Jak zmieniał się projekt Big Falcon Rocket i Big Falcon Spaceship

Projekt nowego systemu transportu SpaceX został po raz pierwszy zaprezentowany w 2016 roku. Od tamtej pory, zarówno pierwszy stopień – booster, jak i drugi stopień – statek kosmiczny, uległy sporym zmianom w wyglądzie i kwestiach technicznych. Co wymusiło zmiany w najważniejszym projekcie firmy, co one oznaczają i jak się przełożą na eksplorację przestrzeni kosmicznej, kiedy system wejdzie już do użytku?

Rozmiar

System transportu SpaceX, czy też Interplanetary Transport System (ITS), jak całość była nazywana w 2016 roku, był znacznie większy od projektu z 2017 roku. Może się wydawać, że firma się przeliczyła i zbudowanie tak ogromnej rakiety jest niemożliwe. Nie jest to do końca prawdą. Tak, zbudowanie ITS w tak krótkim czasie, w jakim SpaceX planuje zbudować BFR i BFS jest raczej niemożliwe i prawdopodobnie pozbawione sensu z ekonomicznego punktu widzenia. Niemniej jednak, zarówno Elon Musk, jak i Gwynne Shotwell zaznaczyli, że w przyszłości powstaną większe wersje rakiety. Podobnie, jak w przypadku Falcona 9. Pierwsza wersja rakiety była znacznie mniejsza oraz posiadała dużo mniejszy udźwig od Falcona 9 Block 5, który jest w użytku obecnie.

Porównanie trzech projektów BFS i BFR – źródło: Mamut

Możemy więc powiedzieć, że zaprezentowany w 2016 roku ITS jest rakietą, którą docelowo chce zbudować SpaceX (z większymi lub mniejszymi zmianami), a obecny projekt BFR i BFS jest systemem, na którego budowę może sobie firma w tej chwili pozwolić. Warto zauważyć, że budowana wersja systemu może ze stosunkową łatwością stać się potężniejszą rakietą. Projekt posiada miejsce na dodatkowe silniki zarówno w pierwszym, jak i drugim stopniu, co zostanie w przyszłości wykorzystane.

I tak, z początkowych 122 metrów wysokości, projekt rakiety zmalał w 2017 roku do 109 metrów, aby w 2018 roku ostatecznie osiągnąć rozmiar 118 metrów wysokości i 9 metrów średnicy w pierwszym stopniu. Jedynie w 2016 roku planowano booster o średnicy 12 metrów. Jak widzimy, rozmiar rakiety nie uległ ostatecznie dużym zmianom, aczkolwiek jej udźwig na powierzchnię Czerwonej Planety zmalał. Dlaczego?

Udźwig

Robert Zubrin twierdzi, że nie potrzebujemy “gwiezdnego niszczyciela”, aby polecieć załogowo na Marsa. To prawda. Załogowa misja mogłaby zostać przeprowadzona przy wykorzystaniu 3-4 rakiet Falcon Heavy za stosunkowo niską kwotę. Problem pojawia się w chwili, kiedy chcemy czegoś więcej niż wbicia amerykańskiej flagi w marsjański grunt. Chcemy, aby ludzkość stała się gatunkiem multiplanetarnym z samowystarczalną kolonią na Marsie.

Dlatego też pierwszy projekt nowego systemu transportu SpaceX zakładał możliwość dostarczenia 450 ton na powierzchnię Czerwonej Planety. Miało być to możliwe dzięki tankowaniu statku na orbicie okołoziemskiej, z którego nie zrezygnowano i wciąż pozwoli wysłać pokaźnych rozmiarów ładunek na Marsa. Mimo to, udźwig statku zmalał z początkowych 450 do 100 ton.

Big Falcon Spaceship po odzieleniu się od Big Falcon Rocket, projekt z roku 2018 – źródło: SpaceX

Po pierwsze, liczba silników w pierwszym i drugim stopniu zmalała. Na prezentacji w 2016 roku przedstawiono booster rakiety z 42 silnikami Raptor oraz drugi stopień z 9 silnikami (3 przystosowanymi do działania w atmosferze oraz 6 w próżni). Wersja z zeszłego roku zakładała wykorzystanie 31 silników Raptor w pierwszym stopniu i 6 silników (4 próżniowe i 2 atmosferyczne w drugim). Ostatecznie zdecydowano, że w pierwszym stopniu pozostanie 31 silników (być może z możliwością rozszerzenia do 42 w przyszłości) oraz 7 silników Raptor w drugim stopniu. Co zaskakujące, przystosowane będę one do działania w atmosferze, a nie w próżni.

Zdecydowano się na taki ruch, ponieważ SpaceX widocznie zależy na możliwie wczesnym uruchomieniu nowego systemu transportu. Brak silników przystosowanych do działania w próżni obniża udźwig statku, ale wciąż umożliwia wysłanie ponad 100 ton, czy też 100 osób na Marsa. Nie oznacza to, że Raptor Vacuum nie powstanie. Elon Musk poinformował, że w drugim stopniu znajduje się miejsce na dołożenie silników przystosowanych do działania w próżni. Powinniśmy się spodziewać, że w przyszłości (po kilku udanych lotach na Marsa lub nawet wcześniej) ujrzymy Big Falcon Spaceship z jeszcze większym udźwigiem na Czerwoną Planetę.

Wpływ na udźwig mają również dodatkowe skrzydła, których w oryginalnym projekcie nie było. Są one jednak niezbędne do efektywnego i bezpiecznego wejścia w atmosferę ziemską. Ich obecny projekt sprawia, że zostaną one wykorzystane nie tylko jako elementy aerodynamiczne pojazdu, ale również nogi, na których będzie lądował statek.

Mniejsze, równie istotne zmiany

Z mniejszych, ale znaczących zmian, ciśnienie w komorze spalania silników zostało zwiększone z planowanych w zeszłym roku 250 do około 300 bar zapowiadanych w roku 2016. Ich ciąg to ponad 1700 kN. Ładowność drugiego stopnia została zwiększona z 825 metrów sześciennych do 1000 metrów sześciennych.

Statek otrzymał również ruchome lotki w przedniej części statku oraz ruchome skrzydła w tylnej części, które umożliwią lepszą kontrolę nad pojazdem w ziemskiej atmosferze. O ile w poprzedniej wersji obecne było skrzydło w tylnej części statku, tak ruchome lotki w przedniej części są nowością. Co ciekawe, trzecie skrzydło (umiejscowione na grzbiecie BFS) jest trzecią nogą pojazdu i nie pełni żadnej roli podczas startu czy lądowania.

Wizualizacja z 2016 roku przedstawiająca Interplanetary Transport System na powierzchni Enceladusa – źródło: SpaceX

Pierwsza wersja systemu transportu SpaceX nie zawierała żadnych skrzydeł oprócz lotek sterujących na pierwszym stopniu rakiety. Potężne nogi były wysuwane z wnętrza drugiego stopnia. Być może zdecydowano, że ich masa będzie zbyt wielka i lepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie skrzydeł pełniących jednocześnie funkcję nóg pojazdu.

Bardziej wizualną niż ważną z technicznego punktu widzenia zmianą jest powrót przeszklonego przodu BFS, zaprezentowanego w wersji z 2016 roku. W wersji z 2017 roku, statek posiadał dużo małych i dwa podłużne okna. Tegoroczna wersja została zaprezentowana z wieloma małymi i jednym dużym oknem na przodzie.

 

Źródło: SpaceX

Bartosz Mejer Administrator
Popularyzator sektora kosmicznego w Polsce. Udzielam się głównie na tematy załogowej eksploracji kosmosu, kolonizacji Marsa oraz nowinek astrofizycznych.
1