イーロン・マスク氏のスターシップ試験飛行の成功基準：「発射台を爆破しないこと」

Jul 17, 2023

スペースXの創設者兼最高経営責任者（CEO）であるイーロン・マスク氏は、今週の巨大な超重量ブースターとスターシップロケットの最初の試験飛行に向けて、期待を低く設定するために最善を尽くした。

「私は、発射台自体の破壊に至らないものはすべて勝利だと考える」とマスク氏は日曜日の夜、購読者とのツイッタースペースミーティングで語った。

テキサス州からスターシップロケットの最初の本格的な試験飛行を打ち上げようとしたスペースXの最初の試みは、打ち上げロケットの第1段の加圧システムのバルブが凍結したため、4月17日に中断された。

スペースXの打ち上げチームは月曜日、約1000万ポンドのメタンと液体酸素推進剤を高さ約400フィート（120メートル）のロケットに満載した。 しかし、バルブの問題が発生した後、打ち上げの試みは事実上、新たなカウントダウンのリハーサルとなった。 カウントダウンはT-40秒まで続き、スペースX社は時計を止め、ロケットの大量の推進剤タンクを空にする手順を開始した。

スペースXの技術者らはここ数日間、スーパーヘビーブースターの底部周辺で作業し、移動式リフトやブームを使って直径約30フィート（幅9メートル）のロケットのさまざまな部分に到達した。 地上チームはまた、スーパーヘビーブースターの底部にあるロケットの33基のラプターエンジンにアクセスするための足場を設置した。

次のカウントダウンに備えて、100台以上のタンクローリーが新鮮な液体窒素、液体酸素、メタンをスペースXの射場「スターベース」に届ける予定だった。 窒素は、ロケットにポンプで送り込まれる前に推進剤を超低温まで冷却するために使用されます。

スーパーヘビーブースターの 33 個のエンジンは、フルスロットルで 1,600 万ポンド以上の推力を生成し、スーパーヘビーおよびスターシップビークルは史上最も強力なロケットとなり、NASA のアポロ計画およびアルテミス計画のための最新のSpace Launch System月ロケット。

マスク氏によると、試験飛行が90分間終了する前に何か問題が発生する可能性は十分にあるという。

「私は期待を低く設定したいと思う」とマスク氏は日曜日に語った。 「何か問題が起こる前に発射台から十分に離れていれば、それは成功だと思います。ただ発射台を爆破しないでください。」

スーパーヘビーは、推力1000万ポンドの30基のエンジンを搭載したソ連のN1ロケットの推力も超えるだろう。 しかし、N1は1969年から1972年にかけて行われた4回の試験飛行のうち、いずれも宇宙に到達することはなかった。

「スターシップに最も近い比較対象となるロシアのN1ロケットは一連の失敗を経験し、一度も軌道に到達しなかったことを心に留めておく価値がある」とマスク氏は語った。 「そしてそれは、ソビエト連邦が「A」チームのロケット能力のピークに達していたときでした。最大のムチ、最大のニンジンを備え、成功すればあなたはソ連の英雄となり、失敗すれば強制収容所に送られることを意味します「A-plus チームは最大限のモチベーションを持っていましたが、それでも失敗しました。それを視野に入れておく価値はあります。」

SpaceX の巨大なステンレス製打ち上げロケットは、メキシコ国境からわずか数マイル北にある南テキサスの海岸湿地帯と低木地帯にそびえ立っています。 スーパーヘビーブースターにはグリッドフィンとチャイン、つまり小さな空気力学的な突起があり、ロケットが回収して再利用するために地球に降下する際に役立ちます。

メキシコ湾でのスーパーヘビーブースターの制御された着水は、今後の試験飛行の目標であり、現在、CDT午前8時28分（EDT午前9時28分、1328年1月28日午前9時28分）に開く62分間の打ち上げ枠内に打ち上げられる予定です。 UTC) 木曜日。

スーパーヘビーの上には、大気圏再突入時の灼熱の温度からロケットの金属構造を保護するための関節フィンと熱シールドタイルを備えたスターシップ車両自体が設置されています。

この新しいロケットの最初の統合テスト飛行では、スターシップは宇宙に展開するための運用可能なペイロードを持たないプロトタイプにすぎません。 実際、たとえすべてが計画通りに進んだとしても、スターシップは軌道速度に達せず、地球をほぼ一周した後、ハワイ北の太平洋に再突入して衝突することになる。

スペースXは最終的にはスターシップロケットの両段を回収して再利用したいと考えている。 同社は、最終的にはテキサス州とフロリダ州に打ち上げ施設が稼働中か建設中で、この巨大ロケットの毎日の打ち上げを実施したいという野心を抱いている。

スペースX社のスターリンクインターネットネットワーク用の衛星などの商用衛星は、スターシップで飛行する最初のペイロードの1つとなる可能性がある。 NASAはまた、アルテミス月計画の人間評価着陸船としてスターシップロケットの派生型を開発するというスペースXとの契約も結んでいる。 そのためには、SpaceXが軌道上で燃料を補給するための斬新かつ未実証の技術をテストする必要がある。

SpaceXは、Starshipを宇宙に打ち上げる最初の試みは、何よりもまず学習演習であると述べている。 スペースXは、スターベース発射台が今週の試験飛行で大きな損傷を受けていないことを前提として、今後数カ月間のさらなる試験打ち上げに向けて、テキサス州で新しい超重量ブースターとスターシップを組み立てる最終段階に入っている。

「軌道に到達するまでに、ここで数回のキックが必要になるかもしれません。その後、軌道に到達した後、ブースターを元に戻して着陸しなければなりません」とマスク氏は語った。 「船を元に戻して着陸させなければなりません。そして、迅速に再利用するためには、離陸した場所に着陸させなければなりません。なぜなら、この巨大な獣を輸送するのは非常に困難だからです。」

マスク氏は、スペースX社はスーパーヘビーロケットとスターシップロケットを2、3年以内に回収して迅速に再利用できるようにできると考えていると述べた。 同社は最終的にはファルコンロケットファミリーとドラゴン宇宙船を退役させ、スーパーヘビーとスターシップを優先したいと考えているが、ファルコンとドラゴンは2020年代後半まで打上げ乗組員や宇宙ステーションへの貨物輸送などの任務に残ると予想されている。

「これはまさに、何回も飛行機を必要とする非常に長い旅の第一歩のようなものだ」とマスク氏は月曜日に語った。 「Falcon 9 と Falcon 1 の歴史、そして再利用の試みを追いかけてきた人たちにとっては、実際にステージを回復するまでに 20 回近くの試みがあったのではないかと思います。そして、ステージを回復するまでにさらに多くの飛行が必要でした。ロケット全体を再構築する必要がなく、意味のある再利用性が実現しました。」

高さ約500フィートの発射台タワーを通過した後、スーパーヘビーとスターシップはスターベースから東にメキシコ湾を越える軌道に操縦します。 ロケットは 1 分以内に音速と最大空気力学圧力を超え、スターシップは宇宙へ上昇する際の最も過酷な構造負荷に耐えることになります。

マスク氏は、スペースX社が、ブースター7と呼ばれる初の飛行可能な超大型ブースターに、近くのエンジンの故障からエンジンを保護するためのシールドを装備したと述べた。

「これは非常に重要です。なぜなら、33 基のエンジンがあり、そのうちの 1 つが故障した場合、それは手榴弾の箱、本当に大きな手榴弾を持っているようなものだからです」とマスク氏は述べた。

「ブースター 7 の基部には爆風遮蔽と熱遮蔽の両方が施されています。なぜなら、私たちが最初に持っていた遮蔽があまりにも弱すぎることに気づいたからです」とマスク氏は語った。 「私たちはブースター 7 を何度も分解しては元に戻してきました。これは職人技のロケットです。ですから、ただ離陸してブースター 9 (次の飛行にふさわしい超重量ブースター) に移ることだけを望んでいます。」

スーパーヘビーブースターの 33 基のエンジンは飛行開始から 3 分近くで停止し、ブースターステージがスターシップの上段から降下します。 次に、スターシップビークルのラプターエンジンが点火し、空気のない宇宙で初めて点火し、計画された6分半の燃焼を開始して、軌道速度に近い速度まで加速します。

宇宙船の軌道は楕円形、つまり細長い形状で、高点または遠地点が地球上空約 150 マイル (250 キロメートル) にあり、低点または近地点が地球の大気圏の内側の高度にあると予想されています。

打ち上げから約 3 分後にスターシップ車両から分離した後、スーパーヘビーブースターは 33 基のエンジンの一部を再点火して、「ブーストバック」燃焼のためにダウンレンジ速度を打ち消します。 ロケットはメキシコ湾に向かって落下し、海に到達する直前にエンジンの一部に再度点火して、制御された着水に備えて減速するようにプログラムされる。

明日の #Starship の軌道。位置の横の数字は打ち上げ後分です。

打ち上げ後は視界がありません（陸地の上を通過する場合は日光か地球の影になります）が、再突入火球はハワイから見えるでしょう。 pic.twitter.com/EyeJEhvVuD

— マルコ・ラングブルック博士 (@Marco_Langbroek) 2023 年 4 月 16 日

Starship ビークルの両方のステージでは、加熱された酸素とメタンが圧力を供給するためにガス状態で推進剤タンクに戻される自己加圧システムが使用されており、液体酸化剤と燃料がラプター エンジンにスムーズに流れるようにします。 マスク氏は日曜日の夜、スターシップの設計における課題の一つは、加圧ガスがタンク内で液化するほど冷えないようにすることだと述べた。

スターシップは世界中を航行し、フロリダ海峡、大西洋、アフリカ、インド洋、インドネシア、太平洋上空を飛行し、その後ハワイ北部の大気圏に突入します。 スペースXは船の再突入中にデータを収集したいと考えているが、スターシップ船は推進着陸操作を行わないため、無傷で回収されることはない。

スターシップ打ち上げロケットの両ステージは完全に再利用できるように設計されており、飛行ごとに新品の上部ステージが必要となる、スペースXの部分的に再利用可能なファルコン9ロケットやファルコンヘビーロケットから一歩前進している。

超重量ブースターを回収するための SpaceX のコンセプトには、発射塔にある関節式の「箸」アームでブースターをキャッチすることが含まれます。 スターシップはまた、エンジンを使用して大気圏を通って地球に帰還したり、月や火星のような他の惑星の表面に到達したりする予定です。 ただし、最初のスターシップ軌道試験飛行には、回収と再利用の試みは含まれていません。

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