Starship IFT-3*

Over: Starship 28/Booster 10 forlater oppskytingsrampen ved Starbase i Boca Chica, Texas på IFT-3-ferden den 14. mars 2024.  Som under IFT-2 den 18. november 2023 så det ut til at systemet hvor kolossale mengder vann fosser opp under oppskytingsrampen også denne gang fungerte tilfredsstillende og dermed hindret like store ødeleggelser av rampen som under IFT-1 i april 2023.

eRomfart 2024-016, Norsk Astronautisk Forening, 17.03.2024

Bildene tilhører en nyhetsnotis sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.

Starship IFT-3

Av Øyvind Guldbrandsen

Som nevnt i eRomfart 2024-015 gjennomførte SpaceX testferden IFT-3 (Integrated Flight Test-3), altså den tredje oppskytingen med Super Heavy/Starship den 14. mars 2024, for øvrig en dato amerikanerne skriver 3.14 og derfor liker å kalle pi-dagen (π).

IFT-3 kom definitivt lenger enn de foregående testene, men fortsatt ikke fullt så langt som man i beste fall hadde håpet. Som under IFT-2 fungerte alle Super Heavys, altså førstetrinnets 33 Raptor-rakettmotorer frem til frakoblingen av Starship 2 minutter og 50 sekunder etter start, i en høyde av 72 km, da 30 av motorene ble slukket. Det nye man fikk til var at Super Heavy etter frakoblingen både fikk snudd, og som planlagt restartet 10 av motorene og deretter satt kursen retning hjemover igjen. På IFT-2 (eRomfart 2023-022) eksploderte trinnet rett etter å ha snudd seg, mens det aldri ble koblet fra under IFT-1 (eRomfart 2023-009). Super Heavy skulle ikke helt tilbake til Starbase igjen, men foreta en såkalt myk krasjlanding i Mexicogolfen.

Alle de 33 Raptor-motorene i førstetrinnet Super Heavy, samt de seks i andretrinnet Starship fungerte tilsynelatende som de skulle under oppstigningen. Hver Raptor er omtrent like kraftig som hver av romfergens RS-25-hovedmotorer. 

Teksten i forgrunnen antyder at SpaceX har optimistiske fremtidsvyer for Starship-systemet.

Like etter at Super Heavy er koblet fra og i ferd med å forlate Starship. Mesteparten av de direkteoverførte bildene fra oppskytingen kom fra kameraer festet utenpå romfartøyet.

Gigantisk Pez-dispenser i rommet
Mens lasteromdørene på romfergene åpnet seg i hele lasterommets lengde, dekket døren på IFT-3 bare en ganske smal sprekk på romfartøyet, designet for å smette ut en og en Starlink V2-satellitt om gangen (det var ingen nyttelast med på denne testferden.) SpaceX sammenligner det med en Pez-dispenser, de festlige små plastleketøyene med hodet til en tegneseriefigur på toppen som vippet ut ett og ett rektangulære sukkertøy du kanskje gikk rundt og knasket i deg som barn. Det første SpaceX planlegger å bruke Starship til når den har blitt operativ er å frakte titusener av Starlink-satellitter opp i bane, et par hundre om gangen. Turer med astronauter og passasjerer til Månen og Mars kommer i neste runde.

For turer lenger ut i rommet enn lav jordbane er overføring av drivstoff mellom Starship-fartøy i rommet en grunnleggende forutsetning. Det må skje i en helt annen skala enn hva noen hittil har blitt prøvd, stort sett kun mellom russiske Progress-fartøy og romstasjonene Saljut, Mir og ISS. Testen med å refordele drivstoff internt i romfarøyet under IFT-3 ble gjort til ære for NASA, som sitter og biter negler mens de følger utviklingen av Starthip med argusøyne. Starship er som kjent et grunnleggende element i NASAs bemannede måneprogram Artemis.

Første bilder fra et Starship-fartøy i tilnærmet jordbane. Tilnærmet fordi rakettmotorene som planlagt ble slått av like før romfartøyet nådde full orbitalhastighet. SpaceX ønsket av sikkerhetsmessige grunner ikke å sende romfartøyet helt inn i kretsløp. Hastighetsforskjellen mellom nær- og full orbitalhastighet var uansett bare en teknisk formalitet.

Månelanding først i 2029?
Ifølge en litt overraskende, uvisst hvor veloverveid bemerkning fra Elon Musk nylig vil for øvrig første bemannede månelanding med Starship ikke skje før om fem år, altså i 2029. Dette er tre år etter NASAs nåværende, allerede utsatte, offisielle planer, som skal skje under Artemis 3, tidligst i september 2026. Som ellers er en dato få utenfor NASA tror blir mulig å holde. Under Artemis 3 skal fire astronauter bli fraktet i et Orion-fartøy, skutt opp med SLS, fra Jorden til en såkalt NRHO-bane (near-rectilinear halo orbit) i rommet nær Månen, hvor det skal møte en variant av Starship foreløpig betegnet HLS (Human Landing System), som får oppgaven med å bringe astronautene ned på overflaten nær Månens sydpol og opp igjen til den ventende Orion etter endt oppdrag.

Tilbake til IFT-3: Det var også planlagt å restarte en av Starships seks Raptor-motorer i rommet under ferden, men dette ble avlyst siden romfartøyet da hadde havnet i en uheldig rotasjon. Den avlyste avfyringen hadde liten betydning for ferden ellers, banen var lagt slik at romfartøyet uansett ville komme ned over Det indiske hav. SpaceX ønsket ikke å gi Starship full orbitalhastighet på IFT-3.

STS-107-reprise
Men rotasjonen forkludret den muligens mest interessante prøven, å teste Starships varmeskjold hele veien gjennom atmosfæren fra nær orbitalhastighet. Spektakulære TV-bilder fra kameraer festet på romfartøyet, direkteoverført gjennom SpaceX' Starlink-system, viste luften rundt romfartøyet begynne å gløde fra 100 km høyde, 46 minutter etter start. Men også at man da ikke lenger hadde særlig kontroll på romfartøyet, som vekselvis pekte i alle retninger, før all kontakt ble brutt i en høyde av 65 km, 49 minutter etter start og før atmosfæren hadde bremset det opp nevneverdig. Det er lite trolig at annet enn fragmenter av Starship til slutt falt ned i havet.

For å overleve den brutale tilbakevendingen er det avgjørende at man har kontroll på romfartøyet, som på den ene siden av skroget og de fire aerodynamiske finnene er dekket av et varmeskjold bestående av 18.000 keramiske fliser. Mens de amerikanske romfergenes varmeskjold hver bestod av rundt 24.300 keramiske fliser eller klosser, alle med forskjellig form, har de aller fleste av Starships fliser samme sekskantede form, som sammen danner et bikubemønster. Starships fliser er også tynnere enn romfergens, som er mulig fordi skroget består av stål, som er mer varmemotstandig enn aluminiumet i romfergenes skrog.

Den ørtynne luften gløder opp idet Starship møter atmosfæren over Det indiske hav. Bilder som dette har aldri tidligere vært overført direkte til Jorden. Det var SpaceX' eget Starlink-system som gjorde dette mulig.

RUD også for Super Heavy
Etter frakoblingen av Starship og snuoperasjonen fulgte førstetrinnet Super Heavy en ballistisk bane opp til en makshøyde på 106 km, 4 minutter og 14 sekunder etter start, før tyngdekraften begynte å dra det nedover mot Jorden igjen. På vei ned kom Super Heavy opp i en hastighet på 4340 km/t (1,2 km/s), i en høyde på 24 km, før luftmotstanden begynte å bremse det opp mer enn gravitasjonen akselererte det.

Etter snuoperasjonen ble det ikke foretatt noen flere avfyringer av Raptor-motorene før trinnet var like over havoverflaten. Dette til forskjell fra førstetrinnet på SpaceX' Falcon-raketter, som foretar en kortvarig, hastighetsreduserende avfyring av Merlin-rakettmotorene før det møter tettere lag av atmosfæren, uavhengig av om trinnet skal lande på en plattform til havs eller returnere til oppskytingsstedet. Dette koster nødvendigvis drivstoff, men reduserer belastningene på trinnet, som er gjenbrukbart. Super Heavy er konstruert for å møte atmosfæren, også dette med rakettmotorene pekende i fartsretningen, med mye større hastighet enn Falcon-trinnet tåler.

TV-bildene fra kameraene festet på Super Heavy viste at trinnet suste nedover gjennom skylagene i en vanvittig fart før det begynte å vingle voldsomt fra en høyde av 5 km. De fire gitterfinnene montert rundt toppen av trinnet jobbet iherdig for å rette opp dette, til liten nytte. Mellom 2 og 1 km oppe begynte noen få av rakettmotorene å fyre av i et forsøk på å bremse trinnet ned til en myklanding i havet. Motorene som tente så ut til å være fordelt i et nokså tilfeldig mønster, trolig fordi drivstoffet i tankene skvulpet så mye at de fleste som skulle ha tent ikke fikk tilført drivstoffet de trengte. Rett etter at trinnet passerte 1 km forsvant TV-bildene fra trinnet. Ifølge SpaceX opplevde det en RUD (rapid unscheduled disassembly), altså det gikk i oppløsning, i en høyde av 462 meter, knappe 7 minutter etter start. En nokså spesifikk høyde med tanke på at oppløsningen utvilsomt skjedde over en strekning på flere hundre meter, før restene plasket ned i sjøen.

Bærerakett opp, ennå ikke ned
For å oppsummere kan man si at IFT-3 viser at Super Heavy/Starship nå fungerer som bærerakett, den største og kraftigste i historien med sine 121 meter på strømpelesten. Men poenget med Starship er selvsagt ikke bare å være stor og sterk, men også fullstendig og hyppig gjenbrukbar, pålitelig og relativt billig i drift. Der er det fortsatt en del som må på plass. Men dersom SpaceX får videreført suksesshistoriene med Falcon og Dragon til Starship er det all grunn til å være optimistisk, bare luftfartsmyndighetene FAA får snudd seg og godkjenningspapirene sine rundt like raskt som SpaceX videreutvikler Starship.

For å bringe mennesker til Månen, for ikke snakke om Mars er det mye, og særdeles mye som må på plass. Der får man bare prøve å være så optimistisk som fornuften tillater.