Ci sono stati numerosi avvistamenti di un bagliore luminoso insolito nei cieli italiani e svizzeri ieri sera intorno alle 22 [Tio.ch; Tio.ch]. Si tratta dello scarico di propellente di un razzo Falcon 9 di SpaceX partito un paio d’ore prima, alle 22:06 CEST, dalla Florida.
La ground track (proiezione al suolo della traiettoria del razzo) relativa al lancio di SpaceX. Fonte: XploraSpace.
La linea luminosa è il trenino di 29 satelliti Starlink rilasciato poco prima dal vettore Falcon 9. Il punto luminoso è il secondo stadio del razzo, che accende il proprio motore in direzione contraria alla traiettoria di volo in modo da rallentare e quindi precipitare nell’atmosfera per disintegrarsi. L’accensione produce lo sbuffo brillante. Il tutto è illuminato dal Sole, che alla quota alla quale si trovano questi oggetti è sopra l’orizzonte mentre a terra è buio.
23:55. Mi sono ripreso dallo stupore (ed è finita la cena di chiusura del CicapFest). Questo lancio ha dimostrato la fattibilità di una tecnologia che molti consideravano impossibile: riuscire non solo a far tornare dallo spazio un lanciatore senza distruggerlo e facendolo diventare riutilizzabile, ma addirittura a farlo atterrare appendendolo alla torre di lancio, pronto per essere revisionato, rifornito e rilanciato.
Ci sono ancora molte tappe tecniche da superare prima che il lanciatore gigante Super Heavy e il veicolo Starship possano diventare operativi, ma oggi ne è stata superata una importantissima. La Luna è un pochino più vicina.
Intorno alle 14 ora italiana SpaceX tenterà un secondo lancio del vettore
gigante Super Heavy e del veicolo spaziale Starship. Per seguirlo in diretta,
si può andare dalle 13:25 circa su X/Twitter e
vederlo in bassa qualità (visto che SpaceX ha smesso stupidamente di fare la
diretta YouTube) o si può seguire uno dei tanti streaming non ufficiali degli
appassionati che offrono qualità superiore e assolutamente professionale (con
audio in inglese).
Se volete uno streaming in italiano, c’è Adrian Fartade:
Il piano di volo è grosso modo lo stesso del primo tentativo, effettuato il 20 aprile
scorso, ma con qualche novità:
Attivazione del nuovo sistema di soppressione della pressione acustica (la “doccia capovolta”).
Accensione dei 33 motori Raptor del vettore Super Heavy e decollo.
Superamento della torre di lancio.
Dopo due minuti e mezzo di volo, accensione dei motori della
Starship mentre è ancora agganciata al vettore, in un cosiddetto hot staging,
seguito dallo spegnimento dei motori del Super Heavy e dalla separazione
dalla Starship (novità rispetto al tentativo precedente).
“Atterraggio” simulato del vettore Super Heavy nel Golfo del Messico.
Dopo sei minuti di propulsione della Starship, raggiungimento di quota e
velocità quasi orbitali.
Spegnimento dei motori della Starship e volo per inerzia quasi intorno al
mondo per circa un’ora, per poi rientrare e ricadere nell’Oceano Pacifico
con una manovra di “atterraggio” simulato.
In questo volo sperimentale non c’è carico a bordo ed entrambi i veicoli
verranno sacrificati: non verrà tentato alcun recupero, ma verranno effettuate
le manovre che in futuro porteranno ad atterraggi controllati e al recupero e
al riuso del Super Heavy e della Starship.
—
14:20. Il lancio è avvenuto correttamente: il razzo gigante (oltre 120
metri, più alto di un Saturn V lunare) ha superato senza problemi la torre di
lancio, che non sembra aver subìto danni, ed è stato sollevato rapidamente dai
33 motori del primo stadio Super Heavy, che si sono accesi tutti correttamente
e sono rimasti tutti accesi per tutto il tempo richiesto, a differenza del
primo tentativo, smentendo con i fatti chi teorizzava che controllare così
tanti motori con così tanta potenza combinata fosse impossibile.
Il razzo ha raggiunto la fase di hot staging, che era una delle novità
più critiche. Il primo stadio si è separato senza problemi a circa 90 km di
quota (battendo il primato storico del vettore sovietico N-1) e Starship ha
acceso i propri motori e ha continuato la propria corsa verso lo spazio.
Tuttavia, poco dopo l’inizio della manovra di ritorno e rientro, il Super
Heavy è esploso o è stato fatto esplodere dal sistema di autodistruzione
automatico che si attiva in caso di anomalie.
La Starship ha raggiunto circa 150 chilometri di quota, diventando quindi il
primo esemplare a superare la linea di Karman e ad arrivare formalmente nello
spazio. Ma alcuni minuti dopo, mentre il veicolo volava a oltre 24.000 km/h, è
stata persa la telemetria, per cui si presume che la Starship sia esplosa in
volo.
Registrazione del lancio. 0:38:34 Conto alla rovescia finale e decollo.
0:41:35 Spegnimento di quasi tutti i motori del Super Heavy e separazione
della Starship. 0:42:15 Esplosione del Super Heavy. 0:56:35 Probabile anomalia
della Starship e fine della telemetria.
Per ora è tutto quello che si sa; aggiornerò questo articolo se saranno
disponibili altri dettagli.
—
22:50. Ecco qualche bella ripresa del lancio.
Scott Manley, nel video qui sotto, ha altre immagini e fa una serie di prime
ipotesi ragionate sulla dinamica degli eventi: nota che dopo la separazione
del Super Heavy i suoi motori non si sono riaccesi correttamente, forse per
via delle instabilità nell’alimentazione di propellente causate dalla
decelerazione o dalla rapida rotazione del veicolo per la manovra di ritorno
al punto di lancio. Nel video si nota inoltre che l’esplosione del Super Heavy
inizia al centro del veicolo.
Per la Starship, invece, Manley nota che alcune piastrelle del rivestimento
termico si sono staccate durante il volo, prima della separazione dal Super
Heavy, e osserva che verso la fine del volo quasi orbitale il consumo di
ossigeno è aumentato rapidamente, come se ci fosse stata una perdita, e subito
dopo si è vista la nube della probabile disintegrazione del veicolo. I radar
del NOAA hanno rilevato la scia di frammenti di entrambi i veicoli e le
immagini radar sono incluse nel video di Manley.
—
2023/11/19 11:10. Secondo Wired,
il Super Heavy sarebbe esploso in maniera incontrollata, mentre per la
Starship si sarebbe attivato il sistema di autodistruzione (Flight Terminazion System): “About three minutes after launch, the Starship successfully separated from
the Super Heavy booster, after which the booster exploded […] [B]efore
Starship could reach orbit, SpaceX mission control lost contact with it and
stopped receiving data. At about 12 minutes into the flight, the automated
flight termination system triggered—aborting the flight”.
—
2023/11/19 17:20. Ecco una foto spettacolare dell’hot staging
pubblicata da SpaceX:
Ieri (5 settembre) SpaceX ha assemblato la versione più recente della Starship e del vettore
Super Heavy sulla rampa di lancio a Boca Chica, in Texas, in preparazione per
il secondo test di volo. Secondo Elon Musk su X, il veicolo è pronto e in
attesa dell’approvazione al lancio da parte della FAA (Ars Technica).
Si nota il nuovo anello interstadio che dovrebbe consentire l’accensione dei
motori della Starship prima dello sgancio del vettore (hot staging).
Il piano di volo prevede, come per il primo tentativo, un volo suborbitale che
farà quasi il giro del mondo e terminerà vicino alle Hawaii.
Non è stata annunciata una data, ma si ipotizza che il tentativo non avverrà
prima della metà di settembre.
Nel frattempo, godiamoci le foto spettacolari che trovate in fondo a questo articolo.
2023/09/08
La FAA ritiene conclusa l’indagine sulle anomalie e sui
danni verificatisi durante il primo test di volo, avvenuto ad aprile
scorso, dicendo (PDF) che SpaceX deve
effettuare 63 azioni correttive per evitare il ripetersi del problema: “Corrective actions include redesigns of vehicle hardware to prevent leaks
and fires, redesign of the launch pad to increase its robustness,
incorporation of additional reviews in the design process, additional
analysis and testing of safety critical systems and components including the
Autonomous Flight Safety System, and the application of additional change
control practices”.
La FAA precisa esplicitamente che la conclusione
dell’indagine non è segnale di una ripresa immediata dei lanci della
Starship a Boca Chica. L’indagine è gestita da SpaceX sotto la supervisione
della FAA; è SpaceX che analizza e implementa le azioni correttive (fonte; FAA).
2023/09/09
Ars Technica, come consueto, ha un ottimo articolo in inglese che chiarisce la situazione e soprattutto i ruoli di SpaceX e FAA nel gestirla.
In sintesi, l’indagine richiesta dalla FAA e svolta da SpaceX è conclusa, ma questo non comporta automaticamente l’autorizzazione al lancio. Il rapporto di SpaceX sulle anomalie del lancio è riservato perché contiene informazioni proprietarie di SpaceX e altre informazioni regolamentate dalle norme statunitensi sull’esportazione di tecnologie.
Sembra che molte delle azioni correttive richieste siano già state realizzate. La rampa di lancio è ora dotata di un sistema di riduzione della pressione acustica, la cui mancanza aveva causato danni molto gravi e la proiezione di grandi detriti e polveri a grandi distanze. Il veicolo è stato modificato per ridurre le perdite di propellente e gli incendi alla base del vettore Super Heavy che avevano portato al tranciamento dei collegamenti con il computer di bordo primario, portando alla perdita di controllo dell’intero veicolo, ed è stato migliorato e riqualificato il sistema automatico di autodistruzione, che non aveva funzionato correttamente (si era attivato automaticamente come previsto dopo una deviazione dalla traiettoria normale e i detonatori si erano attivati, ma il veicolo non si era disintegrato subito come avrebbe dovuto fare), come riferisce SpaceX:
[…] During ascent, the vehicle sustained fires from leaking propellant in the aft end of the Super Heavy booster, which eventually severed connection with the vehicle’s primary flight computer. This led to a loss of communications to the majority of booster engines and, ultimately, control of the vehicle. SpaceX has since implemented leak mitigations and improved testing on both engine and booster hardware. As an additional corrective action, SpaceX has significantly expanded Super Heavy’s pre-existing fire suppression system in order to mitigate against future engine bay fires.
The Autonomous Flight Safety System (AFSS) automatically issued a destruct command, which fired all detonators as expected, after the vehicle deviated from the expected trajectory, lost altitude and began to tumble. After an unexpected delay following AFSS activation, Starship ultimately broke up 237.474 seconds after engine ignition. SpaceX has enhanced and requalified the AFSS to improve system reliability.
SpaceX is also implementing a full suite of system performance upgrades unrelated to any issues observed during the first flight test. For example, SpaceX has built and tested a hot-stage separation system, in which Starship’s second stage engines will ignite to push the ship away from the booster. Additionally, SpaceX has engineered a new electronic Thrust Vector Control (TVC) system for Super Heavy Raptor engines. Using fully electric motors, the new system has fewer potential points of failure and is significantly more energy efficient than traditional hydraulic systems.
SpaceX also made significant upgrades to the orbital launch mount and pad system in order to prevent a recurrence of the pad foundation failure observed during the first flight test. These upgrades include significant reinforcements to the pad foundation and the addition of a flame deflector, which SpaceX has successfully tested multiple times. […]
Il veicolo è stato inoltre dotato di un sistema elettrico di controllo dell’orientamento degli ugelli al posto di quello idraulico e di maggiori protezioni fisiche intorno a ciascuno dei 33 motori Raptor del primo stadio per ridurre il rischio che l’esplosione di un motore possa danneggiare quelli adiacenti, portando a un effetto valanga.
Secondo quanto dichiarato
da Elon Musk, il prossimo volo di prova del vettore gigante Super Heavy insieme alla Starship dovrebbe mettere in pratica
numerosi cambiamenti fondamentali dell’intero sistema di lancio.
La piattaforma di lancio, notevolmente danneggiata dal primo volo di prova del
20 aprile scorso, è stata riprogettata: sopra una gettata di cemento armato di
oltre 1000 metri cubi verranno installate due lastre di acciaio nelle quali
sono praticate delle canalizzazioni che convogliano acqua e la proiettano dal
basso verso l’alto, in una sorta di gigantesco soffione da doccia capovolto.
Questa soluzione dovrebbe permettere di smorzare l’onda di pressione acustica
e il calore prodotti dai 33 motori del vettore, ed è radicalmente differente
da quanto realizzato finora nel settore, ossia grandi trincee di
convogliamento delle fiamme e teste di irrorazione laterali. Scavare trincee
sarebbe onerosissimo a causa della natura del terreno nella zona di Boca
Chica, in Texas, dalla quale partono attualmente questi lanci.
Inoltre i motori Raptor del veicolo verranno equipaggiati con attuatori
elettrici per l’orientamento degli ugelli, al posto di quelli idraulici usati
per il primo test, e verrà potenziata la protezione meccanica intorno a
ciascun motore, in modo da rendere più difficili avarie in cascata di vari
motori adiacenti, innescate dall’esplosione di un singolo motore.
Il cambiamento di gran lunga più vistoso e significativo, però, è il
cosiddetto hot staging: i motori della Starship si accenderanno
mentre la Starship sarà ancora agganciata al vettore Super Heavy, invece di attendere lo sgancio come previsto finora.
Questa tecnica non è innovativa: è stata usata per decenni, soprattutto da
parte dei vettori russi (come la Soyuz e il vettore gigante N-1), che a questo scopo hanno un’intelaiatura aperta fra uno stadio e
l’altro. La maggior parte dei lanciatori spaziali occidentali, invece, usa un
metodo differente, ossia lascia che ogni stadio esaurisca la propria spinta e
si sganci, e solo allora accende i motori dello stadio successivo. Il Saturn V era un esempio classico; un’eccezione era costituita dal Titan II statunitense.
Le griglie interstadio di hot staging del vettore sovietico N-1.
I rettangoli e i cerchi neri in alto sono le griglie di hot staging del
vettore statunitense Titan II.
Un hot staging ha alcuni vantaggi:
Non interrompe la spinta propulsiva durante l’arrampicata verso lo spazio,
cosa che fa perdere velocità al veicolo, e quindi offre maggiore efficienza.
Evita tutte le complicazioni di flusso del propellente derivanti da
un’accensione effettuata dopo lo sgancio dello stadio precedente, quando il
veicolo è in assenza di peso perché non sta accelerando e quindi il
propellente non è spinto uniformemente verso il basso dall’accelerazione e
galleggia in modo instabile, formando bolle che possono alterare
l’alimentazione dei motori dello stadio successivo. Il Saturn V aggirava il problema accendendo dei piccoli motori di
assestamento (ullage motor, insensibili all’assenza di peso perché a propellente solido) che
impartivano un’accelerazione allo stadio prima di accendere i motori
principali, ma questa soluzione aggiunge peso e complessità.
Gli svantaggi dell’hot staging, per contro, sono:
Un aumento della massa dello stadio sottostante, che deve essere in grado di
sopportare l’impatto e il calore dello scarico dei motori dello stadio
soprastante senza disintegrarsi (come si vede nel filmato qui sotto, che mostra l’interstadio di un Titan II che viene distrutto dal getto del motore del secondo stadio).
Una finestra temporale molto stretta: se lo stadio sottostante non si
sgancia esattamente nell’istante previsto, il getto dei motori dello stadio
soprastante rimane confinato e può generare onde di pressione violente che
ritornano verso lo stadio stesso, col rischio di danneggiarlo. Con un cold staging i margini di tempo sono meno restrittivi.
Penalità aerodinamiche, a causa della struttura aperta e discontinua
dell’anello interstadio, che introduce turbolenze, e a causa
dell’interazione fra l’anello di gas prodotto dallo scarico laterale dei
motori e il flusso d’aria supersonico o ipersonico intorno al veicolo, con
effetti sulla sicurezza della separazione e sulla stabilità in volo (Aerospace Science and Technology, 2020).
Complessità di sincronizzazione, perché il primo stadio spesso ha una spinta molto superiore a quella del secondo e quindi è necessario spegnere i motori del primo nell’istante giusto, altrimenti ci sarà una collisione fra primo e secondo stadio subito dopo la separazione. Al momento della separazione, infatti, il primo stadio ha un rapporto peso/spinta molto vantaggioso, visto che è quasi vuoto (ha quasi esaurito il propellente), mentre il secondo ha un rapporto peso/spinta scarso perché è ancora pieno di propellente. Il risultato è che se non si spengono per tempo i motori del primo stadio, il secondo accende i propri motori, inizia la separazione, ma la sua velocità è inferiore a quella del primo stadio e quindi viene “tamponato” dal primo.
Hot-staging isn’t new, but I wouldn’t have thought to use it with a reusable vehicle! Here’s a video from a Titan II showing hot-staging of the upper stage which destroys the vented interstage at separation. Hot-staging is advantageous because it avoids the need for ullage… https://t.co/lEjuUyNywmpic.twitter.com/WUDGTyfREP
Per introdurre questa tecnica di hot staging, il veicolo di SpaceX
verrà dotato di un anello interstadio aperto, montato sulla sommità del Super Heavy, che verrà inoltre dotata di uno scudo termico per evitare
che i motori della Starship causino danni al lanciatore, visto che è
pensato per essere recuperato e riutilizzato. Secondo quanto dice Musk, durante il hot staging resteranno accesi i tre motori Raptor
centrali del Super Heavy, regolati al 50% di spinta.
Ci sono moltissimi altri cambiamenti, come è ormai normale nel processo di
iterazione rapidissima al quale SpaceX si è votata, ma questi sono quelli più
significativi.
Non è ancora stata annunciata la data del prossimo volo di prova. Nel
frattempo, l’artista Tony Bela
ha provato a illustrare un hot staging di un veicolo Super Heavy/Starship. Comunque andranno le cose, lo spettacolo è
assicurato.
—
2023/08/19 10:10. SpaceX ha pubblicato
alcune immagini del nuovo anello interstadio e dello scudo termico sommitale del primo
stadio della Starship.
Ieri a Boca Chica, in Texas, si è svolto un test di accensione statica (senza decollo) dei 33 motori del lanciatore Super Heavy di SpaceX, sulla rampa di lancio riparata e migliorata.
La rampa ora ha un originale sistema di soppressione acustica: dato che la natura del terreno non consentiva di scavare le trincee che si usano abitualmente per incanalare lo scarico dei motori e allontanarlo dal veicolo, in modo che le fortissime onde di pressione acustica e il calore non si riflettano verso il veicolo, danneggiandolo o distruggendolo, SpaceX ha progettato e costruito a tempo di record una struttura piatta forellata, dalla quale emergono getti d’acqua rivolti verso l’alto. Una sorta di gigantesca testa di doccia messa sottosopra.
Il sistema sembra aver funzionato bene. Va detto che i motori non sono stati portati a piena potenza (comunque è stato raggiunto un livello di potenza superiore a quello dei 27 motori del Falcon Heavy) e che il serbatoio di metano non era completamente pieno. Inoltre quattro dei 33 motori si sono spenti automaticamente, e questo non è un buon segno, anche se il veicolo è concepito per portare correttamente in orbita il proprio carico anche quando alcuni motori non sono operativi.
Lo spettacolo inizia intorno a 2 minuti dall’inizio del video.
Il primo stadio numero B1058 della flotta di lanciatori orbitali Falcon 9 di SpaceX ha completato il sedicesimo volo spaziale, stabilendo un nuovo primato di riutilizzi di un singolo esemplare della flotta.
SpaceX aveva previsto inizialmente che un primo stadio potesse effettuare 10 voli, ma poi ha portato questa previsione a 15 e ora ha avviato il procedimento di certificazione dei primi stadi per un massimo di 20 lanci.
Considerato che fino a pochi anni fa l’idea stessa di riutilizzare un primo stadio facendolo atterrare verticalmente era considerata pura follia, è un risultato davvero notevole. Più sale il numero dei lanci effettuabili con un esemplare, più scende il costo operativo per ogni lancio.
Il record assoluto di riutilizzi resta comunque saldamente in mano allo Shuttle Discovery, che raggiunse l’orbita terrestre 39 volte fra il 1984 e il 2011.
Poche ore fa SpaceX ha pubblicato questo montaggio di riprese del volo di prova di Starship e Super Heavy. Non contiene rivelazioni particolari, ma ci sono delle angolazioni nuove che mostrano qualche dettaglio in più e comunque sono spettacolari. Il prossimo lancio di prova è già vicino.
Le riprese del fotografo Trevor Mahlmann e della squadra di Everyday Astronaut mostrano con un dettaglio
stupefacente le fasi del volo di collaudo della Starship di SpaceX. Il
rallentatore consente di notare che le onde di pressione sono talmente intense
da diventare visibili nella nube di fiamme e polvere, e le irregolarità e
disuniformità della combustione durante l’arrampicata verso il cielo sono chiaramente visibili.
Le posizioni di ripresa consentono anche di apprezzare con grande chiarezza le
brusche variazioni di assetto che hanno caratterizzato le fasi finali del
volo.
Finora la spiegazione più plausibile del grande numero di motori
malfunzionanti è che la mancanza di un sistema di assorbimento delle onde di
pressione abbia divelto la superficie in cemento armato sotto il piedistallo
di lancio e parte dei detriti risultanti siano stati proiettati lateralmente, come si vede nei video, e abbiano
colpito alcuni degli ugelli perimetrali.
Nel frattempo le autorità hanno revocato la licenza di lancio di Starship,
come è prassi dopo un lancio terminato con conseguenze inattese non solo per
il veicolo ma anche per l’ambiente (la pioggia di detriti).
Elon Musk ha tweetato
che tre mesi fa era iniziata la costruzione di una grande lastra in acciaio
raffreddata ad acqua da piazzare sotto il piedistallo di lancio, ma non era
pronta in tempo e sulla base dei test di accensione dei motori fatti prima del
lancio, a metà potenza, si riteneva che la zona di lancio sarebbe
sopravvissuta per almeno una partenza. Non è andata così.
La costruzione di una trincea di deviazione delle fiamme e di assorbimento
delle onde di pressione sembra impossibile perché la falda acquifera è
vicinissima alla superficie e l’area in cui sorge la base di SpaceX è zona
protetta dal punto di vista ambientale (perlomeno secondo i singolari criteri
statunitensi che permettono di installare in zona protetta un apparato
industriale complesso e incline alle dispersioni incontrollate di materiale
come una rampa di lancio di razzi spaziali).
Phil Metzger racconta
un caso analogo di rampa di lancio priva di trincea: quella del piccolo
veicolo spaziale sperimentale Morpheus, al cui progetto partecipò anni fa.
Anche lì furono usate lastre in acciaio, e le analisi indicarono che il calore
si sarebbe disperso abbastanza in fretta da evitare la fusione superficiale
delle lastre. Secondo lui l’idea di Musk potrebbe funzionare. Metzger scrive
anche molti altri dettagli interessanti, anche a proposito del disastro
sfiorato del primo volo Shuttle a causa delle onde di pressione. Trascrivo qui
le sue parole ma non ho tempo di tradurle al volo: dai commenti mi dicono che ci ha già pensato Marco Zambianchi su Forumastronautico.it.
We used steel plates for some of the Morpheus launch locations so we weren’t
tied down to places with concrete. I analyzed the heating of the sheet and
showed that the heat would redistribute fast enough that it would not
locally melt on the surface, and that the steel plate was large enough
to take the heat of the entire launch event without melting. To be
conservative (because that’s what nasa does 😉) we also put paint-on
ablative on the top of the steel. An ablative erodes under heat and thus
uses up some of the heat keeping what was under the ablative cooler.
(Partly we were just testing the use of ablative. It wasn’t just
conservatism that motivated this.) So compare to Elon’s tweet about
Starship. They plan to make their giant steel plate water-cooled. That way
it doesn’t have to be large enough to take all the heat of the plume
without melting, the way we designed the Morpheus steel plates. For such a
large rocket that much steel would be excessive. And ablative would not be
enough to solve this, either. Would the ablative need to be 3 feet thick?!!
But he said it will be water-cooled, which is an awesome idea. The water
will be taking heat out of the steel in realtime so it won’t melt. Simple,
and it should be effective. We still had two concerns. One was that the
vaporized ablative was hazardous to breathe, but the rocket exhaust would
dilute it into the air so no problem. (I still had to show this with math to
convince the team.) The second was that the plate might be too hot to walk
on so you had to wait for it to cool before going onto the pad. We
handled that with operational procedures.
So we had the steel plates, the steel drop-in flame trench, instrumentation
like cameras to record the launch, and lighting. We called this
system “Launch Pad in a Box”. This concept was inspired in part
when I was driving to Maine and passed a carnival ride folded up on a truck
going down the highway. I had a vision of an entire launch complex folded up
on a truck for transport so we could launch anywhere, anytime.
We got a picture of the truck and I showed it to the Swamp Works team. I
think Rob Mueller was already having the same idea. He and I started
fighting to get the idea funded. Meetings, meetings, meetings. And we got
the funds. We were already working on these technologies when we
applied them to Morpheus. The two projects were synergistic. We also talked
about portable lighting arrestor towers but never developed that part of the
kit. So all that was just to say that I like the idea SpaceX is pursuing. I
think it will work great to solve the plume erosion problem.
It will *not* mitigate launch acoustics. The flat plat will reflect the
sound back up along the sides of the vehicle, shaking the
structure. There very first “sound” that happens on launch is the
shockwave from engine ignition. It bounces off the pad then runs up the
sides of the vehicle, stressing everything. At nasa it is called the
“Initial OverPressure” or IOP. The IOP almost ruined the 1st Shuttle
launch.
The reason there is a shockwave is because a converging-diverging rocket
nozzle tricks the gas flow into going supersonic. The fuel burns in the
combustion chamber and creates high pressure. The restriction at the throat
causes the gas to “choke” at the speed of sound.
On the first Space Shuttle launch the IOP deflected the elevons— the control
surfaces on the wings — so far the engineers were worried they could have
snapped. So they added the water deluge system to absorb and break up the
IOP shockwave.
After the IOP, the rocket exhaust continues to produce acoustic noise. It
does this through turbulence. The noise is random — not like a coherent
shockwave — but it is still a lot of energy that reflects off the pad and
vibrates the rocket.
We do not have great models of acoustic noise production in rocket plumes.
NASA’s models are conservative, predicting more noise than there really is.
Therefore we build rocket structures stiffer than they really need to be.
This wastes the mass margin, reducing payload mass.
So it is important to keep researching rocket plume acoustics to make
rockets more efficient. But also, it is important to design launch pads to
reduce acoustics so we can save more payload margin.
In the previous thread I told how we designed the portable flame trench for
Morpheus to duct the acoustic energy away from the vehicle, because we think
that acoustic energy is what destroyed the first Morpheus.
So I have no idea of the acoustics experienced by Starship or it’s
structural beefiness. It may not be a problem at all, for all I know. I’m
just saying that a flat steel plate does not do anything to reduce acoustic
energy from coupling into the vehicle. If the rocket doesn’t mind the
shaking, then fine. But it is easy to design systems that reduce launch
acoustics and give more margin back to the vehicle, so if SpaceX decided to
do so then it could be done.
—
2023/04/30. Astrospace.it riferisce che Elon Musk ha tenuto un intervento riservato agli abbonati al suo profilo su Twitter, nel quale ha detto varie cose (leggete l’articolo di Astrospace per i dettagli e per molte altre informazioni):
non ci sono conferme che i danni ai motori siano stati causati dall’impatto con detriti;
la base della rampa verrà rinforzata in acciaio al posto del cemento armato;
il sistema di autodistruzione (FTS o Flight Termination System) è intervenuto troppo lentamente e andrà ricertificato;
tre dei 33 motori del primo stadio non sono stati accesi da SpaceX intenzionalmente perché “non erano pronti”;
l’allontanamento laterale dalla rampa non era voluto ma è stato causato dalla mancanza di tre motori;
il costo del progetto Starship nel 2023 sarà intorno ai 2 miliardi di dollari.
Stamattina sono stato ospite di Radio3scienza (Rai) per parlare del nuovo
tentativo di lancio di Starship, previsto per oggi. Qui
trovate la registrazione.
Sto correndo per chiudere il podcast di domani per la RSI, ma ho un occhio
sulla diretta streaming del tentativo di lancio di SpaceX, che è visibile qui
sotto. La finestra di lancio inizia alle 15.28 italiane e dura un’oretta.
Buona visione!
2023/04/20 19:00. Come avete probabilmente visto, il lancio si è
concluso prematuramente con un’esplosione controllata dopo quattro minuti di
volo. In dettaglio:
00:00 Dopo un breve fermo del conto alla rovescia quando mancavano solo 40
secondi al decollo, il vettore ha acceso quasi tutti i suoi 33 motori del
primo stadio (due perimetrali e uno centrale non si sono accesi), si è
sollevato da terra e ha superato la torre di lancio indenne, diventando così
il veicolo spaziale più grande (119 metri di altezza), pesante (5000
tonnellate a pieno carico) e potente mai lanciato (7000 tonnellate di
spinta), superando sia il Saturn V statunitense sia l’N-1 sovietico (anche
come numero di motori nel primo stadio). Dopo aver superato la torre, la Starship ha iniziato a scivolare lateralmente in maniera molto vistosa, forse a causa della spinta sbilanciata derivante dai motori non funzionanti, e il getto dei motori ha scagliato detriti a grande distanza. A differenza di altri vettori, la nube al decollo è costituita da polvere sollevata: il getto dei motori in sé è quasi trasparente.
00:34 Si è visto un bagliore alla base del vettore.
00:42 Si è spento un quarto motore, un altro di quelli perimetrali.
01:03 Si è spento un quinto motore, anch’esso perimetrale.
01:09 Le riprese video da terra hanno permesso di notare la particolare
combustione dei motori Raptor, alimentati a ossigeno liquido e
metano liquido, che producono una fiammata quasi trasparente attraverso la
quale era visibilissimo il bagliore intenso dei motori accesi, ed è stato
possibile notare che anche un sesto motore, anch’esso perimetrale, era
spento. Questo spegnimento non è stato indicato nella telemetria pubblica. I
cinque motori perimetrali spenti si trovavano tutti sullo stesso lato del
veicolo, producendo una spinta sbilanciata.
01:24 A 9 km di quota, con 6 motori spenti, la Starship ha superato il Max Q, ossia il momento di massima pressione aerodinamica
longitudinale, generata dal passaggio a quasi 900 km/h attraverso gli strati
densi dell’atmosfera. Questa è una fase critica per verificare la resistenza
strutturale di qualunque veicolo spaziale: averla superata già al primo volo
è un ottimo risultato.
01:40 A circa 14 km e 1200 km/h, secondo la telemetria il veicolo ha perso
un settimo motore, anche questo perimetrale. Questo settimo motore si è
riacceso poco dopo, a circa 18 km di quota. Alcune riprese mostrano tuttavia otto motori spenti.
02:09 A circa 24 km e 1790 km/h, sono state diffuse le prime immagini in
diretta dalle telecamere di bordo del primo stadio, con visuale esterna e
anche dell’interno, nella zona interstadio.
02:25 A circa 29 km e 2100 km/h, le riprese hanno mostrato una rapida
variazione di orientamento del veicolo, che ha iniziato a ruotare su se
stesso disponendosi addirittura in senso contrario alla traiettoria di
ascesa, e ha cominciato a perdere velocità. Il primo stadio non si è
sganciato dal secondo, come avrebbe dovuto fare.
03:09 A 1650 km/h, la Starship ha raggiunto una quota massima di circa 39 km
(eguagliando il miglior risultato dell’N-1 sovietico) e poi ha cominciato a
ricadere, vistosamente fuori controllo.
04:00 L’intero veicolo è stato fatto esplodere con un comando a distanza,
squarciando i serbatoi e disperdendo il propellente senza fargli prendere
fuoco, a circa 40 km
dalla costa, sopra il Golfo del Messico. Il primo stadio aveva comunque
quasi esaurito il proprio carico di ossigeno liquido e metano liquido.
Dopo il volo ho fatto questa intervista a caldo su Radio Radicale:
Sto ancora raccogliendo i dati e le immagini; spero di pubblicare qualcosa
stanotte. In ogni caso, lo spettacolo promesso c’è stato e questo è solo il
primo lancio di prova di una lunga serie. Sarebbe stato un miracolo se fosse
andato tutto secondo i piani.
—
Per i giornalisti e per chiunque abbia problemi a capire perché questo lancio
non è da chiamare “fallimento”: perché è un test, e i test consistono
proprio nel provare cose nuove fino a distruggerle, se necessario, per
scoprirne i limiti prima che vengano usate dalla gente. Direste che un crash test di un’auto nuova è un “fallimento” perché l’auto si è
accartocciata quando è stata scagliata contro un muro?
E per chi pensa che il volo di oggi metta in qualche modo a repentaglio tutto
il programma spaziale di SpaceX e la reputazione dell’azienda, forse non è
chiaro come lavora SpaceX. Fa quella che si chiama iterazione rapida:
fai un prototipo spiccio, lo collaudi, scopri cosa non va; correggi
rapidamente il problema nel prototipo successivo, lo collaudi, scopri altre
cose da sistemare e le sistemi; e ripeti questo processo fino a che non c’è
più niente che non va.
Questo è stato il metodo usato da SpaceX per il razzo Falcon 9: quello
che tutti dicevano che era impossibile far volare e soprattutto far tornare a
terra intero per riutilizzarlo. E sappiamo benissimo com’è andata. Oggi il Falcon 9 trasporta regolarmente cargo e astronauti e il suo primo
stadio atterra regolarmente su una nave appoggio o sulla terraferma, intanto
che le aziende concorrenti sono ancora fermi ai razzi usa e getta che costano
una pazzia. Ma arrivare a questo successo non è stato immediato. Ci sono
voluti tanti tentativi. Lo ricorda bene questo video:
—
2023/04/20 21:45. Comincio a pubblicare alcuni video e alcune immagini,
perché sono straordinarie e documentano bene le fasi del test e dei danni
eccezionali prodotti sotto la rampa (un cratere enorme) e nella zona di
decollo.
SpaceX scrive
che “alle 8.33 CT, Starship si è sollevata con successo dalla rampa di lancio
orbitale per la prima volta. Il veicolo ha superato la rampa e la spiaggia,
arrampicandosi fino a un apogeo di circa 39 km sopra il Golfo del Messico –
la quota massima mai raggiunta finora da una Starship. Il veicolo ha subìto
lo spegnimento di vari motori durante il collaudo in volo, ha perso quota e
ha iniziato a ruotare su se stesso. Il sistema di autodistruzione è stato
attivato sia sul vettore, sia sul veicolo spaziale. Come da procedura
standard, la rampa e la zona circostante erano state sgomberate con ampio
anticipo e ci aspettiamo che la strada e la spiaggia vicino alla rampa
restino chiuse fino a domani. Con un test come questo, il successo deriva da
quello che si impara, e abbiamo imparato tantissimo a proposito del veicolo
e dei sistemi a terra. Questo ci aiuterà a migliorare i voli futuri di
Starship.”
Il volo
Il momento del decollo della Starship, ripreso molto da vicino. Fonte: Elon Musk.
La Starship raggiunge velocità supersonica. Si vedono molto chiaramente i
motori spenti. Fonte: Elon Musk.
This is not a render. This is not a simulation. This is @SpaceX’s first integrated test flight of #Starship with the Super Heavy booster, the world’s largest and most powerful rocket to ever fly. This #slomo is from our 8k tracker shot by @considercosmos. pic.twitter.com/srxmuStn2N
Il cratere che si è formato sotto la rampa di lancio è enorme e la quantità di detriti scagliati dal razzo a grande distanza è impressionante. Chiaramente non scavare una trincea di scarico della spinta e non predisporre un sistema di assorbimento delle onde d’urto, come fanno da tempo la NASA e anche SpaceX per i lanci normali, è stato un errore, che dovrà essere rimediato non solo qui, ma anche presso la rampa gemella attualmente in avanzata costruzione al Kennedy Space Center.
VR Cam caught some spectacular footage as #SuperHeavy
rocked #SpaceX #Starbase
this morning. I am floored at the amount of debris that was ejected. Waiting
on Rover 2 damage assessment. Congratulations @elonmusk on
pulling this historical launch! pic.twitter.com/6WKEXFqCGN
Impressive amount of damage to these water tanks. I expect these will need
to be replaced. Beyond repairing damage, SpaceX will likely begin making
several performance upgrades to the tank farm over the coming months pic.twitter.com/1i9TtoNOYX
Un’altra immagine del cratere alla base della rampa di lancio scavato dalla spinta e dalla pressione sonora dei motori dei primo stadio (fonte: Techniques Spatiales).
