Der elfte Flug des Starships liefert eine perfekte Abschlussnote. Hat Elon Musk endlich die Rückzahlung für seinen "geldverbrennenden Wetteinsatz" erreicht?

SpaceX führt den elften Testflug des Starships durch, der als die „ultimative Prüfung“ auf dem Weg nach Mars bezeichnet wird.

Dieser Versuch, das Raumschiff an seine Grenzen zu bringen, wird darüber entscheiden, ob der nächste Schritt für SpaceX die Version 3 oder die Version 3 Plus oder Pro sein wird.

Der „Super Heavy“-Booster für diesen Testflug ist kein neues Gerät, sondern ein „Veteran“, der bereits an der achten Testfahrt teilgenommen hat. Es werden der erste Stufe Booster B15 - 2 und das zweite Stufe Raumschiff S38 eingesetzt. 24 der 33 Raptor - Motoren des Boosters sind wiederverwendete und bewährte Produkte. Diese Konfiguration mit „gebrauchten Geräten“ ist an sich eine praktische Prüfung der Raketenwiederverwendungstechnologie.

Was sind also die Mission und die Herausforderungen des elften Testflugs des Starships? Wie plant Musk seinen nächsten Schritt? Muss das Starlink - Handy unbedingt Apple an den Verhandlungstisch ziehen? Im Folgenden, viel Spaß:

01

Die „Abschlussprüfung“ des zweiten Generation Starships

Bei diesem Testflug werden der erste Stufe Booster B15 - 2 und das zweite Stufe Raumschiff S38 eingesetzt. Das Einsetzen von 24 „gebrauchten“ Raptor - Motoren in den Testflug zeigt, wie sehr SpaceX die Perfektion der Motoren anstrebt.

Das zweite Generation Starship, das als „Abschlussprüfung“ bezeichnet wird, hat das Ziel, erstmals den gesamten Prozess von einem „vollständigen“ Start bis zum Rückkehr auf die Erde zu absolvieren, ohne zu zerfallen oder explodieren, und seine komplette Struktur zu bewahren und wiederverwendet zu werden.

Dieser selbstaufgedrängte Flugtest birgt viele Unbekannte und bringt auch neue, erwartete Missionen mit sich.

An der Nacht vor dem Starship - Start befand sich die US - Regierung immer noch in einem Stillstand. Die kommerzielle Startgenehmigung der US - Federal Aviation Administration (FAA) war daher von besonderer Bedeutung. Der unvollständige Stillstand der Behörden brachte Hoffnung und Ungewissheit für die Startgenehmigung von SpaceX mit sich.

Wenn es notwendig ist, zusätzliche Materialien vorzulegen, würde der langsame Prozess den aktuellen und möglicherweise auch die folgenden Testflüge des Starships verzögern.

Die Pünktlichkeitsbilanz der bisherigen Starship - Testflüge war nicht besonders gut: Der achte Testflug wurde abgebrochen, und der zehnte Testflug wurde aufgrund des Wetters verschoben. Dies hat bei jedem Testflug die Spannung erhöht.

Die Wahrscheinlichkeit eines pünktlichen Starts ist neben dem Ergebnis der Mission ein weiterer interessanter Aspekt für die Branche.

Glücklicherweise wurde am 14. Oktober die kommerzielle Startgenehmigung der FAA wie geplant erteilt. Dies hat den Zuschauern Sicherheit gegeben und ihnen die Möglichkeit gegeben, der speziellen Mission der „Abschlussprüfung“ weiterhin zu folgen.

Die Aufgabenliste des elften Starship - Testflugs zeigt die Aggressivität und Sorgfalt von SpaceX. Anders als bei herkömmlichen Weltraummissionen, die auf einen „perfekten Erfolg“ abzielen, ist dieser Testflug eher eine gezielte „Belastungsprüfung“. Jeder Schritt orientiert sich am Kernziel, den Weg für die Version V3 zu ebnen.

Der Flugablauf kann in drei Schlüsselfasen unterteilt werden, wobei jede Phase spezifische Testziele hat:

(1) Booster - Antriebs - und Wiedergewinnungstest: Die „Prüfung mit 5 Motoren“ bei voller Schwebe und mit gebrauchten Geräten

Der „Super Heavy“ - Booster für diesen Testflug ist kein neues Gerät, sondern der „Veteran“ B15 - 2, der bereits an der achten Testfahrt teilgenommen hat. 24 der 33 Raptor - Motoren sind wiederverwendete und bewährte Produkte. Diese Konfiguration mit „gebrauchten Geräten“ ist an sich eine praktische Prüfung der Raketenwiederverwendungstechnologie.

B15 - 2

Der Kern des Booster - Tests liegt in der Landephase: Nach der Trennung nach dem Start wird der Booster zunächst 13 Motoren neu starten, um seine Position einzustellen. Anschließend wird er auf 5 Motoren umschalten, um in die kritische Phase der Lenkungskontrolle zu gelangen. Schließlich wird er mit 3 Zentralmotoren die Landungseinzündung durchführen und nach einer vollständigen Schwebe über der Oberfläche des Golfs von Mexiko die Motoren abschalten und ins Wasser fallen. Dies ist auch der erwartete Höhepunkt dieser Mission.

Im Vergleich zur bisher üblichen 3 - Motor - Lenkungslösung bietet die 5 - Motor - Konfiguration eine höhere Redundanz. Selbst wenn ein Motor ausfällt, kann die Flugbahn weiterhin kontrolliert werden. Dies ist die Kerntechnologie für den dritten Generation Booster.

Es ist zu beachten, dass der Booster bei dieser Mission nicht über die „Chopsticks“ - Mechanik am Startturm wiedererfasst werden soll, sondern auf konservativen Weg ins Meer fallen. Diese Anpassung simuliert den Betrieb des Super Heavy der Version V3. Wenn der B15 - 2 das Selbstzerstörungsprogramm AFTS auslöst, wird dies bedeuten, dass die Mission erfolgreich abgeschlossen ist.

(2) In - Orbit - Mission des Starship - Raumschiffs: Von der Satellitenfreigabe bis zur erneuten Motorzündung

Als Kernstück der Mission wird das Starship - Raumschiff während der suborbitalen Flugphase mehrere anspruchsvolle Manöver durchführen. Zunächst wird es einen Lastentest durchführen. Das Raumschiff wird 8 Lastensimulatoren freigeben, die genau die Größe der nächsten Generation Starlink - Satelliten haben. Diese Simulatoren werden mit dem Raumschiff die suborbitale Flugbahn absolvieren und schließlich beim Wiedereintritt in die Atmosphäre verbrennen.

Dieser Schritt ist direkt mit der Zuverlässigkeit zukünftiger kommerzieller Satellitenstartmissionen des Starships verbunden und ist auch ein Schlüsselindikator für die Fähigkeit von SpaceX, eine „kostengünstige Erreichung der Umlaufbahn“ zu demonstrieren.

Technologisch anspruchsvoller ist der Test der erneuten Motorzündung in der Umlaufbahn. Das Raumschiff wird im Weltraum einen Raptor - Motor neu starten. Dieser scheinbar einfache Vorgang stellt hohe Anforderungen an das Treibstoffversorgungssystem und die Steuerung der Motorzündzeitpunkt - Sequenz. In der Mikrogravitation kann das Treibmittel im Tank schwimmen, was zu unregelmäßiger Kraftstoffzufuhr oder sogar zum Ausfall des Motors führen kann. Diese Technologie ist die Grundlage für zukünftige Orbit - Betankungen und Tiefraummissionen.

(3) Die extreme Prüfung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre: Ein absichtlicher „Schwachstellen - Test“ der Wärmeisolierung

Wenn die ersten beiden Missionen als „gewöhnliche Prüfungen“ angesehen werden können, dann ist der Test während des Wiedereintritts in die Atmosphäre eher ein selbstaufgedrängtes Unterfangen.

Die Ingenieure haben bewusst einige Wärmedämmplatten des Raumschiffs entfernt, und in einigen fehlenden Bereichen wurde keine Ersatz - Abbrandschicht installiert, um bewusst die empfindlichen Oberflächen ohne Schutz zu exponieren. Das Ziel dieses „nackten“ Tests ist es, zu überprüfen, ob das Raumschiff auch unter extremen Bedingungen - beispielsweise bei einem zufälligen Verlust von Wärmedämmplatten während des Flugs - den Temperaturen von Tausenden von Grad Celsius, die durch die Reibung mit der Atmosphäre entstehen, standhalten kann.

Um den Test aussagekräftiger zu machen, wird das Raumschiff S38 auch dynamische Schrägmanöver durchführen, um die wahre Flugbahn bei der Rückkehr zum Startplatz in Texas zu simulieren, und die Position über einen Unterschall - Leitalgorithmus einstellen. Schließlich wird es im Indischen Ozean einsetzen. Die überozeanische Flugbahn vom Golf von Mexiko bis zum Indischen Ozean deckt verschiedene atmosphärische Bedingungen in unterschiedlichen Breitengraden ab und kann umfassendere Testdaten für das Wärmedämmsystem und das Lenkungssystem liefern. Dies ist auch eine Vorbereitung und Prüfung für die Vermeidung von Yaw - Bewegungen bei niedrigen Geschwindigkeiten der Version V3.

02

Die ultimative Optimierungsliste für das V3 Starship

Der Abschiedsflug des zweiten Generation Starships geht direkt auf die Wurzeln der Probleme ein.

Von den abgelösten Wärmedämmplatten beim neunten Testflug bis zu den Landungsschäden beim zehnten Testflug hat jede Iteration des Starships auf die Probleme reagiert, die in den vorherigen Missionen aufgetreten sind. Der elfte Testflug ist das Abschlusswerk der Version V2 und fasst die technologischen Verbesserungen von SpaceX aus dem letzten Jahr zusammen. Vier wichtige Verbesserungsrichtungen sind besonders hervorzuheben.

(1) Wärmedämmsystem: Die „Frischhaltefolie - Technologie“ löst ein jahrzehntelanges Problem

Das Problem der Wärmedämmplatten war bisher ein Dorn im Auge der Starship - Testflüge. In den vorherigen Missionen konnten die Spalten zwischen den Platten heißes Gas eindringen lassen, was zu einer Überhitzung und Beschädigung der lokalen Struktur führte. Das Starship S38 bei diesem Testflug verwendet die neue „Frischhaltefolie - Technologie“, die die Spalten zwischen den Platten vollständig verschließt und somit die Zufuhr von heißem Gas unterbindet. Bei der Übertragung im September war die Wärmeschutzhaube des Raumschiffs glatt und sauber, und es war kaum ein Fügespalt zu erkennen. Dies wurde von Raumfahrtfans als das „zuverlässigste Wärmedämmsystem des Starships aller Zeiten“ bewertet.

Der bewusste Entfernung von einigen Wärmedämmplatten ist eigentlich eine „Belastungsprüfung“ für dieses verbesserte System.

Ein Ingenieur von SpaceX sagte in einem Interview mit „Ars Technica“, dass nur die Wärmeisolation, die unter extremen Bedingungen getestet wurde, die zukünftigen Rückkehrflüge des Starships von Mars nach Erde unterstützen kann. Die Atmosphäre auf Mars ist zwar dünn, aber die Wiedereintrittsgeschwindigkeit bei der Rückkehr auf die Erde wird viel höher sein als bei Umlaufbahnmissionen in der Nähe der Erde. Die Redundanz des Wärmedämmsystems ist daher von entscheidender Bedeutung.

(2) Antriebssystem: Die „Zuverlässigkeitsentwicklung“ der wiederverwendeten Motoren

Die Wiederverwendungstechnologie der Raptor - Motoren wird bei diesem Testflug einer entscheidenden Prüfung unterzogen. Die 24 wiederverwendeten Motoren wurden vollständig zerlegt und repariert. Insbesondere die Dichtstruktur der Turbopumpe und das Kühlsystem der Kraftstoffdüse wurden optimiert - diese beiden Stellen waren die Hauptursachen für die Motorenausfälle in der Vergangenheit. Durch die praktische Prüfung beim achten Testflug konnte die Schubabnahme dieser wiederverwendeten Motoren auf weniger als 3 % begrenzt werden, was vollkommen den Anforderungen der Mission entspricht.

Noch wichtiger ist der technologische Durchbruch bei der 5 - Motor - Landungskonfiguration. SpaceX hat durch Tausende von Bodensimulationen festgestellt, dass die gemeinsame Arbeit mehrerer Motoren die Belastung eines einzelnen Motors deutlich verringern und seine Lebensdauer verlängern kann. Die Daten zeigen, dass die Positionssteuergenauigkeit der 5 - Motor - Lösung um 40 % höher ist als die der 3 - Motor - Lösung, und dass es auch unter widrigen Bedingungen mit einer Windgeschwindigkeit von 15 m/s möglich ist, eine stabile Flugbahn zu halten. Dies bietet eine technologische Referenz für die zukünftige Landung des Starships auf der Marsoberfläche.

(3) Startumschaltung: Der „Herausforderer“ des 37 - Tage - Rekords

Von der Übertragung des Starships auf den Startplatz am 18. September bis zum geplanten Start am 14. Oktober beträgt die Startumschaltzeit für diese Mission nur etwa 26 Tage, was weit über dem bisherigen Rekord von 37 Tagen von SpaceX liegt. Dies ist auf die umfassende Optimierung des Startablaufs zurückzuführen: Einerseits wurde der statische Zündungstest auf zwei Tage beschränkt und in zwei Runden aufgeteilt: Die Einzelmotorzündung (zur Simulation der Wiederzündung im Weltraum) und die Sechsmotor - Koordination (zur Prüfung der Landungskontrolle). Dadurch wurde die Effizienz um 50 % gesteigert. Andererseits wurde bei der Verbindung des Boosters mit dem Raumschiff eine neue mechanische Positioniereinrichtung eingesetzt, wodurch die Verbindungszeit von 8 Stunden auf 3 Stunden verkürzt wurde.