Mange nye teknologivalg i kappløpet om fremtidens rakettmotor: Metan som drivstoff er nok en vinner [Ekstra]

[Redaksjonen.]

Mange nye teknologivalg i kappløpet om fremtidens rakettmotor: Metan som drivstoff er nok en vinner [Ekstra]

[Espen Hugaas Andersen]

New Glenn er ikke en konkurrent til Starship. For det første er den betydelig mindre - nyttelasten er mer i området av Falcon Heavy. Og for det andre er den ikke fullt gjenbrukbar. Det er kun første trinn som gjenbrukes, mens andre trinn vil brenne opp i atmosfæren, etter å ha levert nyttelasten til riktig bane. Det er ikke noe galt i dette - arkitekturen er ganske tilsvarende Falcon 9, men SpaceX er allerede over på neste skritt i evolusjonen, og skal kunne gjenbruke andre trinn.

Raketten fra Blue Origin som kan være mer tilsvarende Starship skal hete New Armstrong. Men foreløpig er det ikke mye som er kjent om denne raketten. Man får anta den får gjenbrukbart andre trinn.

Endret 19. januar 2021 av Espen Hugaas Andersen

[Espen Hugaas Andersen]

Når det gjelder Raptor vs BE-4, så har Raptor en del fordeler som ikke er nevnt:

1. Diameteren på Raptor er 1,3 meter, mens den er ca 1,8 meter for BE-4. Dette påvirker direkte hvor mange rakettmotorer man har plass til på en rakett. På en rakett med 9 meter diameter har man da plass til maks 37 stk Raptor, eller 19 stk BE-4. Med henholdsvis 2,2 MN og 2,4 MN, så er total skyvekraft da 81,4 MN vs 45,6 MN. Med thrust-to-weight på minimum 1,2 kan rakettene veie henholdsvis 6900 tonn og 3900 tonn. Om raketten har 80% av tettheten til flytende oksygen betyr det en maks høyde på raketten på 135 meter vs 76 meter. For å lage en større rakett må man gjøre som på f.eks russiske N1, ved å lage raketten bredere i bunn, men dette kompliserer byggingen. Eventuelt kan man bare gå opp på diameter, men større diameter er kompliserer også byggingen av raketten. (Årsaken til at Raptor er mer kompakt er det høyere kammertrykket.)

2. Det ser ut til at Raptor blir betydelig billigere. BE-4 koster rundt $8 mill, mens Raptor koster rundt $1 mill, med en målsetning om å komme seg ned mot $250k på sikt. En del av dette er nok pga produksjonstakt. SpaceX planlegger en produksjonstakt på en Raptor per dag, altså 365/år allerede i år, mens BE-4 skal produseres i en takt på 42/år.

3. En av fordelene med å ha en full-flow staged combustion motor er at alt drivstoffet går gjennom turbopumpene. Dette reduserer temperaturene ettersom de da drives av mye gass med lav temperatur i stedet for lite gass med høy temperatur, og hjelper på å holde belastningen nede. Dette gjør at levetiden kan være bedre. I tillegg er det da slik at når drivstoffet entrer hovedforbrenningskammeret, så er alt drivstoffet i gassform. Da blander man altså to gasser som så skal brenne. Dette gir et enkelt design på injektorene og høy virkningsgrad. Mens i forbrenningskammeret til BE-4 vil oksygenet være i gassform, mens metanet er i flytende form. Da skal man altså blande gass og væske. Dette gir lavere virkningsgrad, der noe av drivstoffet rekker å fyke ut av motoren innen det gjennomgår forbrenning.

Endret 19. januar 2021 av Espen Hugaas Andersen

[Simen1]

SpaceX har nettopp kjøpt to oljeplattformer som skal bygges om til Starship utskytningsramper.

https://www.nasaspaceflight.com/2021/01/spacex-rigs-starship-spaceports/

Riggene har fått navnene Phobos og Deimos etter Mars sine to måner.

Konseptet er ikke nytt. Norske Aker Kværner har utviklet og er 20% medeier i plattformen Sea Launch og et tilhørende kommandoskip.

https://s7space.ru/en/launch-sea/

https://nn.wikipedia.org/wiki/Sea_Launch

[trikola]

Quote

However, after moving the two former Sea Launch ships from California to Vladivostok, the S7 Group chairman stated that the program was indefinitely suspended. As of 2020, a replacement for the Zenit launch vehicle, with its Ukrainian first stage, was expected to be years away.^[4]

Fra https://en.wikipedia.org/wiki/Sea_Launch

Er vel ikke mye igjen av Sea Launch. Er alltid et sjansespill å forvente oppdatert info på norsk wikipedia.

Endret 20. januar 2021 av trikola

[Espen Hugaas Andersen]

Sea Launch var et ganske annerledes konsept. Hovedpoenget der var at man kunne plassere oppskytningsrampen rett på ekvator, for å komme seg enklest til GTO. (Jo nærmere ekvator man er, jo mer hjelp får man fra jordrotasjonen, og man trenger ikke justere inklinasjonen etter man har kommet seg opp i bane.)

Grunnen til at SpaceX trenger oljeplattformer er i første omgang at Super Heavy boosteren trenger et landingssted, ved oppskytninger fra Boca Chica i Texas. Ved en oppskytning til en bane med lav inklinasjon får boosteren mye hastighet østover. SpaceX Falcon 9 vil innimellom kunne returnere til oppskytningsstedet, men dette er bare på oppskytninger med lite nyttelast, der man har masse drivstoff til overs for å kunne nulle ut hastigheten østover. Som regel må Falcon 9 lande på en flåte til havs, ettersom man skal ha med seg så mye nyttelast at man ikke har mye drivstoff til overs. Det blir det samme med Starship. Om Starship skal kunne ha med seg særlig nyttelast opp i bane, så er det ikke mulig for boosteren Super Heavy å returnere til oppskytningsstedet.

Jeg tenker de første testflygningene med Super Heavy vil returnere for å lande i Boca Chica, men kanskje allerede neste år trenger SpaceX å lande til havs, ettersom testene blir mer og mer krevende.

Relativt snart vil SpaceX også ha behov for å kunne gjennomføre oppskytningene til havs. En full Starship + Super Heavy oppskytning vil benytte omkring 4600 tonn med metan og flytende oksygen. Sprengkraften til dette er ganske ekstrem. Man kan fort snakke om krefter tilsvarende hundrevis av tonn TNT hvis ting skulle gå veldig galt. Da nærmer man seg effekten til et taktisk atomvåpen. Dette betyr da at det er ikke helt uproblematisk med oppskytning på land, i forhold til sikkerhetssoner og evakueringer. Jeg er litt usikker på hva SpaceX faktisk kan få lov til, men det vil nok fort være begrensende.

De første flygningene av Super Heavy boosteren vil ganske sikkert bare fylle tankene delvis. Dagens tester med Starship fyller drivstofftankene bare noen få prosent.

Dette er for øvrig ikke en triviell problemstilling for oppskytning til havs. Plattformen eller et støtteskip må altså kunne håndtere 4600 tonn drivstoff ved omkring -180C.

[Espen Hugaas Andersen]

Her er forrresten Blue Origins alternativ for å lande til havs: https://en.wikipedia.org/wiki/Jacklyn_(ship)

[Espen Hugaas Andersen]

Nå er det forresten rundt 30 minutter til en static fire test med 3x Raptor. (Varer i 2-3 sekunder, så er ikke ekstremt spennende.)

 

[Espen Hugaas Andersen]

Testen ble avbrutt i går. Usikkert når det blir ny test, men ikke umulig det blir i dag. 

I mellomtiden kan man kose seg med video fra forrige flygning.

 

 

[oophus]

Kule nye shots på den videoen jeg ikke hadde sett ennå. En eller annen dag, så må en nesten reise bort for å kikke på slikt direkte. Kjenne trykket og lyden i brystkassa. ^^ 

[Espen Hugaas Andersen]

En full oppskytning med Super Heavy blir noe å se på. Noe sånt som 28 stk Raptor som gir full effekt samtidig.

Jeg håper det vil bli gjort flygninger fra Kennedy Space Center Pad 39A, som SpaceX leaser. Her er det masse fine steder å se på oppskytninger og masse museer i nærheten, pluss masse annet. Boca Chica derimot er ganske langt unna andre interessante ting.

Jeg vet SpaceX har gjort modifikasjoner på fasilitetene ved 39A i forhold til Starship, men er usikker på hva de ser for seg å gjøre der.

Endret 21. januar 2021 av Espen Hugaas Andersen

[Espen Hugaas Andersen]

Static fire test ble utført i går. Dessverre kunne man ikke se stort pga tykk tåke.

Men det er foreløpig planlagt flygning 25. januar, med ytterligere muligheter 26-27 januar, og da får man håpe det er mindre tåke. (Antar vel egentlig de ikke kommer til å gjennomføre testen om det er tåke. De ønsker nok å kunne filme flygningen.)