Starship – uživatelská příručka

Starship

Chtěli byste na oběžnou dráhu vynést velký a těžký náklad? Chcete budovat velkou konstelaci družic? Nebo snad raději turistický let k Měsíci, či velkou zásobovací misi na povrch našeho nejbližšího přirozeného průvodce? Anebo jste gurmán a chcete se rovnou vypravit na Mars a postavit tam velkou kolonii? Není problém, Starship vám tyto požadavky splní. Alespoň tak by se dala prezentovat příručka Starship, kterou před pár dny zveřejnila společnost SpaceX. Je v ní skryto mnoho zajímavých informací a i když je to stále jen do jisté míry obecný přehled, rozhodli jsme se pro vás tuto příručku přeložit. Třeba je mezi vámi někdo, kdo by chtěl budovat českou kolonii na Marsu.

Originální příručku v původním znění si můžete přečíst zde.

Vydání 1.0 / Březen 2020

Pilotovaná a nákladní verze Starship

Pilotovaná a nákladní verze Starship
Zdroj: https://www.spacex.com/

POPIS SPOLEČNOSTI

SpaceX byla založena v roce 2002 za účelem učinit revoluci v přístupu do kosmického prostoru a umožnit meziplanetární cestování. Dnes SpaceX provádí rutinní starty pomocí svých nosičů Falcon 9 a Falcon Heavy. Rakety jsou určeny pro různorodou skupinu zákazníků, včetně národní agentury NASA, ministerstva obrany, vlády jiných států anebo předních firem. SpaceX poskytuje také podporu NASA pomocí svých lodí Dragon určených k zásobování Mezinárodní kosmické stanice a dopravy nákladu zpět na Zemi. Již brzy začne SpaceX na ISS vynášet také astronauty. Pokud chcete nabídnout své služby konkurenceschopně, využijte jedinečné schopnosti znovupoužitelnosti, kterou SpaceX nabízí jak u raket Falcon, tak i lodí Dragon. Díky ní můžete snížit cenu za vynesení nákladu, zároveň se tím zvyšuje spolehlivost těchto prostředků. Program Starship využívá všech těchto poznatků a zkušeností k vytvoření nového supertěžkého dopravního systému. Bude to systém schopný rychlého a spolehlivého znovupoužití.

POPIS PROGRAMU STARSHIP

Systém SpaceX Starship představuje plně znovupoužitelný dopravní prostředek určený k vynášení nákladu na nízkou oběžnou dráhu, stejně tak je schopný zajistit mise k Měsíci a Marsu. Jedná se o dvoustupňovou raketu složenou z prvního stupně Super Heavy a nákladní, či pilotované lodě Starship. Systém je poháněný tekutým metanem a tekutým kyslíkem. Starship je navržena tak, aby se rychle vyvíjela a setkala se tak s budoucími potřebami zákazníků při zachování nízké ceny a vysoké spolehlivosti.

PŘÍRUČKA PRO UŽIVATELE STARSHIP

Starship je vhodná k přepravování družic, sond, různých užitečných zařízení a posádky na většinu oběžných drah, k Měsíci či Marsu. Systém je také schopný doručit náklad na povrch Země, Měsíce a Marsu. Zákazníci mohou tuto příručku použít jako základní sdělení o tom, jak velký bude nákladový prostor, jakých hmotností a rozměrů se držet a co vše je Starship schopna vynést. Je to nicméně úvodní uživatelská příručka a v budoucnosti bude docházet k častým aktualizacím.

KONFIGURACE NÁKLADOVÉHO PROSTORU

Starship bude poskytována ve dvou základních konfiguracích. A to buď pilotovaná verze a verze nákladní. V nákladním prostoru je možné přepravovat družice, velké observatoře, palivo ve velkých nádržích, které se dá využít k tankování jiných lodí Starship, anebo jiných kosmických lodí, družic a sond. Na dalších řádcích vám bude představen přehled o předběžných schopnostech, rozměrech a kapacitách Starship. Pokud se rozhodnete pro využití služeb, kontaktujte nás prosím na [email protected], abychom mohli vytvořit prostředí, jak spojit vaše jedinečné potřeby se schopnostmi Starship.

TECHNICKÉ SPECIFIKACE

AERODYNAMICKÝ KRYT

Ukázka způsobu vypuštění nákladu

Ukázka způsobu vypuštění nákladu
Zdroj: https://www.spacex.com/

Standardní kryt nákladu u Starship má průměr 9 metrů. To je největší průměr na trhu a umožňuje tak vynášet veškerý v současnosti představitelný náklad. Aerodynamický kryt Starship má tvar písmena V a na rozdíl od jiných krytů se neodhazuje, ale otevírá. Jakmile je náklad uložen do nákladového prostoru, kryt se uzavře a zůstane tak až do chvíle, kdy má být náklad vypuštěn na dohodnutou pozici.

Ve chvíli, kdy je náklad připraven k vypuštění na cílovou oběžnou dráhu, kryt se otevře a samotný náklad na adaptéru vykloní tak, aby se dostal pohodlně do kosmického prostoru. Náklad je poté vypuštěn pomocí adaptéru. Pokud se má vypouštět více kusů nákladu, je k dispozici rotační zařízení, kterým jsou postupně vypouštěny jednotlivé exempláře. Ve chvíli, kdy se potvrdí vypuštění nákladu, dojde opět ke sklopení vypouštěcího adaptéru, stejně jako samotného krytu a Starship je tak připravena na vstup do atmosféry a přistání na Zemi.

OBJEM NÁKLADOVÉHO PROSTORU

Rozměry nákladového prostoru

Rozměry nákladového prostoru
Zdroj: https://www.spacex.com/

Nákladový prostor je schopen pojmout náklad o průměru 8 metrů. To umožňuje zcela nový přístup při navrhování užitečných zařízení, popřípadě nasazování rozsáhlých konstelací družic. Stejně tak je vhodný pro vypouštění kosmických lodí a obytných modulů s velkými rozměry. Velký nákladový prostor je pak schopen pojmout zařízení o délce až 22 metrů.

POPIS NÁKLADU

Zákazníci si mohou vybrat buďto vyhrazenou misi, anebo misi sdílenou. Je tedy možnost nechat si vynést jeden náklad, anebo koordinovat své vynesení s dalšími zákazníky. Další možností je také využití vícenásobného použití a spolupracovat se SpaceX na velkém projektu a mnoha startech Starship. Výhodou znovupoužitelnosti je také to, že nemusíte čekat na další zákazníky při sdílené misi, ale i plně nevyužitá kapacita Starship vám umožní cenově výhodné vynesení.

Unikátní a velký nákladový prostor otevírá zcela nové příležitosti. Pokud však váš náklad není schopen využít plné rozměry, nabízí Starship možnost upevnění nákladu pomocí vzpěr. Podobný systém využívaly raketoplány NASA. Pokud poletíte na sdílené misi, tak je velkou výhodou upevnění nákladu vedle sebe na zmíněných vzpěrách. To umožňuje pracovat nezávisle i ve chvíli, kdy spolujezdec z nějakého důvodu nestíhá doručit nebo integrovat svůj náklad. Váš bude nainstalován přednostně na určené místo. Jedná se o velkou výhodou oproti současným sdíleným misím, kdy k sobě náklad musí být integrován.

Příklady letových konfigurací

  • 1-3 geosynchronní telekomunikační družice
  • Velký počet družic velké konstelace
  • 1 až 2 geosynchronní telekomunikační družice plus další náklad malých družic a cubesatů
  • Demonstrační let s nově vyvíjenou kosmickou lodí, která zůstane připojena v nákladovém prostoru a následně se vrátí zpět na Zemi.
  • Kombinace pilotovaného letu a vynesení nákladu

ADAPTÉRY

Standardní adaptér Starship je určen pro vyhrazené, anebo sdílené mise a využívá standardní rozhraní pro náklad užívaný v současnosti. SpaceX bude buď nabízet svůj vlastní adaptér s danými standardy, anebo je plně připravena integrovat adaptér dodaný zákazníky.

Výchozí adaptér Starship je shodný s tím, který využívá Falcon 9 a Falcon Heavy s průměry 937 mm, 1194 mm, 1666 mm a 2624 mm pro upevnění nákladu a to včetně možnosti hostit více zařízení na jednom adaptéru. Pro zákazníky s požadavky na alternativní adaptér, či rozhraní, má SpaceX bohaté zkušenosti s návrhy a výrobou alternativních adaptérů a separačních zařízení.

ELEKTRICKÉ ROZHRANÍ ADAPTÉRU

Starship bude využívat standardních rozhraní a výkonů pro napájení a komunikaci podle normy EGSE (ČSN EN 16603-70 (310540)). To umožní, aby byl náklad monitorován po celou dobu jeho integrace, přípravy, letu a vypuštění na cílovou dráhu. Některé prostředky je možné používat i nadále za letu. Pro více informací kontaktujte [email protected].

PROSTŘEDÍ

Starship využívá rozsáhlé zkušenosti a znalosti, které SpaceX získala během vývoje a užívání systému Falcon 9 a Falcon Heavy. Náklad tak bude umístěn v neškodném prostředí, které je v mnohých ohledech i lepší než u Falconů. Abychom pomohli při návrhu případných nákladů pro Starship, poskytujeme tyto informace o prostředí, které bude obklopovat náklad.

SILOVÁ ZATÍŽENÍ

Přetížení působící na náklad

Přetížení působící na náklad
Zdroj: https://www.spacex.com/

SpaceX navrhuje Starship a Super Heavy tak, aby zajistila násobky zatížení dle v současnosti platných standardů. Během letu bude na náklad působit řada podélných a příčných zrychlení. V případě potřeby však mohou být motory Raptor na Super Heavy i na Starship přiškrceny tak, aby dodržely limity zrychlení dané zákazníkem.

Skutečné dynamické zatížení nákladu je pak dáno interakcí mezi Starship a typem nákladu. Zatížení a dynamické síly však mohou být dány přesně a to pomocí podrobné analýzy a nastavení profilu letu. Pro detailní specifikace anebo vyhodnocení zatížení nás kontaktujte na [email protected].

AKUSTICKÉ VIBRACE

Během letu bude náklad vystaven širokému spektru akustických vibrací. Nejsilnější jsou vibrace v době startu a ve chvíli maximálního dynamického namáhání. Maximální očekávané akustické vibrace jsou uvedeny v níže vložené tabulce v pásmech jedné třetiny oktávy.

Frekvence (Hz) Akustické vibrace (jedna třetina oktávy)
100 130
125 130
160 130
200 130
250 129
315 127
400 125,5
500 122
630 118,5
800 115,5
1000 113
1250 111
1600 109,5
2000 108,5
2500 107,5
3150 106,5
4000 105,5
5000 104,5
6300 103,5
8000 102,5
10000 101,5
OASPL (dB) 137,7
Akustické prostředí nákladového prostoru

Akustické prostředí nákladového prostoru
zdroj: https://www.spacex.com/

RÁZOVÉ NAMÁHÁNÍ

SpaceX navrhuje Starship tak, aby měla mírné rázové otřesy. Oddělení prvního stupně Starship a otevření nákladového prostoru by mělo vytvářet minimální otřesy. Největší rázový otřes tak bude nákladu způsoben při jeho oddělení od adaptéru a zde úroveň závisí na zvoleném způsobu a technologii oddělovacího zařízení. Typické otřesy způsobené oddělením prvního stupně a vyklopením aerodynamického krytu jsou uvedeny v tabulce níže.

Frekvence (Hz) SRS ráz (max g)
100 20
1000 1000
10000 1000

INTEGRACE NÁKLADU

V současnosti SpaceX plánuje dvě místa pro starty Super Heavy / Starship.

  • Kennedy Space Center LC-39A
  • kosmodrom Boca Chica

Pro náklady vyžadující návrat zpět na Zemi jsou v současnosti uvažována dvě místa přistání a opět půjde o Kennedyho kosmické středisko na Floridě a Boca Chica v Texasu.

Náklad je do nákladového prostoru Starship integrován vertikálně v čistých místnostech dodržující ISO třídy 8 (100 000). Poté je náklad přenesen na jeřábu do nákladového prostoru Starship, která v té době bude již na startovní rampě. Během přesunu do nákladového prostoru bude po celou dobu náklad ve vertikální poloze. Během přesunu i po integraci nákladu je zajištěno klimatizování.

ODDĚLENÍ NÁKLADU

SpaceX bude poskytovat monitorování pozice nákladu během celého letu a oddělení. Starship může provádět tříosou stabilizaci polohy nebo stabilizovanou rotaci během vypuštění nákladu. Podotýkáme, že vhodné navedení na oběžnou dráhu může ušetřit objem paliva nákladu. V případě požadavku mohou být zajištěny manévry, zabraňující kolizi nákladu s jinými tělesy.

VÝKONY

Systém Starship a Super Heavy nabízí rozsáhlé možnosti doručení vysoce těžkého nákladu do kosmického prostoru. I při využití znovupoužitelnosti je Starship schopná na nízkou oběžnou dráhu (LEO) doručit až 100 tun nákladu. Pokud bude využita možnost dotankování na nízké oběžné dráze tankerem Starship, nabízí se zcela nevídané možnosti doručení nákladu na různé oběžné dráhy Země, při letech k Měsíci, či do meziplanetárního prostoru. V tabulce níže naleznete výkon jednotlivých konfigurací. Všechny uvedené nosnosti jsou za předpokladu plné znovupoužitelnosti systému Starship i Super Heavy.

Oběžná dráha Hmotnost nákladu při jednorázovém startu Hmotnost nákladu při doplnění paliva z tankeru
LEO (500 km) 100 + 100 +
GTO (185 x 35,786 km) 21 100 +
Měsíční povrch N/A 100 +
Povrch Marsu N/A 100 +

NÁKLADNÍ STARSHIP

Starship byla od počátku navrhována tak, aby dokázala doručit více jak sto tun nákladu na Měsíc a Mars. Nákladní verze však může být použita také pro rychlou planetární přepravu nákladu. K dispozici jsou různé konfigurace, které umožňují rychlou přepravu nákladu po Zemi, Měsíci či Marsu.

PILOTOVANÁ STARSHIP

SpaceX byla založena s cílem učinit pozemský život meziplanetárním. Program Starship realizuje tento cíl pomocí lodi konfigurované pro posádku. Zkušenosti z přípravy lodě Crew Dragon nám dávají dobré důvody věřit, že Starship může dopravit až stočlennou posádku na nízkou oběžnou dráhu Země a dále k Měsíci, na jeho povrch či na Mars. Prostor pro posádku obsahuje soukromé kajuty, velké společné prostory, centrální sklad, radiační kryt a vyhlídkovou galerii.

DALŠÍ MOŽNOSTI

Plně znovupoužitelný systém Starship a Super Heavy je revolucí v současném přístupu do kosmického prostoru. Předpokládá se, že nabídne zatím netušené a nerealizovatelné možnosti využití kosmického prostoru. S opakovaným použitím je možné stahovat a opravovat poškozené družice a doplňovat jejich palivo, nebo je přepravit na jinou oběžnou dráhu. Pro více informací o dalších možnostech využití tohoto systému nás kontaktujete na [email protected].

Vizualizace Starship přistávající u lunární základny.

Vizualizace Starship přistávající u lunární základny.
Zdroj: https://www.youtube.com

Zdroje informací:
https://www.spacex.com/

Zdroje obrázků:
https://www.spacex.com/sites/spacex/files/starship_users_guide_v1.pdf?fbclid=IwAR1WWnfN8aZb2mEAjk6Yj6-Gsk1mgQhHowj-8i8kaj_ASxWAz8FJo792c0w

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

23 komentářů ke článku “Starship – uživatelská příručka”

  1. Vaclav napsal:

    100 tun nákladu na Měsíc ? Tomu se nechce věřit. Obávám se zda Musk nenaletěl nějakému vtipálkovi, jako nedávno Obama. Krom toho na nedostatek vhodných užitečných zatížení již v historii skončily obě funkční superrakety, navíc vývoj užitečných zatížení směřuje k miniaturizaci a na trhu je poptávka po malých a levných nosičích.

  2. David R. napsal:

    Navrhuji tímto všem rozumným fanouškům Kosmonautixu, nadále již vůbec nereagovat na příspěvky tohoto pána, a neposkytovat mu tím další zábavu.

  3. technomagg napsal:

    Moc hezké. Úplně si umím představit variantu kdy na oběžnou dráhu dostanou motorovou sekci s nějakým masivním ION pohonem a dostatek paliva – chtělo by to spočítat jestli by tak nebyla cesta na mars rychlejší než s SS.
    Vemte si kolik malých ION motorů a jak velké skládací solární pole na napájení by šlo umístit do toho prostoru SS a kolik paliva by se do váhového limitu vešlo.
    Taková loď by měla neskutečné ISP a výdrž běhu na motory – jasně tah by byl malý – ale jako meziorbitální transportér kdy by běh motorů mohl být měřen na týdny ne-li na měsíce než dojde palivo – a to by mohlo mít obrovský smysl.
    K tomu připojíte atmosférickou loď (klidně i další plně natankovanou SS) která se po dosažení cílové orbity kolem měsíce či marsu odpojí a máte úžasnou loď která bude schopna dopravy po celé sluneční soustavě.

  4. Hawk napsal:

    Obavam se ,ze nastane zanedlouho stejny problem, jako meli Soveti sveho casu kratce pred rozpadem a po rozpadu SSSR s Energii nebude pro tento nosic prace, t.j. vystavba rozsahlejsiho orbitalniho komplexu, lunarni zakladny, zakladna/orbitalni stanice na Marsu/u Marsu, proste neco co zaplati provoz/vyrobu tohoto vykonneho kolosu.
    A kdo podobny projekt v dobe rozkladu globalni ekonomiky bude financnovat, protoze dle meho nazoru i Artemis/Gateway v brzke dobe zaziji svoji labuti pisen, to netusim.

    • Mario napsal:

      Nevidel by som to tak čierne. Na financovanie je určený starlilnk keďže už vedia že hlavne kozmický priemysel reaguje pomaly. A bude chvíľu trvať než sa objaví záujem. Nemyslím si že Artemis bude zrušená ale určite pocíti menej peňazí čo bude znamenať posun. Hlavne dúfam že to veľmi nepostihne Gateway.

  5. Vaclav napsal:

    Iontové motory mají smysl pokud svým malým tahem působí po dlouhou dobu, pak jsou výhodnější než motory chemické. Cesta k Marsu trvá cca půl roku. Zrychlení znamená kratší dráhu, zkrácení přeletového údobí, ale též zvýšení příletové rychlosti. Pokud se nepřistává z chodu, znamená to vyšší nároky na brzdění. Též by se v druhé polovině přeletu mohlo brzdit iontově, ale konečný cílový efekt kterým by mělo být podstatné snížení přeletové doby asi by nebyl nijak významný.
    Přelety od planety k planetě sice vypadají velice hezky, ale s posádkou nemají žádný smysl, trvaly by léta a po celou dobu by posádka spotřebovávala tuny život podporujících médií. Navíc míst ve Sluneční soustavě, kde by se dalo smysluplně přistát s posádkou není mnoho.
    Jestliže se nyní jeví dva roky na pilotovanou misi k Marsu jako překážka, cesta na ledové měsíce Jupitera by trvala deset, a v případě Saturnu by možná nestačilo ani dvacet let.
    Cestování mezi planetami, tak jak oněm snili romantici před stovkami let je čirý nesmysl.

  6. Lopour napsal:

    Poučíte mne prosím někdo, co to je za pojem „Akustické vibrace (jedna třetina oktávy)“ v originále „Acoustic Limit Levels 1/3 Octave“ u tabulky akustických vibrací? Jako muzikantovi mi to nedává smysl, neboť v levém sloupci jsou frekvence v rozsahu přes mnoho oktáv a v tomto pravém je asi (pokud to správně chápu) akustický tlak v decibelech – takže zde nevidím žádný důvod zmiňovat oktávu, jako hudební pojem odvozený z násobku frekvence. (A už vůbec nechápu tu třetinu.) Prostě to nechápu. Díky.

  7. David R. napsal:

    Je to tak, hluk se prostě měří po třetinách oktávy. Přesněji – nasnímá se to samozřejmě najednou a pak se spočítá spektrum po třetinách oktávy. Je to běžné např. ve stavebnictví kde vám technik změří, tzv. váženým průměrem po třetinách oktávy, že zeď je v pohodě, ale když si soused pustí domácí kino a basy naplno, tak basy samozřejmě projdou jako nic a je to na zabití.
    Ale k těm iontovým motorům…. není to o tom, že by nemohly být silnější. To se zařídit dá. Problém jsou (zatím) solární panely. Potřebujete nejméně pár MW. Protože každému kilu toho Xenonu musíte udělit 100x větší energii, než jakou má kilo chemického paliva. Dnešní panely jsou navržené tak, aby přežily start ze Země – těch 6G plus vibrace, a aby se daly poskládat pod těsný kryt a posléze automaticky rozložit. Čili robustní, a současně i složitý mechanismus. Megawattový panel by pak vážil víc než palivo. Nebo je prostě panel i motor malý, a to pak je malý i tah, a delkasuje to celou technologii na sice efektivní, ale neskutečně pomalý nákladní tahač.
    Přitom radikální odlehčení solárních panelů možné je, a to o 1 – 2 řády (!). Samotný tenkovrstvý solární článek neváží skoro nic. Problém je ta konstrukce, plus váha vodičů. Muselo by se to jednak udělat tak, že by konstrukce sloužila současně jako vodič, a musela by být opravdu „z brček na limonádu“, montovaná až ve vesmíru, nejspíš dálkově ovládanými roboty, za použití „lešení“, z něhož by se pak po dokončení odpojila. Pak by tedy teprve bylo možné využít ISP iontových motorů, který je asi tak 10x vyšší než u chemických. Lze tedy dosáhnout 10x vyšší rychlosti, ale to jen teoreticky, protože se zase musí brzdit – dosažená rychlost už neumožňuje vstup do atmosféry. Takže reálně by se rychlost dala zvýšit asi 5x. Let na Mars by pak trval měsíc. Bohužel, na turistiku stále trochu dlouhá doba.
    Ale vraťme se k Starship – když se podíváte třeba na termíny všech startů, hned vidíte, že „osobní přeprava“ tvoří desetinu, zbytek je nákladní. Ekonomicky je tedy Starship cílená tam, kde je větší byznys, je to logické. Superrychlé osobní lodi zatím nejsou priorita. A hned tak nebudou.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.