Starshipin viides koelento – lento onnistui erinomaisesti
SpaceX teki sunnuntaina 13. lokakuuta Starship-rakettikokonaisuuden viidennen koelennon. Ja lento oli todella huima: raketin ensimmäinen vaihe, Super Heavy, palasi takaisin laukaisualustalle, tornissa olevat metallivarret nappasivat kiinni raketista ja laittoivat sen takaisin alustalle.
Ihan hullua, mutta samalla nerokasta. Näin raketissa ei tarvita laskeutumisjalkoja ja se saadaan – ainakin periaatteessa – saman tien valmiiksi laukaisupaikalle uutta lentoa varten. Samalla aluksen massasta tulee pienempi, joten taivaalle saadaan laukaistua enemmän tavaraa.
Tällä kerralla lentänyt Super Heavy tuskin nousee ilmaan uudelleen, sillä sitä tutkitaan nyt lennon jälkeen tarkasti. Lisäksi laskeutumisen aikaan moottoritilassa näytti olivan asiaan kuulumaton tulipalo, joka ei haitannut laskeutumista, mutta vaatinee hieman selvittelyä.
SpaceX:n suuri Starship-raketti koostuu kahdesta osasta: on itse Starship-avaruusalus, joka nousee avaruuteen suuren ensimmäisen vaiheen, Super Heavyn työntämänä.
Yhdessä ne ovat yli 120 metriä korkea ilmestys, ja kun Super Heavyn 33 rakettimoottoria käynnistyvät, niin niissä on enemmän työntövoimaa kuin kahdessa aikanaan jättimäisessä Saturn 5 -kuuraketissa. Siis hurja ilmestys, ja sen voin todeta ihan itsekin, kun näin alukset omin silmin viime vuonna Starbasessa, eli SpaceX:n laukaisukeskuksessa Teksasissa.
Jos paikka kiinnostaa enemmän, niin siitä on Tiedetuubin YouTubessa sieltä tekemäni video. Kertauksen vuoksi kuitenkin todettakoon, että Starbase sijaitsee Boca Chicassa, aivan Teksasin eteläkärjessä Meksikon lahden rannalla. SpaceX on rakentanut sinne Starbase-nimisen avaruuskeskuksen ja rakettitehtaan, missä Starshipejä ja boostereita rakennetaan, testataan sekä laukaistaan.
Nyt kyseessä oli Starshipin viides koelento. Aiemmilla lennoilla SpaceX on onnistunut menemään yhä pitemmälle ja lentämään aiempaa paremmin. Kun edellisellä lennolla boosteri, siis ensimmäinen vaihe Super Heavy, onnistui laskeutumaan meren pinnalle ihan parin sentin tarkkuudella haluttuun paikkaan, niin tällä lennolla SpaceX uskalsi yrittää laskeutumista suoraan takaisin laukaisualustalle.
Taustalla on ajatus nopeasta uudelleenkäytetävyydestä. Super Heavy siis laskeutuisi, laitettaisiin takaisin laukaisupaikalle, tarkistettaisiin ja tarvittaessa hieman korjattaisiin, minkä jälkeen uusi Starship nostettaisiin sen päälle, kokonaisuus tankataan ja sitten taas lennetään.
SpaceX haaveilee lennoista kolmen tunnin välein, mutta vielä tässä vaiheessa kannattaa laittaa hieman jarrua ja toivoa, että laukaisuja voisi olla jossain vaiheessa piankin noin kerran viikossa. Sekin olisi jo suoraan sanottuna huimaa, koska Starship voi nostaa avaruuteen 150 tonnia, eli yhtä paljon kuin seitsemän Falcon 9 -rakettia, siis jotakuinkin. Jos Starship ei palaa takaisin alas, vaan on kertakäyttöinen, voisi sen kyydissä olla noin 250 tonnia rahtia.
No, ei mennä vielä noin pitkälle, vaan katsotaan tätä koelentoa.
Lentosuunnitelma
Laukaisu tapahtui klo 7:25 aamulla paikallista aikaa Teksasissa, eli 15.25 Suomen aikaa nyt sunnuntaina iltapäivällä.
Lennojohtajat päättivät noin tunti ja 15 minuuttia ennen laukaisuaikaa tankkauksen aloittamisesta. Nestemäinen metaani ja nestehappi alkoivat virrata silloin niin Starshipiin kuin Super Heavyynkin.
19 minuuttia 40 sekuntia ennen lähtöä rakettimoottoreita alettiin viilentää, jotta superkylmistä ajoaineista ei tullut niihin lämpöshokkia, kun laukaisun hetki koitti.
T – 3 minuuttia 20 sekuntia Starshipin tankit olivat täynnä. Puoli minuuttia myöhemmin Super Heavyn tankit olivat täynnä.
Puolta minuuttia ennen laukaisua päälennonjohtaja antoi lopullisen luvan laukaisuun, koska ongelmia ei ollut. SpaceX on harjoitellut laukaisua ja raketin käsittelyä jo niin moneen kertaan, että tämä alkaa olla jo rutiinia.
Jäähdytysvesi alkoi vyöryä laukaisualustalle viitisen sekuntia ennen lähtöä, moottorien käynnistys alkoi kolmea sekuntia ennen nollaa, ja kun moottorit saivat kerättyä täyden voimansa ja tuottivat enemmän nostovoimaa kuin oli jättiraketin paino, nousi massiivinen kokonaisuus lentoon.
Yllä on lennon profiili, eli tämä viides koelento oli periaatteeltaan kuin neljäs, paitsi että Super Heavy palaisi laukaisupaikalle.
Kun lentoa oli kulunut pari sekuntia päälle minuutin, oli ”Max Q”, eli rakettiin kohdistui suurin aerodynaaminen paine. Se kiisi jo varsin suurella nopeudella, mutta oli vielä varsin matalalla ilmakehässä, missä oli jonkin verran ilmanvastusta.
T – 2 minuuttia ja 33 sekuntia Super Heavyn moottorit sammuivat, paitsi kolme keskimmäistä moottoria. Näin raketin kiihtyvyys ei hiljentynyt kokonaan, jolloin Starshipin irtoaminen raketin päältä onnistui paremmin. Starship sytytti ensin moottorinsa ja irtosi vasta sitten Super Heavystä.
Tätä kutsutaan termillä ”Hot staging” eli moottorit käydessä tehtävä vaiheen irrotus. Näin vaiheiden irrotus tapahtuu siten, että happi ja polttoaine eivät ala hölskyä tankeissaan, kun pieni kiihtyvyys pitää niitä aloillaan.
Super Heavy sytytti sen jälkeen enemmän moottoreita ja kääntyi takaisin kohti laukaisupaikkaa. Ennen kuin jarrutuspoltto alkoi, teki lennonjohto päätöksen: yritetäänkö laskeutumista laukaisualustalle vai ohjataanko raketti turvallisesti mereen?
Koska kaikki oli ok, otettiin suunnaksi laukaisualusta. Tietokoneet tarkkailivat koko ajan raketin tilaa ja lentorataa, mutta päätöksen laskeutumisesta laukaisupaikalle teki lennonjohto, siis ihminen. Tieto päätöksestä piti lähettää komentona raketille.
Kun lentoonlähdöstä oli kulunut vain 6 minuuttia ja 33 sekuntia, syttyi kymmenen rakettimoottoria jarrutuspolttoon. Vauhti alkoi hidastua, raketti lähestyi laukaisualustan tornia, ja pian raketti oli leijumassa tornin vieressä. Se lähestyi tornia, asettui tornissa olevien tukevien metalliottimien, ”Mechazillan”, kohdalle ja ne nappasivat kiinni raketista.
Sitten rakettimoottorit sammuivat ja Super Heavy oli kiinni tornin tukivarsissa. Myöhemmin se jo siirrettiin ja laskettiin laukaisualustalle, paikkaan, mistä se lähti liikkeelle.
Lennon ainoa kummallisuus tapahtui tuossa laskeutumisen aikaan, sillä nähtävästi Super Heavyn rakettimoottorien kohdalla alhaalla oli pieni tulipalo. Se ei haitannut menoa, mutta todennäköisesti ei myöskään ollut suunniteltu. Voi myös olla, että se liittyi Super Heavyn alaosassa olevaan ylimääräisen polttoaineen poistoventtiiliin.
Jännää muuten laskeutumisessa on se, että kun Falcon 9 tekee rakettimoottoreillaan polton ilmakehään saapuessa, niin Super Heavy ei tee sellaista. Falcon 9:n tapauksessa kyse on siitä, että moottorit paitsi hidastavat vauhtia, niin ennen kaikkea niiden kuuma kaasu suojaa rakettia ilmakehän plasmakuumennukselta. Super Heavy sen sijaan putoaa suoraan alas, ja sen moottoritilassa oleva lämpösuoja ottaa vastaan ilmakehän kuumennuksen. Kilpi hehkuikin punaisena selvästi raketissa, kun se tuli alas.
Samaan aikaan kun Super Heavy sorvasi laskeutumistaan lähtöpaikalleen, jatkoi Starship kohti korkeuksia. Sen moottorit sammuivat kohdassa T + 8 minuuttia ja 27 sekuntia. Tuolloin alus oli avaruudessa, mutta ei kiertoradalla, koska rata oli määritelty tarkoituksella sellaiseksi, että se päätyy ilmakehään toisella puolella maapalloa.
Normaalisti avaruudesta takaisin palatessa tehtävää ratapolttoa ei tarvittu, vaan alus alus syöksyi ilmakehään kun lentoa on kulunut noin 48 minuuttia.
Viitisentoista minuuttia myöhemmin ilmakehän kuuma plasma alkoi helliä alusta sen pudotessa alaspäin. Kuten edelliselläkin lennolla, saatiin Starlink-satelliittien kautta uskomattoman hyvää kuvaa ja telemetriatietoja, vaikka usein maahanpaluun aikana yhteys alukseen menee poikki useiden minuuttien ajaksi. Nyt yhteys pätkäisi vain vähäksi aikaa. Starshipin iso koko auttaa tässä, sillä se ikään kuin auraa plasmaan aukon aluksen yläpuolelle, jolloin signaali pääsee taivaalle ja satelliitteihin.
Starship selvisi ilmakehään saapumisen tulipätsistä. Se laskeutui alaspäin mahallaan ja nopeus hidastui ilmakehän tihentyessä korkeuden pudotessa.
Alus käynnisti keskimmäiset rakettimoottorinsa ja heilautti itsensä pystyasentoon juuri ennen laskeutumista. Sitten se laskeutui perä edellä alaspäin meren pinnalle, osui siihen pehmeästi ja samaan tapaan kuin se laskeutuisi normaalisti sitten myöhemmin laukaisualustan tornin luokse samaan tapaan kuin Super Heavy teki nyt. Mereen osuttuaan Starship räjähti, mikä ei ollut lainkaan yllätys. Se oli työnsä tehnyt.
Lento siis onnistui paremmin kuin uskalsin toivoa.
Todennäköisesti SpaceX tekee seuraavan koelennon hyvin pian; he tavoittelevat rutiinia raketin laukaisemisesta, Super Heavyn laskeutumisesta, ja lisäksi toiveena on myös saada Starship laskeutumaan takaisin laukaisupaikalle. Kenties tämä on seuraavan lennon tärkein tavoite.
Rutiini on avainsana. SpaceX on kehittänyt jo tavan tehdä aluksia teollisella tehokkuudella, ja seuraavaksi niitä halutaan lennättää samaan tapaan. Tämä saattaa tapahtua hyvinkin pian, sillä raketteja ja aluksia on valmiina odottamassa.
Kuvat tästä viidennestä koelennosta – kuten aikaisemmistakin – olivat kuin tieteiselokuvista, paitsi että ne olivat totta. Mieleeni tulevat Falcon 9:n ensimmäisten vaiheiden ensimmäiset laskeutumiset noin kymmenen vuotta sitten, jolloin ne olivat kuin scifiä, väläys tulevasta. Ja ne olivatkin, sillä nyt laskeutumiset menevät jo rutiinilla. Onnistuneita laskeutumisia on jo 353 ja alkuvaikeuksien jälkeen epäonnistumisia on ollut hyvin harvoin.
On hyvin todennäköistä, että Super Heavyn ja Starshipin lennot ja laskeutumiset ovat rutiinia jo parin vuoden päästä. Kenties jo aikaisemminkin.
Sunnuntai 13. lokakuuta 2024 oli suuri päivä avaruuslentojen historiassa.
—
Tässä vielä lennon tärkeimmät vaiheet SpaceX:n sivuilta kopioituna:
| 01:15:00 | SpaceX Flight Director conducts poll and verifies GO for propellant load |
| 00:49:50 | Ship fuel (liquid methane) load underway |
| 00:48:40 | Ship LOX (liquid oxygen) load underway |
| 00:40:40 | Booster fuel load underway |
| 00:34:03 | Booster LOX load underway |
| 00:19:40 | Raptor begins engine chill on booster and ship |
| 00:03:20 | Ship propellant load complete |
| 00:02:50 | Booster propellant load complete |
| 00:00:30 | SpaceX flight director verifies GO for launch |
| 00:00:10 | Flame deflector activation |
| 00:00:03 | Raptor ignition sequence begins |
| 00:00:00 | Raptor full throttle |
| 00:00:02 | Lift-off |
| 00:01:02 | Max Q (moment of peak mechanical stress on the rocket) |
| 00:02:33 | Super Heavy MECO (most engines cut off) |
| 00:02:41 | Hot-staging (Starship Raptor ignition and stage separation) |
| 00:02:48 | Super Heavy boostback burn start |
| 00:03:41 | Super Heavy boostback burn shutdown |
| 00:03:43 | Hot-stage jettison |
| 00:06:08 | Super Heavy is supersonic |
| 00:06:33 | Super Heavy landing burn start |
| 00:06:50 | Super Heavy splashdown if no catch attempt |
| 00:06:56 | Super Heavy landing burn shutdown and catch attempt |
| 00:08:27 | Starship engine cutoff |
| 00:48:03 | Starship entry |
| 01:02:34 | Starship is transonic |
| 01:03:43 | Starship is subsonic |
| 01:05:15 | Landing flip |
| 01:05:20 | Landing burn |
| 01:05:34 | An exciting landing! |