Jak wiecie SpaceX planuje olbrzymią częstotliwość lotów Starship / SuperHeavy już za chwileczkę, już za momencik. Oczywiście to się nie wydarzy ani w 2024 ani w 2025, jednak można spokojnie założyć że firma będzie w stanie docelowo (2030?) móc wystrzeliwać kilka lotów dziennie. W sensie możliwości produkcyjnych SpaceX (silniki, boostery i same Starship) to realna możliwość, szczególnie zakładając że awarie będą bardzo nietypowe (jak obecnie F9 albo lepiej) i że zarówno boostery jak i Starship’y będą wykorzystywane setki jeżeli nie tysiące razy.
Jednak jest jeden „mały” problem o którym się nic nie mówi… Cztery starty Starship dziennie zużyły by CAŁĄ obecną produkcję ciekłego tlenu w USA na ten dzień. Tlenu, który używa się nie tylko do startów rakiet, ale w wielu innych przemysłach i usługach. Zanim Starship zacznie latać regularnie, potrzebne będzie znaczące zwiększenie produkcji ciekłego tlenu. Znając Muska to SpaceX wejdzie w ten biznes i pewnie uda mu się zmniejszyć znacząco cenę za litr. Jednak do produkcji tlenu potrzeba dużych ilości energii elektrycznej. A to oznacza że albo SpaceX będzie musiał zbudować w okolicach Boca Chica jakąś sporą elektrownię (a budowanie elektrowni w USA jest bardzo trudne!), albo usadowić swoją fabrykę ciekłego tlenu gdzieś w pobliżu jakiejś istniejącej elektrowni z zapasami mocy. Straty i koszty związane z transportem ciekłego tlenu są na tyle duże że żeby obniżyć cenę lepiej było by postawić fabrykę zaraz przy platformie więc spodziewam się tego pierwszego. Więc można założyć że elektrownia jest elementem rozbudowy Boca Chica. Prawdopodobnie coś co używa metanu, bo w końcu to druga ciecz której SpaceX będzie w dużych ilościach używał. Optymalnym rozwiązaniem byłby gazociąg łączący szyby wydobywające metan z Boca Chica + elektrownia + systemy skraplania metanu i tlenu na miejscu. Ten problem wydaje się banalny w porównaniu z innymi problemami jakie SpaceX musi rozwiązać zanim Starship będzie mógł latać na Księżyc i Marsa, ale te najłatwiejsze problemy zwykle okazują się najtrudniejsze w realizacji. I najbardziej czasochłonne.
Drugi, „mały” problem to zgoda FAA na lądowania Starship w Boca Chica i w Cape Canaveral. Jak do tej pory FAA nie musiało wydawać zgody na potencjalnie bardzo niebezpieczne wejścia w atmosferę wielkiego kawałka stali nad zabudowanymi terenami. W razie jakiejkolwiek awarii ryzyko spadnięcia sporych kawałków rakiety na zaludnione tereny jest spore. Prom kosmiczny Columbia to pokazał w bardzo dramatyczny sposób. SpaceX oczywiście będzie pewnie starał się używać ścieżek podejścia do lądowania które jak najkrócej przebiegają nad terenami zabudowanymi ale nie da się tego zrobić całkowicie nad wodą, tak jak w przypadku boostera i zanim FAA wyda zgodę na takie lądowania, to firma będzie musiała udowodnić niezawodność na poziomie obecnych kapsuł załogowych. I to trochę taki catch-22. Dlatego SpaceX rozmawia o możliwości lądowań Starship w Australii, choć w sumie nie do końca rozumiem tą ideę – precyzja z jaką Starship musi lądować jest na tyle duża że obecne barki powinny być aż za wystarczające powierzchniowo na takie lądowanie. Oczywiście wymagało by to nóg w Starship, ale te nogi wcześniej czy później będą i tak wymagane – czy to dlatego że Starship będzie lądował na Księżycu i Marsie, czy to dlatego że towarowa wersja Starship dla wojska ma być w stanie wylądować w mniej-niż idealnie do tego przygotowanym miejscu na Ziemi. Tak, wiem., zadawaliście pytania co potem z takim Starship? Technicznie pusta rakieta, bez ładunku w ładowni, zatankowana częściowo powinna być w stanie wykonać międzykontynentalny skok bez pomocy Boostera = po dostarczeniu towaru wystarczyło by tylko ją zatankować i skoczyć na platformę. Oczywiście to takie olbrzymie uproszczenie bez brania pod uwagę miliona problemów zaczynając od przygotowania terenu a skończywszy na zgodzie na start z takiego miejsca. Dlatego w czasach pokoju takie loty będą raczej mało prawdopodobne. A w czasie wojny taniej pewnie będzie produkować jednorazowe Starship’y. Ale wracając do nóg – uważam że wcześniej czy później Starship je będzie miał i będą one opcjonalne jak w obecnym F9 – będzie można je zdjąć by zwiększyć udźwig rakiety i wtedy będzie mogła ona lądować wyłącznie na wieżach, albo będzie można je zamontować kosztem znaczącego zmniejszenia udźwigu ale wtedy lądowania będą mogły się odbywać w znacząco większej ilości miejsc.
Reszta problemów do rozwiązania wydaje się relatywnie łatwa. Tankowanie na orbicie – wszelkie elementy układanki są od lat przetestowane i tylko trzeba to ładne połączyć do kupy. Umiejętność znalezienia się dwóch obiektów na orbicie mamy opanowaną. Cumowanie mamy opanowane. Samo przetaczanie paliwa i utleniacza to sprawa odpowiedniego kontrolowania ciśnień i sposobu wirowania dwóch połączonych ze sobą Starship w trakcie gdy środek ciężkości się przesuwa – to nie jest jakiś szczególnie trudny do rozwiązania problem. Spodziewam się że SpaceX opanuje to po 1-2 próbach i sam proces stanie się rutynowy.
Lądowanie na Księżycu – też nie spodziewam się tu jakichś niespodzianek. Nie ma atmosfery która mogła by przeszkadzać w takim lądowaniu, problem budowy niezawodnych czujników wysokości i systemów nawigacyjnych jest już rozwiązany od dawna, podobnie jak z kosmicznym tankowaniem to nie jest jakiś problem który trzeba od nowa rozwiązać, a jedynie problem który wymaga użycia dotychczasowych doświadczeń i poskładania wszystkiego do kupy.
Lądowanie na Marsie – tak, tu jest sporo nie do końca rozwiązanych problemów. Np. hamowanie z międzyplanetarnych prędkości z wykorzystaniem atmosfery Marsa. Wykorzystanie atmosfery Marsa do zmniejszenia prędkości lądowania – Mars ma wyjątkowo złośliwą atmosferę bo jest jej na tyle dużo że nie da się lądować jak na Księżycu (czyli hamujemy w ostatnim momencie zmniejszając straty grawitacyjne) a jednocześnie na tyle mało że nie da się jej użyć jak na Ziemi do pasywnego wyhamowania do poddźwiękowych prędkości. Pomimo mniejszej grawitacji, energia jaką będzie musiał pozbyć się za pomocą silników Starship jest większa niż energia jakiej musi się pozbyć przy lądowaniu na Ziemi.
Czyli podsumowując dla nie lubiących czytać za dużo – SpaceX musi przede wszystkim rozwiązać problem produkcji ciekłego tleniu żeby móc osiągnąć zaplanowane tempo startów a Starship prawie na pewno dostanie nogi.
