Chiny planują budowę czegoś co idealnie przypomina oryginalne plany promu kosmicznego – dwustopniową rakietę której pierwszy stopień wraca na miejsce startu a drugi potrafi jak szybowiec wylądować w dowolnym miejscu świata.
Dokładnie tak samo zaczynał prom kosmiczny. Też miał się składać z dwóch kosmicznych „samolotów” – jednego większego który wynosił drugi, mniejszy. Oba miały startować pionowo i lądować poziomo. W trakcie projektowania okazało się że ten pierwszy musiał by być tak duży że nie zmieścił by się w VAB, więc by go zmniejszyć dołożono dodatkowe boostera na paliwo stałe. Nadal się bilans nie zgadzał więc zdecydowano że pierwszy stopień zostanie podzielony na silniki które polecą z drugim w kosmos i zbiornik który się wyrzuci.
SpaceX wielokrotnie liczył czy instalacja powierzchni nośnych na pierwszym stopniu ma sens i za każdym razem wychodziło że nie ma to sensu. Ograniczenie udźwigu związane z masą i oporami aerodynamicznym skrzydeł w czasie startu oraz masą podwozia powodują że „taniej” jest wziąć ze sobą paliwo na lądowanie pionowo na tych samych silnikach których użyto do startu. A jak się jeszcze zostawi na ziemi nogi do lądowania jak to SuperHeavy planuje, to oszczędności są znacznie większe. Następna nauka z doświadczeń SpaceX – opłaca się bardziej wziąć paliwo na przyhamowanie przed wejściem w atmosferę niż osłony termiczne by w całości hamować atmosferą. Ale to tylko w przypadku pierwszego stopnia i tylko jak jest on z aluminium i włókien węglowych które mają dość niewielki zakres bezpiecznych temperatur. Choć akurat tutaj nie do końca jestem pewien czy reentry burn ma przede wszystkim na celu ograniczenie temperatur czy raczej ograniczenie przeciążeń. Dowiemy się tego po pierwszych testach SuperHeavy – SpaceX planuje wyłącznie boostback burn by booster mógł wrócić na platformę ale nie ma w planach reentry burn.
W przypadku Starship mamy jednak niewielkie powierzchnie aerodynamiczne. Ich głównym celem nie jest siła nośna ale utrzymanie właściwej pozycji rakiety w czasie przechodzenia przez gęstsze warstwy atmosfery. Możliwości „szybowania” Starship są minimalne a samo lądowanie jest pionowo na silnikach. Podobnie jak SuperHeavy, Starship zostawia na ziemi „nogi” do lądowania i ma być łapany przez wieżę startową. W przypadku Starship każdy kilogram oszczędzony na nie instalowaniu żelastwa które się używa tylko do lądowania przekłada się na kilogram dodatkowego udźwigu. W przypadku SuperHeavy rachunek jest trochę trudniejszy ale możemy założyć gdzieś 5:1 a 10:1 – czyli każdy kg który Starship musiał by wziąć na wycieczkę tylko po to by użyć go dopiero przy lądowaniu to 200-100 g mniej udźwigu Starship. Trochę mniejszy zysk ale nadal się opłaca – w przypadku Starship który jest wielki i ciężki, nogi do lądowania ważyły by wiele ton.
Mówiąc inaczej – jeżeli Chiny uważają że dla nich prawa fizyki inaczej działają, to jestem całym sercem za tym by to dokładnie przetestowali. Inżynierowie SpaceX nie są nieomylni i może czegoś nie przewidzieli i rzeczywiście da się zrobić prom kosmiczny tak jak to sobie wyobrażała NASA w latach 70’tych?
P.S. Dowiedziałem się o co chodzi z tymi bateriami w SLS, ale o tym w innym poście.
P.P.S. Zapomniałem przypomnieć niezbyt chlubnego epizodu w czasie projektowania promu kosmicznego – to że miał on wielkie skrzydła i duże możliwości szybowania wynikało nie z potrzeb NASA ale wojska – wojsko chciało by prom mógł wykonać tzw. jedno-orbitową misję na orbitę polarną – po starcie wyrzucić z ładowni satelitę szpiegowskiego i wylądować po jednym okrążeniu ziemi. Problem w tym że ziemia się obraca i żeby wylądować 90 minut po starcie trzeba zboczyć spory kawałek od trajektorii orbity. To wymaganie dokumentnie spieprzyło cały prom kosmiczny – wielkie skrzydła były ciężkie i stawiały duże opory przy starcie. Możliwe że właśnie przez to wymaganie nie udało się zaprojektować pierwszego stopnia wielokrotnego użycia. I jak pewnie wiecie prom kosmiczny nigdy nie wystartował z Kalifornii i nigdy nie poleciał na orbitę polarną. Kto wie, może gdyby nie wojsko to prom wyglądał by bardziej jak Dream Chaser, a pierwszy stopień byłby wielokrotnego użycia…
