ספינת כוכבים וסופר כבדים: מערכת התחבורה של SpaceX ליישוב מאדים

מבט מהאוויר של SpaceX

מבט מהאוויר של אב טיפוס Starship Mk1 של SpaceX, שנראה במהלך עדכון ספינת הכוכבים של אילון מאסק בדרום טקסס ב -28 בספטמבר 2019. (אשראי תמונה: SpaceX)

Starship ו- Super Heavy הן החלקים הגדולים והחשובים ביותר של של אילון מאסק תוכנית גדולה עבור SpaceX , חברת טיסת החלל הפרטית שלו.



מאסק הדגיש שוב ושוב כי הקים את SpaceX עוד בשנת 2002 בעיקר כדי לסייע לאנושות ליישב את מאדים. חיוני שנהפוך למין רב גושי, אמר היזם המיליארדר, כשהוא מציין הן את הסיכוי שהכחדה מופחתת והן את הריגוש שחקר החלל המשמעותי יביא למיליארדי אנשים ברחבי העולם.

SpaceX מנסה כעת להפוך באופן פעיל את חלום המדע הבדיוני הזה למציאות. החברה מפתחת ספינת חלל בת 100 נוסעים בשם Starship וטיל ענק המכונה סופר כבד, המהווים יחד את מערכת התחבורה שלדעת מאסק תביא את יישוב מאדים סוף סוף.

'זו הדרך המהירה ביותר לעיר המתקיימת על מאדים', אמר מאסק בספטמבר 2019, במהלך עדכון שידור אינטרנט על הארכיטקטורה של ספינת הכוכבים סופר.

קָשׁוּר: ספינת הכוכבים של SpaceX ורקטה סופר כבדה בתמונות

החזון המקורי

עדכונים אלה הפכו למסורת שנתית צפויה; מאסק נתן כזה כל ספטמבר מאז 2016.

במהלך אותה מצגת ראשונה הוא הניח את הרעיון הבסיסי: חללית גדולה ורקטה ענקית, שתיהן ניתנות לשימוש חוזר לחלוטין ובמהירות. הרקטה תשגר את החללית למסלול כדור הארץ, ואז תחזור לכדור הארץ לנחיתה אנכית והנעה.

החללית, בינתיים, תעשה דרכה משלה ממסלול כדור הארץ למאדים (או לירח, או לכל יעד אחר רצוי). כלי השיט יגעו בעולמות חייזרים כאלה וימריאו גם מהם, ללא צורך בכל כלי נחיתה נוספים או רכבי עלייה. (הרקטה הנפרדת נחוצה רק כדי לצאת מהכובד המשמעותי של כדור הארץ.)

תדלוק מחוץ לאדמה של הספינה הוא אפוא המפתח לחזון של מאסק. לדוגמה, חלליות שחוזרות הביתה ממאדים או מהירח יצטרכו להתמלא על אותם עולמות, תוך שימוש בדלק מקומי.

בשנת 2016 כינה מאסק ארכיטקטורה זו מערכת התחבורה הבין -כוכבית (ITS). השם היה חדש, שכן המיליארדר התייחס בעבר למושג החזוי שלו (אם כי באופן מעורפל הרבה יותר) כטרנספורטר הקולוניאלי של מאדים.

אמן

ארכיטקטורת ה- ITS לא אמורה להיות ספציפית למאדים; המערכת יכולה לסייע בהקמת בסיס על הירח, אמר מאסק.(אשראי תמונה: SpaceX)

ה- ITS יעמוד על 122 רגל בגובהו כשהוא מוערם, אמר מאסק אז. הרקטה תתרום את רוב הגובה הזה, בגובה של 77 מטר בגובה של 492 מ 'הספינה. תהיה חפיפה מסוימת של שני הרכבים במהלך הערימה, מה שמסביר מדוע הגובה הכולל אינו 416 רגל.

שני הרכבים יונעו על ידי מנוע ה- Raptor מהדור הבא של SpaceX, שהוא חזק יותר ממרלין המניעה את החברה בז 9 ורקטות כבדות של פלקון. ספינת ה- ITS שלה תעמוד על תשעה ראפטורס והמגבר ברוחב 12 מטר יתפאר ב -42 עצום, מה שיאפשר לרקטה לייצר 13,033 טון דחף בהרמה-פי 3.6 יותר רקטת הירח של שבתאי V של נאס'א הצליח לייצר, אמר מאסק. (לשם השוואה, ל- Falcon 9 יש תשעה מנועי שלב ראשון ול- Falcon Heavy יש 27.)

קָשׁוּר: ראה תמונות מדהימות של השקת הלילה הראשון של SpaceX Falcon Heavy

ולא רק תהיה ספינת ומגביר אחת של ITS. התוכנית האולטימטיבית כוללת שליחת 1,000 או יותר חלליות עמוסות אנשים למאדים מדי 26 חודשים, ומסייעת בהקמת עיר של מיליון איש על הכוכב האדום בתוך 50 עד 100 שנים, אמר מאסק. (כדור הארץ ומאדים מתיישרים לטובה למשימות בין -כוכביות רק אחת ל -26 חודשים).

מאסק לא גיבש תוכניות לבניית העיר הזאת. זה יקרה באופן אורגני ככל שיותר ויותר אנשים יגיעו למאדים, לדבריו, והשווה את ה- ITS למסילת הרכבת הטרקונטיננטלית שעזרה לפתוח את המערב האמריקאי להתיישבות מהמזרח ומהמערב התיכון במאה ה -19.

והחלוצים האלה לא יהיו רק עשירי העל, אם הכל ילך לפי התוכנית. השימוש החוזר של ITS יכול בסופו של דבר להוריד את המחיר של טיול במאדים מספיק כדי להפוך אותו לנגיש למספר רב של אנשים, אמר מאסק.

'האדריכלות מאפשרת עלות לכרטיס של פחות מ -200 אלף דולר', אמר מאסק במהלך המצגת 2016. 'אנו חושבים שעלות המעבר למאדים בסופו של דבר יכולה לרדת מתחת ל -100 אלף דולר.'

עיצוב שיפוצים

החזון הכולל הזה החזיק מעמד בשלוש השנים האחרונות, אך מאסק שיפר שוב ושוב את העיצוב ואת שם המערכת.

בשנת 2017, למשל, הוא הודיע ​​כי ITS היא כעת ה- BFR, שמהווה 'Big Falcon Rocket' (או 'Big F *** ing Rocket;' נציגי SpaceX הפעילו את שתי הגרסאות). ה- BFR היה קצר יותר, דק יותר וחזק פחות מקודמו העיצובי, והוא נמדד לגובה של 348 רגל (9 מ ') רוחב כשהוא מוערם וכולל 31 מנועי ראפטור' בלבד 'במגבר ושישה על החללית.

אבל השינוי הגדול ביותר נוגע לשימוש בצמד החללית-רקטות. מאסק הודיע ​​כי SpaceX בסופו של דבר מתכננת להשתמש ב- BFR לכל צרכי טיסת החלל שלה, החל משיגור לוויינים ועד מעבורת אנשים אל ומאדים ועד ניקוי זבל חלל במסלול כדור הארץ. לפיכך Falcon 9 ו- Falcon Heavy יופסקו בטווח הארוך, וכך גם גרסאות הצוות וגם המטען של כמוסת הדרקון של SpaceX .

הרחבת תפקידו של ה- BFR באופן זה תהפוך את המערכת למשתלמת הרבה יותר עבור SpaceX לפיתוח וייצור, אמר מאסק אז.

'אם נוכל לעשות זאת, ניתן להחיל את כל המשאבים המשמשים את Falcon 9, Heavy ו- Dragon למערכת זו. זה באמת מהותי ', אמר בספטמבר 2017.' אנו מאמינים שנוכל לעשות זאת עם ההכנסות שאנו מקבלים לשיגור לוויינים ולשירות תחנת החלל '.

קָשׁוּר: ראה התפתחות הטילים של SpaceX בתמונות

עיצוב BFR חווה אז פרץ צמיחה שכמעט החזיר את המערכת לגובה המקורי שלה. בספטמבר 2018 אמר מאסק כי צמד חלליות הרקטות יעמוד כעת גובהו 118 מ 'בעת ערימה . ספינת ה- BFR תציג גם שבעה ראפטורס במקום שישה, הוסיף מאסק, והרכב יכיל כעת ארבעה סנפירים ניידים - שניים ליד האף ושניים גדולים יותר ליד הזנב.

סנפירים אלה יסייעו לספינה לתמרן את דרכה לנחיתה בטוחה בעולמות עם אטמוספרות משמעותיות, כמו מאדים וכדור הארץ. שני הסנפירים האחוריים ישמשו גם ככריות נחיתה, כמו גם רגל שעוצבה למראה של סנפיר, אמר מאסק.

לכן האסתטיקה הכוללת של הספינה תהיה דומה לזו של הרקטה שבה השתמש הדמות המצוירת טינטין בהרפתקה 'חוקרים על הירח' משנת 1954. והסיפור הזה משמח את מאסק.

'אני אוהב את עיצוב הרקטות של טינטין, אז קצת רציתי להטות אותו לזה', אמר אז. 'אם יש לך ספק, לך עם טינטין.'

חדשות גדולות נוספות יצאו גם מהעדכון בספטמבר 2018: SpaceX חתמה על לקוח BFR הראשון שלה. המיליארדר היפני יוסאקו מזאווה הזמין טיול סביב הירח ב- BFR, עם תאריך השקה של 2023. מזאווה אמר כי הוא מתכנן לקחת עמו קומץ אמנים למשימה, אותה הוא מכנה DearMoon. לא SpaceX ולא מייזאווה גילו כמה תעלה הטיסה.

קָשׁוּר: כיצד תעבוד טיסת הנוסעים הראשונה של SpaceX סביב הירח עם יוסאקו מזאווה

חודשיים לאחר מכן, ה- BFR כבר לא היה: מאסק אמר לנו שהמערכת כעת ייקרא Starship . זה יהיה גם שמה של החללית, ואילו הרקטה הענקית תיקרא סופר כבדה.

בשלב זה, SpaceX עדיין תכננה לבנות את רכב Starship מתוך סיבי פחמן. אך בינואר 2019 הודיע ​​מאסק כי הוא עובר לנירוסטה. הפלדה קצת יותר כבדה מאשר סיבי פחמן אבל יש לה תכונות תרמיות מצוינות והיא הרבה יותר זולה, אמר מאסק. מאז הוא קרא למתג החומרים ההחלטה העיצובית הטובה ביותר שטרם התקבלה בפרויקט ITS/BFR/Starship.

במאי 2019, אמר מאסק כי התוכנית הנוכחית דורשת שישה ראפטורס על רכב ספינת הכוכבים במקום שבעה. וכמה חודשים לאחר מכן, הוא צייץ ש- Super Heavy יעשה זאת כעת ספורט 35 דורסים במקום 31.

זה מביא אותנו לעדכון העיצוב האחרון, שהציג מאסק ב -28 בספטמבר 2019, מהמתקן בדרום טקסס של SpaceX, ליד הכפר הזעיר בוקה צ'יקה. המיליארדר לא הודיע ​​על שינויים עצומים, אם כי היו עוד חדשות למנועים: לסופר כבד יהיה כעת מקום ל -37 רפטורס, אם כי לא כל המשבצות האלה יתמלאו בכל טיסה. כל משימה תדרוש לפחות 24 ראפטורס על המאיץ, אמר מאסק.

מאסק העריך בעבר את עלות הפיתוח הכוללת של פרויקט Starship בכ -2-2 מיליארד דולר. ב -28 בספטמבר, הוא אמר שהוא מאמין שעכשיו תג המחיר של SpaceX יגיע לקצה התחתון של הטווח הזה - 'קרוב לוודאי קרוב לשניים או שלושה [מיליארד] יותר מאשר ל -10'. מאסק אמר ל- CNN עסקים במהלך ראיון זמן קצר לאחר עדכון העיצוב.

SpaceX

מגביר הטילים הסופר כבדים של SpaceX משגר את החללית הבין -כוכבית של ספינת הכוכבים בתצלום זה מתוך אנימציה של SpaceX.(אשראי תמונה: SpaceX)

טיסות מבחן יוצאות לדרך

העדכון של ספטמבר 2019 היה דרמטי יותר מזה של שנים קודמות, מכיוון שלמאסק היה כלי עזר ויזואלי מושך את העין בקרבת מקום-אב טיפוס של 50 סנטימטרים בגובה 165 מטר שנקרא Mk1.

SpaceX כבר בנתה והטיסה אב טיפוס של Starship-רכב עקשן בעל מנוע אחד שכונה Starhopper שגרם לשתי טיסות ניסוי קצרות ובלתי קשורות בבוקה צ'יקה לפני שהיו פרש בסוף אוגוסט .

אבל ה- Mk1 הוא צעד גדול קדימה. זהו רכב הניסוי הראשון בגודל מלא, והוא אמור לטוס בקרוב. במהלך הצגתו אמר מאסק כי SpaceX שואפת להטיס את ה- Mk1 התלת מנועי במשימת ניסוי לא מאוישת באוקטובר או בנובמבר שתוביל את הרכב לגובה של כ -20 ק'מ.

SpaceX בונה רכב דומה בשם Mk2 במתקני פלורידה שלה, מה שמנמק כי תחרות בין -חברתית כלשהי תשפר את העיצוב של רכב הספינה הסופי. ועוד איטרציות של החללית אמורות לפגוע בשמיים גם הם תוך זמן קצר.

במהלך המצגת בספטמבר 2019, אמר מאסק כי SpaceX רוצה להשיק טיסת ניסוי במסלול עם Starship תוך פחות משישה חודשים - כך, בתחילת האביב של 2020. הרכב שיטוס לאותה נקודת ציון בלתי צפויה יהיה ספינת הכוכבים Mk4 או Mk5, הוא אמר.

קָשׁוּר: מדוע נאס'א התעצבנו על הרקטה הענקית של אילון מאסק

אם מסעות הפיתוח והבדיקה ימשיכו ללכת כמו שצריך, הוסיף מאסק, אנשים יכלו להתחיל לטוס על סיפון Starship לראשונה בשנה הבאה. (משימות מבצעיות הראשונות המבצעיות, אגב, עלולות לקרות כבר בשנת 2021, אמרו נציגי החברה. טיסות מסחריות מוקדמות אלה יהיו לווייני תקשורת לא מאוישים וכנראה לופט.)

יש לא מעט עבודה לעשות בינתיים, כמובן, וזה לא קשור לאופטימיזציה של עיצוב הסנפירים. לדוגמה, ישנו נושא לא משמעותי של שמירה על בריאות נוסעי Starship בזמן טיסותיהם לירח, למאדים ומחוצה לה.

אנו יודעים מעט על מערכת תמיכת החיים של Starship. אך מאסק אכן אמר במהלך העדכון של ספטמבר 2019 כי הוא מדמיין מערכת 'מחדשת', המחזרת אדי מים ופחמן דו חמצני, ומעבדת את הגז האחרון כדי לספק חמצן. והוא לא חושב שיישום הטכנולוגיה הזו יהיה כל כך קשה.

'אני לא חושב שזה ממש סופר קשיח לעשות את זה,' אמר. 'ביחס לחללית עצמה, המערכת תומכת החיים היא די פשוטה.'

מאסק מפורסם בלוחות הזמנים ה'שאפתניים 'שלו, כך שתאריכי היעד הנ'ל רחוקים מלהיות אבן. אבל דברים גדולים בהחלט קורים בפרויקט Starship; המשך לעקוב!

משאבים נוספים:

  • אילון מאסק לוקח אותנו לאב טיפוס Mk1 של ספינת X של SpaceX (וידאו)
  • קרא עוד על ספינת הכוכבים של SpaceX עליה דף אינטרנט רשמי .
  • קרא עוד על הרקטה הכבדה של SpaceX של SpaceX עליה דף אינטרנט רשמי .

ספרו של מייק וול על החיפוש אחר חיי חייזרים, ' שם '(הוצאת גרנד סנטרל, 2018; מאויר על ידי קארל טייט ), יצא כעת. עקוב אחריו בטוויטר @michaeldwall .