Starship, największa i najpotężniejsza rakieta w historii, znów eksplodowała
Zbudowany ze lśniącej w słońcu nierdzewnej stali, z dodającymi smukłej sylwetce gracji symetrycznymi statecznikami, Starship wygląda jak rakieta z wizji ilustratorów książek sprzed stulecia, tak właśnie wyobrażających sobie podbój kosmosu. To niejedyna zbieżność. Tak jak statki kosmiczne z dawno pożółkłych kart powieści SF, Starship jest rakietą wielokrotnego użytku. Nawet jej pierwszy człon, odłączany w trakcie lotu po zużyciu paliwa, ląduje samodzielnie we wskazanym miejscu, dzięki czemu może być wykorzystany ponownie. To olbrzymi walor – znacząco zmniejsza się koszt wynoszenia ludzi i sprzętu na orbitę.
Wszystko w tej stworzonej z oszałamiającym rozmachem konstrukcji jest wyjątkowe i bezprecedensowe. Starship to największa i najpotężniejsza rakieta w historii (z olbrzymim marginesem przewagi nad konkurencją). Przygotowana do startu, zatankowana płynnym tlenem i metanem waży pięć tysięcy ton. Wysoka na 121 m, ustawiona obok nowojorskiej Statuy Wolności górowałaby nad nią aż o 28 m. Nawet najnowsza, opracowana przez NASA z myślą o powrocie na Księżyc, rakieta SLS (Space Launch System) wydaje się przy niej anemicznym reliktem ery von Brauna i Korolowa, pionierów astronautyki niemieckiej, amerykańskiej i radzieckiej. 33 silniki Raptor pierwszego członu Super Heavy zapewniają Starshipowi niemal dwukrotnie większą siłę ciągu. Stworzona przez firmę Elona Muska SpaceX rakieta może wynieść na orbitę 150 ton ładunku (w planach do 250 ton), jest w niej miejsce dla stu osób. A wszystko po to, by umożliwić kolonizację Marsa. Musk deklaruje, że pierwsi ludzie wylądują Starshipem na Czerwonej Planecie już w 2029 r.
Stworzenie takiego monstrum i oderwanie go od Ziemi oznacza jednak monstrualne wyzwania, z jakimi przemysł kosmiczny dotąd nie musiał się mierzyć.
Armagedon nad Rio Grande
Christopher Basaldú, mieszkaniec Brownsville w południowym Teksasie, wiedział, że pierwszy testowy lot rakiety Starship będzie wydarzeniem, którego nie sposób przeoczyć. Mimo to był zaskoczony, gdy pół roku temu, rankiem 20 kwietnia, usłyszał, jak w dach jego domu uderza grad kamieni. Basaldú mieszka bowiem niemal 30 km od bazy SpaceX w Boca Chica. Budynki zaczęły drżeć, budząc domowników, ale mieszkańcy Brownsville i tak mogą się cieszyć, że nie podzielili losu pechowców z terenów położonych znacznie bliżej miejsca startu rakiety Starship. Port Isabel, małe miasteczko na północny zachód od Boca Chica, zostało pokryte pyłem, jakby przeszła nad nim burza piaskowa. Julio Martinez, właściciel tamtejszej restauracji, mówi, że płyty sufitowe w lokalu spadały jak podczas trzęsienia ziemi.
Inżynierowie SpaceX wiedzieli, że gigantyczna siła potrzebna do poderwania z Ziemi najcięższej rakiety w historii spowoduje bezprecedensową falę uderzeniową. Nawet oni jednak, jak się zdaje, nie przewidzieli ogromu zniszczeń. Moment startu spowitej w chmurze ognia i dymu rakiety przypominał eksplozję gigantycznej paliwowej car-bomby. Rozedrgany obraz kamery, która zarejestrowała ścianę spalin pochłaniającą samotną palmę, przywodził na myśl historyczne nagrania z atolu Bikini, gdzie USA detonowały ładunki nuklearne. Kawałki gruzu ze strzaskanej siłą ciągu silników Raptor betonowej platformy startowej zniszczyły sprzęt fotograficzny i kamery ustawione w rzekomo bezpiecznej odległości, uszkodziły wozy transmisyjne telewizji. Wraz z falą uderzeniową i żarem zdewastowały cenną infrastrukturę bazy (żar, jak później ustalono, doprowadził też do ruiny system sterowania rakietą). W pobliskim lesie wybuchł pożar.
SpaceX wybudował Starbase, swoje centrum lotów kosmicznych, na jednym z najbardziej na południe wysuniętych terenów USA. Blisko granicy z Meksykiem, którą wyznacza rzeka Rio Grande, i – tak jak NASA – tuż przy Zatoce Meksykańskiej, w której wodach utonęło bezpiecznie już wiele szczątków statków kosmicznych. To dla platformy startowej rakiet znakomita lokalizacja, bo im bliżej równika, tym łatwiej oderwać je od Ziemi. Pozostaje pytanie, jakim cudem Elon Musk zdobył pozwolenie na start w obszarze ziemi świętej dla plemienia Carrizo/Comecrudo, w bliskim sąsiedztwie rezerwatów przyrody. Nawet centrum NASA, w Houston, jest położone wyżej na północ.
Pierwszy lot testowy Starshipa zaczął się od awarii kilku silników Raptor, które nie odpaliły przy starcie lub przestały działać chwilę później. Mimo to dzięki sile ciągu pozostałych 28 Raptorów rakieta planowo pięła się w górę. Po 2 min i 49 sekundach od startu Super Heavy powinien wyłączyć silniki i odłączyć się od członu głównego rakiety. Odtąd Starship miał już lecieć samodzielnie, pchany odrzutem swoich sześciu Raptorów. Do separacji jednak nie doszło. Lot, który mógł trwać ponad półtorej godziny, zakończył się po 3 min i 59 sek. Wysłane z Ziemi polecenie detonacji zniszczyło jednocześnie oba człony rakiety.
Mimo to dziewiczy lot Starshipa został uznany za sukces. Rakieta minęła bowiem bezpiecznie punkt max-q, gdzie oddziaływają na nią największe siły. SpaceX udowodnił, że konstrukcja Starshipa umożliwia mu bezpieczny lot na orbitę, a stanowisko w Boca Chica – mimo zdemolowanego betonowego podłoża – może przetrwać kataklizm, jakim jest start takiego monstrum.
Aplauz po ośmiu minutach
W ciągu kilku miesięcy, które minęły między pierwszym a drugim lotem testowym Starshipa 18 listopada, SpaceX ciężko pracował nad eliminacją wykrytych usterek. Całkowicie przeprojektował platformę startową, zamontował na podłożu w miejscu startu rakiety grubą stalową płytę z otworami na pompowaną pod dużym ciśnieniem wodę. Ten system chłodzenia, a zarazem ochronną kurtynę wodną, Elon Musk porównał do odwrotnie zamontowanej głowicy prysznicowej. Jak wynika z relacji, urządzenie zdało egzamin. Co prawda domy w okolicznych miejscowościach znów wpadły w drżenie – z tym nic się zrobić nie da – ale udało się uniknąć krytycznych zniszczeń, deszczu gruzu i opadów pyłu.
Inżynierowie SpaceX przeprojektowali Super Heavy, pierwszy człon Starshipa, dzięki czemu tym razem zadziałały od razu wszystkie 33 silniki Raptor, a w czasie lotu żaden z nich nie uległ awarii. Wyposażyli też rakietę w zupełnie nowy element na styku obu członów, zwany „gorącym pierścieniem pośrednim”, który miał ułatwić bezproblemową ich separację. Jest to faza lotu o tyle skomplikowana, że silniki drugiego stopnia rakiety zaczynają pracować, zanim jeszcze odłączy się od niego stopień pierwszy, Super Heavy. I tym razem separacja przebiegła bezproblemowo. Niezwykłe jest to, że tak radykalna innowacja inżynieryjna została zaprojektowana i wykonana w ciągu zaledwie półrocza, z ostatecznym sukcesem. W realiach NASA zajęłoby to lata.
Nie wszystko jednak poszło zgodnie z planem. Super Heavy, zamiast po oddzieleniu się od głównego członu rakiety bezpiecznie wylądować na platformie w Zatoce Meksykańskiej, eksplodował. Starship leciał jeszcze samodzielnie przez chwilę dalej. Celem misji było częściowe okrążenie Ziemi i lądowanie na platformie pływającej po Pacyfiku. Po wspięciu się rakiety na wysokość 150 km, gdy centrum kontroli lotu straciło ze Starshipem kontakt, po ośmiu minutach od startu zadziałał automatyczny system detonacji. Być może przyczyną było zboczenie z kursu w wyniku wadliwej pracy któregoś z sześciu silników.
Także tym razem inżynierowie SpaceX ogłosili sukces misji. I jakkolwiek osobliwie by to brzmiało, należy im przyznać rację. Firma Elona Muska, podobnie jak inne prywatne podmioty, działa bowiem na kompletnie innych zasadach niż agencje kosmiczne finansowane z budżetów publicznych, jak NASA czy ESA. Dla NASA, jak mawiał legendarny Gene Kranz, kierownik lotu w programach Gemini i Apollo, „porażka nie wchodzi w grę”. Dla SpaceX z kolei porażka jest częścią procesu inżynieryjnego – źródłem bezcennej wiedzy, pozwalającej skutecznie pokonywać napotkane problemy. Wizja administracyjnych konsekwencji, w tym dymisji i zatrzymania finansowania w przypadku porażki, wymusza na decydentach NASA strategię długotrwałego i kosztownego cyzelowania oraz testowania rozwiązań technologicznych w fazie projektowej.
Zadumanie nad czasem
Program Apollo, dzięki któremu człowiek postawił stopę na Księżycu, kosztował niemal pięć procent budżetu federalnego USA, angażując 400 tys. pracowników. Dziś takie wsparcie jest niewyobrażalne, bo za obecnym projektem kosmicznym USA nie stoją porównywalne cele polityczne. NASA, szykując powrót na Księżyc, nie miała szans na podobne finansowanie. Mimo to budowa Space Launch System zajęła jej około dekady i kosztowała dziesiątki miliardów dolarów. SpaceX, porywając się na ambitniejsze technologicznie wyzwanie, realizuje swój cel za ułamek tej kwoty i nieporównanie szybciej. Udowodnił, że strategia iteracyjna, jaką przyjął, doskonaląc krok po kroku swoje konstrukcje, ma sens.
NASA dostrzega potencjał firm prywatnych i z niego korzysta. W kwietniu 2021 r. SpaceX zdobył od NASA kontrakt na zbudowanie lądownika księżycowego dla misji Artemis III. Jej celem będzie pierwsze od ponad półwiecza lądowanie Amerykanów na Księżycu, w rejonie bieguna południowego. SpaceX odpowiedzialny będzie za ostatnią fazę misji. Musi dostarczyć lądownik na orbitę Księżyca, gdzie czekać on będzie na czworo astronautów, których dostarczy statek kosmiczny Orion, wyniesiony przez rakietę NASA SLS. Dwoje astronautów pozostanie w Orionie na orbicie, a dwoje uda się w Starshipie na powierzchnię. Misja, oficjalnie zaplanowana na grudzień 2025 r. (wcześniej celowano w rok 2023), zostanie jednak prawdopodobnie znów przełożona, co najmniej na 2026 r.
Rzecz w tym, że mimo przekładanek SpaceX może mieć problem, by zdążyć ze wszystkim na czas. Stoi bowiem przed bardzo trudnym wyzwaniem. Starship, przy swojej olbrzymiej masie i założonej ładowności, nie jest w stanie dolecieć do Księżyca w jednym zrywie. Będzie musiał po drodze zatankować paliwo. W tym celu SpaceX musi umieścić na orbicie „stację benzynową” – specjalną wersję Starshipa z dużymi zbiornikami na tlen i metan. Musi też zaprojektować rakiety „cysterny”, które będą dostarczać paliwo na orbitę. Według optymistycznych szacunków Muska wystarczy osiem kursów, by w pełni ją zatankować, ale padają opinie, że może ich być kilkanaście.
Wiąże się z tym wiele wyzwań. „Stacja paliw”, orbitując wokół Ziemi, będzie przechodziła przez zimną strefę cienia i gorącą strefę nasłonecznienia. Biorąc pod uwagę, że płynny tlen musi być przechowywany w bardzo niskiej temperaturze (punkt skraplania: –182,96 st. C), problemem będzie niedopuszczenie do ulatniania się paliwa lub, co gorsza, zniszczenia zbiornika. Ponadto SpaceX musi przeprojektować swój lądownik tak, aby podmuch z silników nie podnosił z powierzchni Księżyca tumanów regolitu.
Jeśli SpaceX podoła tym inżynieryjnym wyzwaniom, zbudowanie kolejnego lądownika, dla misji Artemis IV, na które firma zdobyła od NASA zamówienie rok temu, powinno być już tylko rutynową formalnością. NASA, obserwując wysiłki inżynierów Elona Muska, zachowuje optymizm i spokój. Jak zawsze ma w zanadrzu plan B. Jeśli SpaceX zawiedzie, NASA planuje wykorzystać lądownik księżycowy Blue Moon konsorcjum Blue Origin, zakontraktowany już na misję Artemis V.
Zerkanie na Marsa
Dla Elona Muska udział w drugiej przygodzie księżycowej to jednak tylko etap pośredni w realizacji celu głównego, jakim jest kolonizacja Marsa. Starship został przecież wymyślony i skonstruowany jako arka osadników. Podczas październikowego Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego w Azerbejdżanie biznesmen w trakcie wideokonferencji powiedział, że Starship, jeszcze bez załogi, w misji testowej, może wylądować na Marsie w ciągu najbliższych czterech lat. Czy to możliwe?
Musk już wcześniej szarżował z imponującymi deklaracjami, pierwszy lot załogowy na Marsa był przecież pierwotnie planowany na 2024 r. Najnowszą deklarację właściciela SpaceX należy zatem rozważać na zimno, bez ekscytacji. Zwłaszcza że oprócz możliwych problemów technicznych na horyzoncie widać inne poważne przeszkody. Coraz głośniej protestują mieszkańcy miasteczek wokół bazy SpaceX w Boca Chica, obrońcy przyrody, lokalne plemiona. Coraz więcej mówi się o niepokojąco dużej liczbie wypadków, którym ulegają pracownicy kosmicznego kompleksu, coraz więcej wpływa skarg na warunki pracy w SpaceX. Tempo, w jakim Elon Musk realizuje swoje marzenia, intensyfikując prace nad budową kolejnych rakiet, ma dla wielu zbyt wysoką cenę.