Starship è un vettore spaziale riutilizzabile super pesante in fase di sviluppo da parte di SpaceX. Con un'altezza di e una massa al decollo di , è il razzo vettore più alto e potente mai costruito dall’uomo (superando addirittura il Saturn V usato per il Programma Apollo), progettato per essere completamente riutilizzabile e abbattere drasticamente i costi di accessibilità allo spazio. Una volta completamente operativo, entrambi gli stadi verranno recuperati dopo ogni volo, per poter essere riutilizzati al lancio successivo.
Starship è composto da due stadi di accensione, rispettivamente dal booster Super-Heavy e dal secondo stadio Starship come veicolo spaziale autonomo per il trasporto di equipaggio e carico in orbita. Entrambi gli stadi del razzo sono spinti dai motori Raptor, alimentati da ossigeno e metano liquidi in un ciclo a combustione stadiata ad alto rendimento. Dopo aver completato il volo, entrambi gli stadi del razzo sono riutilizzati, incluso il primo stadio Super-Heavy che verrebbe recuperato dai due bracci di cattura della torre di lancio, Mechazilla.
Si prevede che Starship abbia una capacità di carico utile di in orbita terrestre bassa nella configurazione completamente riutilizzabile e di 250 t se non riutilizzato. Starship dovrebbe essere rifornito di carburante in orbita prima di viaggiare verso destinazioni che richiedono manovre orbitali e quantità di propellente maggiori, come la Luna e Marte. Le applicazioni a breve termine proposte per Starship includono l'invio di astronauti e grandi satelliti in orbita terrestre, la costruzione della costellazione satellitare Starlink, l'esplorazione della Luna (Starship Human Landing System) e la colonizzazione di Marte.
Starship ha effettuato sei voli di test, chiamati Integrated Flight Test (ITF) nel 2023 e 2024.
Il programma di sviluppo di Starship segue un approccio iterativo e incrementale, che prevede la rapida costruzione, collaudo e di ottimizzazione dei prototipi, includendo test statici e di volo a bassa e alta quota.
La nomenclatura I frequenti cambi di nome del veicolo spaziale hanno creato spesso confusione. Nel 2005 SpaceX ha usato il termine "BFR" per descrivere il futuro razzo per Marte, indicando che l'obiettivo del vettore era riuscire a portare 100 tonnellate in orbita, ma anche che non si sapeva ancora come pagare lo sviluppo. A partire a metà 2013, SpaceX si riferiva sia all'architettura della missione sia al veicolo con il nome di Mars Colonial Trasporter. Al momento della rivelazione del design di 12 metri di diametro, a settembre 2016, SpaceX aveva già cominciato a riferirsi all'architettura generale con il nome di Interplanetary Transport System.
A ottobre 2016, in una risposta pubblicata durante un Q&A su Reddit, Musk affermò:
Durante la presentazione della nuova architettura al Congresso astronautico internazionale (IAC) in Adelaide, Australia del 2017, Musk affermò che si stava «seriamente pensando di chiamarlo BFR». Il BFR fu chiamato, informalmente dai media e internamente a SpaceX, Big Fucking Rocket. La navicella, per un periodo tra il 2017 e il 2018, fu indicata con il termine "BFS".Big Falcon Spaceship
In un tweet pubblicato a novembre 2018, Musk comunicò il cambio di nome definitivo, passando da BFR a Starship, specificando che con quest'ultimo termine ci si riferisse sia alla navicella che all'architettura complessiva, mentre il booster sarebbe stato chiamato Super Heavy.
Storia
Nel 2007, Elon Musk si prefissò l'obiettivo personale di dare il via all'esplorazione e alla colonizzazione di Marte. Alcune informazioni sull'architettura della missione vennero rivelate tra il 2011 e il 2015, dichiarazioni secondo le quali i primi coloni sarebbero arrivati su Marte non prima della metà degli anni '20. Con tale obiettivo, nell'ottobre del 2012, Musk anticipò un piano per costruire un secondo lanciatore riutilizzabile, con capacità nettamente superiori a quelle del Falcon 9 e del Falcon Heavy. Il nuovo veicolo doveva essere, secondo Musk, «un'evoluzione del Falcon 9 [...] ma più grande del Falcon 9». Nello stesso anno, SpaceX aveva avviato lo sviluppo del motore Raptor, a supporto del nuovo lanciatore.
A partire dal 2014, Elon Musk rivelò diverse informazioni riguardo allo sviluppo del nuovo sistema di lancio, dichiarando che sarebbe stato in grado di ospitare un equipaggio di 100 persone e con la capacità di carico di 100 tonnellate, con un diametro di 10 metri. A settembre 2016, al 67º incontro annuale del Congresso astronautico internazionale, Musk svelò dettagli sostanziali di un progetto di un veicolo di trasporto molto grande, di 12 metri di diametro e 122 metri di altezza, chiamato "Interplanetary Transport System" (ITS) e ideato per il trasporto interplanetario. Nell'occasione, Musk informò riguardo all'intenzione di lavorare su una tecnologia per il rifornimento in orbita della navicella, in modo da alleggerire il carico in fase di lancio e aumentare considerevolmente la capacità di carico. A settembre 2017, al 68º incontro del Congresso, SpaceX presentò la nuova architettura del veicolo che si iniziò a chiamare BFR (Big Falcon Rocket). Il nuovo design prevedeva un diametro di 9 metri e una lunghezza complessiva ridotta a 106 metri, con una piccola ala a delta posteriore e dei flap per controllare il beccheggio e il rollio. Così come per la versione precedente, furono descritte tre versioni della navicella: BFS cargo, BFS tanker, e BFS crew. Inoltre, il BFR fu anche ipotizzato per il trasporto di merci e persone in collegamenti tra punti diversi della Terra, in un tempo inferiore ai 90 minuti.
L'ambizioso obiettivo nel 2017 era mandare le prime due missioni di carico su Marte nel 2022, con lo scopo di «verificare le risorse d'acqua e identificare i pericoli» contemporaneamente a mettere «l'infrastruttura per l'alimentazione, per l'attività mineraria, e per il supporto vitale» sul posto per i futuri voli, seguite da quattro navi nel 2024, due con equipaggio e due con attrezzatura e provviste aggiuntive aventi lo scopo di preparare una struttura di produzione di propellente. Durante una conferenza tenuta alla sede di SpaceX a Hawthorne a settembre 2018, Elon Musk mostrò un ulteriore aggiornamento del design del BFR e annunciò il progetto dearMoon, una missione privata sponsorizzata da Yūsaku Maezawa con altri artisti, di circumnavigazione lunare, programmata per il 2023.
In un tweet pubblicato a novembre 2018, due mesi dopo l'aggiornamento sul design, Musk comunicò il definitivo cambio di nome dell'architettura: Starship sarebbe stato sia il nome complessivo che della navicella, mentre Super Heavy per il primo stadio (il booster) «necessario per uscire dalla gravità terrestre (non per altri pianeti o lune)».
L'intenzione iniziale della compagnia era quella di realizzare Starship nel sito di Los Angeles ma il sito fu, tuttavia, completamente smantellato ad aprile 2019 in seguito alla decisione di concentrare le attività a Boca Chica, in Texas e a Cocoa, in Florida.
A gennaio 2019 viene confermato che la Starship non sarebbe stata più realizzata in fibra di carbonio ma in una particolare lega di acciaio inossidabile, adducendo motivazioni legate alla resistenza, all'economicità e alla facilità di lavorazione del materiale. A partire dall'estate del 2019 presero il via i collaudi nel sito di Boca Chica, con un prototipo in scala ridotta denominato Starhopper. A settembre dello stesso anno, durante un evento pubblico nello stabilimento texano, Musk mostra il prototipo della Starship Mk1, annunciando aggiornamento sul design e sulla portata del carico ipotizzato a circa iniziali, con l'obiettivo di raggiungere con il passare del tempo. Dopo il cedimento dovuto a test di pressione della Mk1, SpaceX decide di sospendere la realizzazione della Mk2, all'epoca in corso a Cocoa, in Florida, e passare direttamente alla Mk3, che viene rinominata SN1 per sottolinearne l'evoluzione delle tecniche di costruzione: gli anelli di acciaio diventano più alti, per ridurre i punti critici. Questo passaggio determina il relativo stop alle attività di costruzione dello Starship nel sito in Florida, che da quel momento sarebbero state completamente trasferite a Boca Chica. Vari test furono condotti per tutto il 2020, con la rapida costruzione di prototipi. Il 9 dicembre 2020, il prototipo SN8, dopo essere stato il primo prototipo completo e ad effettuare un test di accensione statica con tre Raptor contemporaneamente, effettuò un volo suborbitale di prova di dimostrando con successo la capacità di decollo, salita, trasferimento di propellente, l'esecuzione della manovra di capovolgimento e il preciso controllo dei flap per l'atterraggio. Tuttavia, la bassa pressione all'interno del serbatoio di testa durante l'accensione dei motori, comportò un'eccessiva velocità di discesa e l'esplosione del veicolo a contatto con il suolo. Il test fu considerato ampiamente positivo, permettendo la raccolta di numerosi dati per i test successivi.
Tecnologia La Starship è un lanciatore completamente riutilizzabile per carichi super-pesanti, costruito con l'obiettivo di ridurre i costi per tonnellata dei lanci in orbita terrestre bassa (, LEO) e dei trasporti tra destinazioni oltre l'orbita terrestre (beyond Earth orbit, BEO).
Il razzo, costruito interamente in acciaio inossidabile per facilità ed economicità di utilizzo, sarà composto da due parti: un primo stadio booster, chiamato Super Heavy e un secondo stadio con integrata sezione con payload, chiamato Starship. Entrambi gli stadi sono progettati per essere completamente riutilizzabili, con entrambi i veicoli che atterreranno direttamente sulla torre di lancio. Entrambi usano l'atterraggio retropropulsivo e le tecnologie per lanciatori riutilizzabili sviluppati in precedenza da SpaceX. L'insieme di Starship-Super Heavy sarà alto , cioè più alto della Statua della Libertà ed una volta operativo sarà il veicolo spaziale più grande e potente che abbia mai volato.
Stadi del razzo Super Heavy (booster)
Super Heavy è il primo stadio o stadio booster, che forma la parte inferiore del razzo. Il booster è alto 70 m, largo 9 m e ospita fino a trentatré motori Raptor ottimizzati per il livello del mare. Il gruppo motore è composto da un anello interno di tre motori, circondato da dieci nell'anello centrale e venti nell'anello esterno. I motori nell'anello interno e centrale possono sterzare o spingere il controllo vettoriale, mentre quelli esterni sono fissi. Collettivamente, producono 72 MN (16.000.000 lbf) a piena potenza, più del doppio del Saturn V.
I serbatoi del booster possono contenere 3.600 t (7.900.000 lb) di propellente, costituiti da 2.800 t di ossigeno liquido e 800 t di metano liquido. Super Heavy immagazzina anche 280 L di fluido idraulico per le sue operazioni. Si stima che Super Heavy abbia una massa a secco compresa tra le 160 t e le 200 t, con i serbatoi che pesano 80 t.
Il booster è dotato di quattro alette a griglia per il controllo d'assetto, ognuna delle quali ha una massa di 3 t. Le alette sono distanziate in modo non uniforme per consentire al booster di ottenere un maggiore controllo del beccheggio e possono ruotare solo sull'asse di rollio. L'orientamento del booster può essere controllato mediante propulsori a gas freddo, alimentati con propellente evaporato all'interno dei serbatoi. La separazione del booster dal veicolo spaziale viene effettuata dai motori Raptors dopo il rilascio dei fermi.
Starship (navicella)
Starship è il secondo stadio completamente riutilizzabile, che forma la parte superiore del razzo. La navicella è alta 50 m e ha una massa a secco inferiore a 100 t. Il volume del carico utile dell'astronave è di circa 1.000 m3, più grande del volume pressurizzato della Stazione spaziale internazionale di 80 m3.