо придать ускорение, то, следовательно, сюда добавляется Super Heavy.

- Как ускоритель будет выдерживать свой собственный вес (и вес Starship), будучи незаправленным? У него ведь не будет потного нагрудника из нержавейки 310S, как у Starship? Понадобится ли в таком случае что-то вроде позвоночника или внутренней структуры, которая позволит ему сохранять стабильность при отсутствии внутреннего давления?

И.М.: Сварные внутренние продольные стрингеры. В той же мере, могут понадобиться (а может и нет) упрочняющие обручи и перегородки.

- Будет ли Super Heavy приземляться на стартовые захваты / площадки?

И.М.: Видимо будет мудрее сделать посадочные опоры для первой версии, иначе мы уничтожим много стартовых столов.

 

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

И снова Илон, и снова пояснения по поводу Starship / Super Heavy

И.М.: Температура корпуса ракетного ускорителя не будет превышать 600К в самых горячих местах, но, возможно, температура основания будет достигать 1200К, с которой неохлаждаемая сталь сможет справиться. Starship, в свою очередь, будет разогреваться до 1700К во время возвращения со скоростью 25М, так что для него понадобится какая-то защита.

И.М.: Технически, сталь все же охлаждается радиационно (из-за чего не является неохлаждаемой). T^4 [свойство теплового излучения, которое гласит, что количество излучательной энергии резко возрастает во всех диапазонах с ростом температуры, как T^4, где T – абсолютная температура тела] – это одна из самых интересных вещей нашей действительности.

- Так как вы рассказали о возможности включения стабилизаторов / посадочных опор в конструкцию ускорителя, можем ли мы ожидать, что он будет возвращаться на "брюхе", эффективнее тормозя таким образом об атмосферу? Или же это будет происходить двигателями "вперед", как у Falcon 9?

И.М.: Центр массы ускорителя более низкий и постоянный (нет полезной нагрузки), так что он по-прежнему будет склоняться в сторону двигателей.

 

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Новый ракетный двигатель SpaceX побил рекорд российского РД-180 по уровню давления в камере сгорания

Новый ракетный двигатель Raptor американской компании SpaceX в ходе продолжающихся испытаний первого летного экземпляра достиг рекорных 268.9 бар давления в камере сгорания, что превышает текущий рекорд среди ракетных двигателей в 267 бар, поставленный в далеких 90-х двигателем РД-180.

Для испытаний по-прежнему не использовались переохлажденные компоненты ракетного топлива, с которыми в теории можно было бы достичь 300 бар. Во время штатной эксплуатации Рапторов на первой версии пилотируемого корабля Starship и ускорителя Super Heavy потребуется "лишь" 250 бар в камере сгорания.

DzFzM4EUUAE_4qN.jpg

 

РД-180 является жидкостным двигателем закрытого цикла с частичной газификацией (с дожиганием окислительного генераторного газа после турбины), оснащён двумя камерами сгорания и двумя соплами, а в качестве топлива использует керосин и жидкий кислород. Рабочее давление в камере сгорания двигателя может достигать 256 бар, рекордное давление - 267 бар.

1448210164_z_kvusqye7q.jpg

 

Raptor представляет собой жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла с полной газификацией компонентов топлива, работающий на жидких метане и кислороде. Разработка двигателя, предназначенного для новой ракеты SpaceX, ведется уже около 10 лет. Ранее компания Маска не раз испытывала прототипы будущего двигателя, а на прошлой неделе в SpaceX начали испытывать летный образец Raptor.

В SpaceX решили не ограничиваться на преимуществах метановой системы и пошли ещё дальше: «Raptor» — первый в мире запускаемый в полномасштабное производство ЖРД с наиболее эффективным закрытым циклом — так называемым «полнопоточным закрытым циклом» (то есть с дожиганием предварительно газифицированных и окислительного, и топливного компонентов). Кроме прироста удельного импульса замкнутая схема с полной газификацией компонентов подразумевает конструкцию двигателя с уменьшенным количеством потенциальных точек отказа по сравнению с ЖРД с частичной газификацией. Также схема с полной газификацией подразумевает отсутствие необходимости в нагнетании и сжигании в камере сгорания жидких компонентов, что сводит на нет риск возникновения кавитации компонентов жидкостного топлива и тем самым повышает надёжность системы.

Starship-Raptor-Engine_690-625x352.jpg

 

Изменено пользователем Elon Musk

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Вчера в 22:24:54 МСК на предприятии SpaceX в МакГрегоре прошли длительные испытания ракетного двигателя (предположительно Раптора). Их продолжительность составила около двух минут, а от сопутствующего рева аж гремели окна! Это был уже второй прожиг за день, а сегодня ожидается еще один. Ждем подробностей...

UPD: Сегодня в 4:50 МСК согласно источникам из МакГрегора были совершены еще одни двигательные испытания. Это уже третий прожиг за день!

Последние замечания Илона Маска в Твиттере:

- [прим. Возвращаясь к вопросу о том, каким образом Starship / Super Heavy в производстве окажутся дешевле Falcon 9]
|
Нержавеющая сталь – ДЕШЕВА! Сварка – это легко! Super Heavy & Starship будут, в конце концов, использовать газообразный метан и кислород для создания давления в баках, так что никакого гелия не нужно. Ими же будут питаться маневровые двигатели, так что надобность в азоте или гидразине тоже отпадает.
|
И.М.: Верно.
|
И.М.: Starship & Super Heavy будут создавать давление в баках автогенно даже в первой ревизии. Очень важно, что на гелий уходит больше затрат, нежели на кислород, в случае с Falcon; в то время как жидкий кислород составляет 2/3 массы ракеты, а гелий практически нисколько не весит.

- Будут ли внутри у Starship эти "тормозные баки"? [прим. Речь идет о маленьких баках внутри большей емкости с жидким метаном, в которых будут храниться запасы топлива для осуществления реактивной посадки корабля]
|
И.М.: Да, но попроще. Они необходимы для осуществления Landing Burn, иначе в двигателях образуется вакуумный пузырь.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Хоппер становится технологичным, проложена масса коммуникаций. Идут работы по подготовке к установке трех летных двигателей Раптор.

 

Судьба верхнего обтекателя, упавшего от сильного ветра - неизвестна. Возможно Хоппер будут запускать без него - для прыжков на 5 км это не критично)

 

Работы на стартовой площадке подходят к завершению. Всё готово к транспортировке Хоппера.

 

Первые прыжки следует ожидать в марте этого года.

 

d29b5200f500.jpg

 

e1e49777d308.jpg

 

 

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти