mini|Fra oppskytingen 20. april 2023.SpaceX Starship er et fullt gjenbrukbart, totrinns rakettsystem under utvikling av det amerikanske romfartsselskapet SpaceX. Systemet er utviklet for å frakte mennesker og last til lav jordbane, månen, Mars og andre destinasjoner i solsystemet, og er planlagt å etterfølge selskapets Falcon 9 og Falcon Heavy raketter.
Starship består av bæreraketten Super Heavy, som utgjør første trinn, og romfartøyet Starship, som fungerer som andre trinn. Begge trinn drives av Raptor motorer som benytter flytende metan og flytende oksygen som drivstoff, og er konstruert for å kunne returnere til oppskytningsområdet og lande vertikalt for gjenbruk. Etter at romfartøyet er satt i bane, fungerer det som et selvstendig romfartøy for transport av mannskap og last. Oppdrag utenfor jordbane vil kreve drivstoffylling i bane.
Starship er en del av SpaceX’ program for utvikling av gjenbrukbare oppskytningssystemer. En bemannet variant, Starship HLS, utvikles for NASA som en del av Artemis-programmet, hvor den er planlagt brukt som månelandingsfartøy. Utviklingen følger en trinnvis og iterativ prosess med et stort antall prototyper og testflygninger. Den første fullskala testflygningen fant sted 20. april 2023.
Beskrivelse Når Starship er satt sammen og fulltanket, har raketten en masse på om lag tonn, Raketten har en diameter på ni meter og en høyde på 121,3 meter.
Starship er utviklet med mål om å være et fullt gjenbrukbart rakettsystem for å redusere kostnadene ved oppskytninger. Systemet består av første trinn, Super Heavy, og andre trinn, Starship, som drives av Raptor og Raptor Vacuum motorer.
Skrogene til begge raketttrinnene er laget av rustfritt stål og fremstilles ved å stable og sveise sylindere av rustfritt stål. Sylindrene er 1,83 meter høye og har en godstykkelse på 3,97 millimeter.
Kuppelformede skott inne i romfartøyet skiller metan- og oksygentankene fra hverandre. SpaceX har oppgitt at Starship, i sin «grunnleggende gjenbrukbare utforming», vil kunne frakte 100–150 tonn nyttelast til lav jordbane og 27 tonn til geostasjonær overføringsbane.
Super Heavy Super Heavy var opprinnelig 71 meter høy i Block 1 og Block 2 konfigurasjonen, som begge er tatt ut av bruk, mens Block 3 versjonen er 72,3 meter høy. Den har en diameter på ni meter og består av fire hovedseksjoner. Nedenfra og opp er disse motorseksjonen, tanken for flytende oksygen, tanken for flytende metan og mellomtrinnsseksjonen.
Tanker Super Heavy har to kryogene drivstofftanker, adskilt av et felles kuppelformet skott, en konstruksjonsløsning som også ble benyttet på de øvre trinnene av Saturn V. Etter Starships andre testflygning ble skottet endret til en mer elliptisk form, noe som medførte en mindre endring i tankkapasiteten. Hver tank er innvendig forsterket med om lag 74 langsgående avstivninger.
Tankene rommer til sammen tonn drivstoff, fordelt på om lag tonn flytende oksygen og 700 tonn flytende metan. Drivstoffet føres til motorene gjennom et sentralt fordelingsrør. På Block 3 ble dette røret gjort betydelig større for å muliggjøre raskere og mer pålitelige manøvrer samt samtidig oppstart av alle motorene. Block 3 har også to hurtigkoblinger for påfylling av drivstoff, én for flytende oksygen og én for flytende metan, mot én på tidligere versjoner.
Oksygentanken avsluttes ved rakettens motorfeste, der de tretten innerste motorene er montert, mens de tjue ytterste er festet til en ring rundt motorseksjonen. Konstruksjonen leder samtidig metan og oksygen fram til motorene. Fra Booster 10 ble det også innført større filtre i drivstoffsystemet. Under landingen forsynes de tretten innerste motorene med flytende oksygen fra en egen reservetank. På Booster 15 ble kapasiteten i denne reservetanken økt ved hjelp av flere tilleggstanker.
Fra og med Booster 7 har oksygentanken fire langsgående aerodynamiske utbygg. Disse bidrar til løft under nedstigningen og rommer også batterier, komposittbeholdere med høyt trykk til oppstart av motorene og karbondioksidtanker til brannslokkingssystemet.
Motorer miniatyr|En Raptor 1 rakettmotor klar for transport utenfor SpaceXs anlegg i Hawthorne i California. Super Heavy drives av 33 Raptor motorer. På Block 1 er motorene plassert i et eget skjermet motorrom. Til Starships første flygning i 2026 oppgraderte SpaceX motorene fra Raptor 2 til Raptor 3. Motorrommet monteres først etter at motorene er installert, og bæreraketten er derfor om lag tre meter kortere før motorinstallasjonen. De 20 ytterste motorene er arrangert i en ring og er fastmonterte.
For å redusere vekten startes de 20 ytterste Raptor 2 motorene ved hjelp av bakkeutstyr på oppskytningsplattformen og kan ikke tennes på nytt under flygningen. På Raptor 3 kan alle de 33 motorene tennes på nytt. På Raptor 2 er de tretten innerste motorene utstyrt med dysejustering og brukes ved motorbrenning for retur mot oppskytningsområdet og ved landingen. Etter Starships første testflygning ble det hydrauliske systemet for dysejustering erstattet med et elektrisk system, noe som gjorde hydraulikkaggregatene overflødige. Den samme endringen ble innført på Starships andre trinn etter den andre testflygningen. Under oppstigningen og returbrenningen henter motorene drivstoff fra hovedtankene, mens flytende oksygen under landingen hentes fra en egen reservetank.
Etter den første testflygningen ble også motorrommet oppgradert for bedre å isolere enkeltmotorer ved en eventuell motorfeil, samtidig som brannslokkingssystemet ble forbedret. Bakerst på bæreraketten finnes atten utluftingsåpninger som antas å være tilknyttet de 20 ytterste motorene, mens de innerste motorene ventilerer direkte ned under oppskytningsplattformen.
Raptor benytter en fullstrøms trinnvis forbrenningssyklus med oksygen- og metanrike turbopumper. Før 2014 var bare to rakettmotorer med fullstrøms trinnvis forbrenningssyklus blitt testet: Det sovjetiske RD-270 prosjektet fra 1960-årene og Aerojet Rocketdynes Integrated Powerhead Demonstrator fra midten av 2000-årene. For å øke ytelsen benytter motorene underkjølt drivstoff og oksidasjonsmiddel, noe som øker tettheten og massestrømmen gjennom motoren.
Block 1 versjonen av Super Heavy, som var i bruk til november 2024, utviklet en samlet skyvekraft på 73,5 MN, litt over dobbelt så mye som første trinn på Saturn Vs første trinn. For Block 3 er skyvekraften forventet å øke til 80,8 MN, og for den planlagte Block 4 versjonen til 98,1 MN.
Når motorene er avslått i den øvre atmosfæren, styres bæreraketten av kaldgassdyser som benytter gjenværende drivstoffgass fra tankene. Fire ventiler er plassert i mellomtrinnsseksjonen, mens ytterligere ventiler er plassert rett under det felles kuppelformede skottet og peker skrått ned mot motorene.
Block 3 har et oppdatert nedre kuppelformet skott med metalliske varmebeskyttelsesfliser.
Mellomseksjon
Mellomseksjonen er utstyrt med fire elektrisk styrte grid fins (gitterfinner) av rustfritt stål, som brukes til å styre bæreraketten under nedstigningen. Gitterfinnene holdes utslått også under oppstigningen for å redusere vekten ved å unngå et innfellingssystem.
Mellom gitterfinnene er det festepunkter som brukes både når bæreraketten løftes og når den fanges av oppskytningsplattformens tårn («Mechazilla») Den første vellykkede innfangingen fant sted 13. oktober 2024 under Starships femte testflygning, da Booster 12 ble fanget av tårnet.
Etter den første testflygningen ble mellomseksjonen forlenget med en ventilert seksjon for å muliggjøre hot staging, der romfartøyet Starship tenner motorene før de to trinnene skilles. Den ventilerte seksjonen beskytter toppen av Super Heavy mot eksosen fra Starships motorer. Fra og med Booster 11 ble denne seksjonen frikoblet etter motorbrenningen for retur mot oppskytningsområdet for å redusere massen under nedstigningen.
På Block 3 er mellomseksjonen integrert i metantanken, og antallet gitterfinner er redusert fra fire til tre. De nye gitterfinnene er om lag 50 % større og er plassert lavere på raketten for å redusere varmepåkjenningen under hot staging. De fungerer også som innfangingspunkter for oppskytningsplattformens tårn.
Starship venstre|miniatyr|Diagram av den interne oppbygningen til et Starship av Block 1. Styreflatene er ikke vist: de bakre styreflatene er plassert nederst (til venstre i denne orienteringen), mens de fremre er plassert øverst (til høyre). Block 2 versjonen av Starship er 52,1 meter høy og ni meter i diameter, og består av fire hovedseksjoner: motorseksjonen, oksygentanken, metantanken og lasterommet. Block 1 hadde samme grunnleggende oppbygning, men var 50,3 meter høy. Elon Musk oppga i 2021 at romfartøyet har en tørrmasse på om lag 100 tonn.
Den vindsiden av romfartøyet er beskyttet av et varmeskjold som består av rundt 18 000 sekskantede, svarte varmebeskyttelsesfliser av silikabasert materiale. Flisene er konstruert for å tåle temperaturer på opptil 1 400 °C under gjeninnflyging i atmosfæren, og varmeskjoldet er utviklet for gjentatt bruk med begrenset behov for vedlikehold mellom flygningene.
Etter den fjerde testflygningen innførte SpaceX et sekundært ablativt beskyttelseslag under deler av varmeskjoldet. Løsningen ble først tatt i bruk på styreflatene under den sjette testflygningen, og senere videreutviklet på etterfølgende fartøyer.
Lasterom miniatyr|Fremre styreflate på en suborbital Starship-prototype Lasterommet omfatter neseseksjonen, headertankene, de fremre styreflatene og nyttelastsystemet. Headertankene er plassert i neseseksjonen og inneholder drivstoff og oksidasjonsmiddel som brukes under landingsbrenningen.
Starship er utviklet med et nyttelastsystem kjent som «PEZ-dispenseren», som brukes til å sette ut Starlink satellitter i lav jordbane. Systemet ble installert på fartøy S24, men ble først tatt i operativ bruk under den tredje testflygningen. Dispenseren er montert i den fremre delen av fartøyet og skyver satellittene ut én om gangen gjennom en lasteluke som åpnes innover i lasterommet.
Styreflater Starship styrer gjeninnflygingen ved hjelp av fire styreflater: To bakre styreflater montert ved motorseksjonen og oksygentanken, og to fremre styreflater på lasterommet. Ifølge SpaceX erstatter styreflatene behovet for vinger og haleplan, reduserer drivstofforbruket ved landing og gjør det mulig å lande på himmellegemer uten rullebaner. Hengslene er beskyttet av aerodynamiske deksler for å hindre skader under gjeninnflyging.
De fremre styreflatene fikk skader under testflygningene 4, 5 og 6, og under den fjerde testflygningen gikk store deler av varmebeskyttelsen tapt. Fra og med Block 2 ble de fremre styreflatene flyttet lenger mot lesiden av fartøyet og gjort tynnere. Endringen skulle redusere tendensen til at fartøyet vippet nesen opp når styreflatene var innfelt, samtidig som den reduserte den aerodynamiske og termiske belastningen på styreflatene under gjeninnflyging.
Versjoner +YtelsesdataBlock1234Nyttelast til bane (t)1535100200Drivstoff, Super Heavy (t)3 2503 6504 050Drivstoff, Starship (t)1 2001 5001 6002 300Skyvekraft ved oppskyting, Super Heavy (tf, tonnkraft)7 5008 24010 000Skyvekraft ved oppskyting, Starship (tf, tonnkraft)1 2501 4001 6002 700Antall havnivåmotorer3Antall vakuummotorer36Høyde, Super Heavy (m)7172,381Høyde, Starship (m)50,352,161Total høyde (m)121,3123,3124,4142 Den 4. april 2024 ga Elon Musk en oppdatering om Starship ved Starbase, hvor han introduserte tre versjoner av Starship: den eksisterende Block 1, samt de nye Block 2 og Block 3. Block 1 Block 1 ble benyttet fra den første integrerte testflygningen i 2023 til og med testflygningene 5 og 6, etter de innledende testflygningene i 2020 og 2021. Deretter ble versjonen tatt ut av bruk.
Block 2