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 スターシップの5回目の飛行の打ち上げ中に点火 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 関数 | 超大型ロケット | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| メーカー | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原産国 |
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| プロジェクト費用 | 少なくとも50億ドル[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 打ち上げコスト | 1億ドル（支出可能）[2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| サイズ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 身長 |
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| 直径 | 9メートル（30フィート） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 質量 | 5,000,000 kg (11,000,000 ポンド) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 容量 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| LEOへのペイロード | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 質量 | 100,000～150,000 kg（220,000～330,000ポンド） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音量 | 1,000 m 3 (35,000 立方フィート) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 関連ロケット | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 派生作品 | スターシップHLS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 比較可能 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発売履歴 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 状態 | 開発中 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発射場 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 総打ち上げ数 | 6
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| 成功 | 4
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| 失敗 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 初飛行 | 2023年4月20日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 最終便 | 2024年11月19日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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スターシップは、アメリカの航空宇宙企業スペースXが開発中の2段式の完全再利用可能な 超大型ロケットである。2023年4月20日、初の統合飛行試験を実施し、スターシップは史上最大規模、最大出力、最大高さのロケットとなった。[5]スペースXは規模の経済を利用して打ち上げコストを下げることを目的としてスターシップを開発しており、[6]ロケットの両段を発射塔のシステムで「キャッチ」して再利用し、軌道へのペイロード質量を増やし、打ち上げ頻度を上げ、ロケットを大量生産して幅広い宇宙ミッションに適応させることでこれを達成することを目指している。[7] [8]スターシップは、スペースXの再利用可能な打ち上げシステム開発プログラムおよび火星植民地化計画における最新のプロジェクトである。
スターシップの2つの段階は、スーパーヘビーブースターとスターシップ宇宙船です。両方の段階には、液体メタン（天然ガス）と液体酸素を燃焼させる、初めて飛行し量産された全流量段階燃焼サイクルエンジンであるラプターエンジンが搭載されています。
2024年現在、スターシップはプロトタイプ機の試験飛行を含む反復的かつ漸進的なアプローチ[アップデート]で開発されています。SpaceXのFalcon 9およびFalcon Heavyロケットの後継機として、スターシップは幅広い宇宙ミッションを実行することを目的としています。静止軌道、月、火星などのさらなる目的地へのミッションでは、スターシップは軌道上燃料補給に依存します。船から船への燃料移送のデモンストレーションは2025年に行われる予定です。[9] [10] SpaceXは、貨物（SpaceXの第2世代Starlink衛星群を展開）や有人宇宙飛行（有人着陸システムのバリアントは、2027年に開始されるアルテミス計画の一環として宇宙飛行士を月に着陸させる予定）など、スターシップ宇宙船の他のバージョンも計画しています。
説明
積み重ねられ燃料が満タンの状態で、スターシップの質量は約5,000 t (11,000,000 lb)、[d]、直径9 m (30 ft) [12]、高さ121.3 m (398 ft) [13]です。このロケットは、打ち上げコストを削減するために完全に再利用できることを目標に設計されました。 [14]これは、ラプターエンジンとラプター真空エンジンによって駆動されるスーパーヘビー ブースターとスターシップ上段ステージ[15]で構成されています。[16]両ロケットステージの本体はステンレス鋼製で[17]、ステンレス鋼シリンダーを積み重ねて溶接して製造されています。[18]これらのシリンダーは、高さ1.8 m (5 ft 11 in)、厚さ4 mm (0.16 in)、質量1,600 kg (3,500 lb) です。[18]宇宙船内部のドームはメタンタンクと酸素タンクを分離している。[18]スペースXは、スターシップの「ベースライン再利用可能設計」では、低軌道まで100～150トン（22万～33万1000ポンド） 、静止トランスファー軌道まで27トン（6万ポンド）のペイロード容量を持つと述べている。[19] [20]
超重量ブースター
スーパーヘビーは高さ71メートル（233フィート）、幅9メートル（30フィート）[12]で、エンジン、酸素タンク、燃料タンク、中間段の4つのセクションで構成されています。[4] イーロン・マスクは2021年に、最終設計の乾燥質量は160トン（35万ポンド）から200トン（44万ポンド）で、タンクの重量は80トン（18万ポンド）、中間段の重量は20トン（44,000ポンド）になると述べました。[4]
戦車
スーパーヘビーの燃料タンクは共通の隔壁で区切られており、これはサターンVロケットのS-II段とS-IVB段で使用されているものと同様である[21] [22]スターシップの2回目の飛行試験の後、共通のドームのデザインはより楕円形のドームに変更され、[23]両タンクの燃料容量は不明だがおそらくはごくわずかしか変化していない。[23]両タンクは大幅に補強されており、タンクの内壁には約74本のストリンガーが取り付けられている。[24]ブースターのタンクには3,400 t (7,500,000 lb)の燃料が入っており、[25]うち2,700 t (6,000,000 lb)は液体酸素、700 t (1,500,000 lb)は液体メタンである。[e]
メタンタンクの前方ドームにはカメラが設置されており、タンク内部を撮影できる。[26]燃料は単一のダウンカマーを介してエンジンに供給され、エンジン上部の大きな分配マニホールドで終わる。 [27]このマニホールドの設計は、スーパーヘビーが29基のエンジンから33基にアップグレードされたときに変更され、より現代的な設計では直接分配マニホールドの代わりに専用のメタンサンプが採用されている。[28]
酸素タンクは機体の推力構造で終わっている。外側の20基のエンジンは後部ベイの壁に取り付けられているが、内側の13基は後部ドームの一部であるスラストパックに直接取り付けられている。[28]大きな鋼鉄構造がドームの底部に取り付けられており、スラストパックを補強して内側の13基のエンジンを支えられるようにするとともに、メタンと酸素がエンジンに流入する経路も提供している。[28]ブースター10から、この領域にも大きなスロッシュバッフルが追加された。[23]ヘッダータンクは、着陸時の燃焼中に内側の13基のエンジンに液体酸素を供給するために使用される。[27]ブースター15では、ヘッダータンクに少なくとも9つの追加タンクが取り付けられており、着陸時の燃焼中の推進剤の総供給量が増加している。[29] [30]これらのタンクはブースター12、13、14に搭載されていた可能性があるが、これは未確認である。[31] 2024年11月現在、ブロック2ブースターには大幅に大きなヘッダータンクが搭載されると予想されており、着陸時の燃焼に加えてブーストバック時の燃焼にも使用される可能性がある。[32]ブースター5は、酸素タンクの側面に取り付けられたヘッダータンクを搭載した唯一の29エンジンブースターであった。[28]このタンクの上部が完成したかどうかは不明であり、車両の組み立て中または解体中に前方のドームが発見されたことはなかった。[28]
メタンダウンカマーはヘッダータンク内に部分的に収容されており、メタンサンプはその真下に位置している。[27]ブースター7号とその後継機では、酸素タンクの側面に4つのチャインが配置されており、 COPVとCO2タンクを消火から保護するとともに、降下中に揚力を提供する。[33]
推進
スーパーヘビーは、専用の遮蔽室に収められた33基のラプターエンジンで動いている。 [34]この室はエンジン取り付け前には存在しないため、エンジン取り付け前のブースターはおよそ3メートル短くなる。[35]単一のリング状に配置された外側の20基のエンジンは固定位置にある。[34]重量を節約するため、これらのエンジンは発射台上の地上支援装置を使用して始動され、その後の燃焼のために再点火することはできない。 [36]内側の13基のエンジンは、スラストパック/後部ドームアセンブリに直接接するアダプタに取り付けられている。[34]これらのエンジンにはジンバルアクチュエータが装備されており、ブーストバックおよび着陸時の燃焼のために再点火する。[37]スターシップの最初の飛行試験の後、このジンバルシステムは油圧システムから電動システムに切り替えられ、油圧パワーユニットを取り外すことができるようになった。[38]この変更は、 2回目の飛行試験後に上段に行われた。上昇燃焼とブーストバック燃焼中、エンジンはメインタンクから推進剤を引き出し、着陸燃焼中は専用のヘッダータンクから液体酸素を引き出している。[27]推力ベクトル制御システムと同様に、故障時に個々のエンジンを隔離するエンジンシールドは、スターシップの最初の飛行テスト後に消火システムと並んでアップグレードされた。[38]このシステムは、飛行中にCO2タンクを使用して個々のエンジンコンパートメントをパージし、発射台にいる間に窒素パージを行う。[39]後部ベイにはブースターの外側に見える18個の通気口があり、外側の20個のエンジンに接続されていると考えられている。[39]一方、中央のエンジンは発射台の真下に通気している。[39]
ラプターエンジンは、酸素とメタンを豊富に含むターボポンプを備えたフルフロー段階燃焼サイクルを使用しています。 [40] [41] 2014年以前には、フルフロー段階燃焼ロケットエンジンの設計がテストを受けられるほど進歩していたのは、1960年代のソビエトRD-270プロジェクトと2000年代半ばのエアロジェットロケットダイン統合パワーヘッドデモンストレーターの2つだけでした。 [42]性能を向上させるために、エンジンは過冷却推進剤を燃焼します。[43]
ブロック1バージョンのブースター（2024年11月まで使用）は、合計73.5MN（16,500,000 lb f）[44]を生成します。これは、サターンVの第1段 の2倍強です。[45]この合計は、ブロック2ブースターでは80.8MN（18,200,000 lb f ）に増加し、後にブロック3の車両では最大98.1MN（22,100,000 lb f ）に増加すると予想されています。[46]これらの後期バージョンには、最大35のエンジンが搭載される可能性があります。 [ 47 ]エンジンの結合した煙は、上昇燃焼中に排気に大きな衝撃ダイヤモンドを生成します。 [48]
上層大気圏での無動力飛行中は、残留アレージガスを供給されるコールドガススラスタによって制御権が提供される。[49] [50] 4つの垂直な通気孔がインターステージ内にあり、ハードポイントから45度の角度で配置されている。[49]さらに、4つの「カウベル」通気孔が共通ドームの真下にあり、わずかな角度ではあるがエンジンに向かって下向きになっている。[49]
インターステージ
中間段には、ステンレス鋼製の 電動グリッドフィンが4つ装備されており、それぞれの質量は3トン（6,600ポンド）である。 [51]これらのグリッドフィンはペアになっており、各ペアのフィンは互いに60度離れており、互いに90度離れたチタングリッドフィンを備えたファルコン9ブースターとは異なります。 [52] [53]これは、ピッチ軸の制御を向上させるために行われます。[53]さらに、これらのフィンは重量を節約するために上昇中に伸びたままになります。[4]中間段には、グリッドフィンの間に突出したハードポイントもあり、ブースターを発射タワーで持ち上げたりキャッチしたりすることができます。[54]これらのハードポイントからブースターを持ち上げる能力は、2022年8月23日にブースター7がOLM Aに持ち上げられたときに実証されました。[55]ブースターの最初のキャッチは、2024年10月13日にブースター12を使用して行われました。[56]
スターシップの最初の試験飛行の後、全てのブースターにはホットステージングを可能にするために高さ1.8メートル[57]の通気式中間段が追加されました。[58]ホットステージング中、スーパーヘビーは中央の3つのエンジン以外をすべて停止し、[59] [60]第2段は分離前にエンジンを点火するため、第2段は第1段から「押し出され」、追加の推力を与えます。[59]通気式中間段には、スーパーヘビーの上部を第2段のエンジンから保護するためのドームが含まれています。[58] [60]イーロン・マスクは2023年に、この変更により低地球軌道へのペイロードが10%増加する可能性があると主張しました。[60]ブースター11からは、降下中の質量を減らすために、ブーストバック燃焼の完了後に中間段が投棄されます。[61] 2024年6月現在、スペースXはブロック2およびブロック3のブースターを飛行させる際にインターステージを投棄する予定はなく、インターステージは機体に直接統合される予定である。[61]
スターシップ宇宙船
スターシップのブロック2バージョンは、高さ52.1メートル（171フィート）、幅9メートル（30フィート）で、[62]エンジンベイ、酸素タンク、燃料タンク、ペイロードベイの4つの一般的なセクションで構成されている。[63]退役したブロック1も同様の方法で構築されたが、高さはわずか50.3メートル（165フィート）だった。イーロン・マスクは2021年に、この車両の乾燥質量はおよそ100トン（22万ポンド）であると述べた。[63]風上側は、1,400°C（2,600°F）の温度に耐えることができる18,000枚の[64] [65]六角形の黒いタイルで構成されたヒートシールドで保護されている。 [66] [67]大気圏突入時に車両を保護し、飛行の合間に最小限のメンテナンスで複数回使用できるように設計されている。 [68]シリカベースのタイル[ 69]はピン[67]でスターシップに取り付けられており、熱膨張を可能にするためにタイルの間には小さな隙間があります。[4] IFT-4の後、SpaceXは一次熱シールドの下に二次アブレーション層を追加しました。[70]熱シールドとアブレーション層の合計質量は10.5t（23,000ポンド）です。[71]
戦車
スターシップの推進剤タンクは、サターンVロケットのS-IIおよびS-IVBステージで使用されているものと同様の共通の隔壁で分離されています。 [21] [72]ブロック2の車両は楕円形のドームを使用していますが、ブロック1設計の共通ドームはより円錐形でした。[73]両方のタンクは強力に補強されており、タンクの内壁には約24本のストリンガーが取り付けられています。 [74]車両のタンクには1,500 t（3,300,000ポンド）の推進剤が含まれており、[62] 1,170 t（2,580,000ポンド）の液体酸素と330 t（730,000ポンド）の液体メタンで構成されています。[f]
メタンタンクの前方ドームにはカメラが設置されており、タンク内部の画像を撮影できる。[75]燃料は4つのダウンカマーを介してエンジンに供給され、3つの小さなダウンカマーはRVacsに供給され、中央のダウンカマーは内側の3つのエンジンに供給されます。[76]元の設計では、1つのダウンカマーのみがあり、分配マニホールドで終了し、3つの海面エンジンと個々のRVacsに推進剤を導いていました。[77]このタンク内には2つの追加のダウンカマーがあり、ヘッダータンクから中央の3つのエンジンに酸素とメタンを供給します。[77]
酸素タンクは機体の推力構造で終わっている。[77] RVacsは後部ドームに直接取り付けられており、タンクの内側には補強材が取り付けられている。[77] 3つの海面エンジンはスラストパックに取り付けられており、内側の13個のエンジンは後部ドームの底部を形成するスラストパックに直接取り付けられている。[77]円錐形の鋼鉄構造がドームの底部内に取り付けられており、スラストパックを補強して内側の3つのエンジンを支えられるようにするとともに、メタンと酸素がエンジンに流入する経路も提供している。[77]後部ドームの外壁は断熱材で覆われており、これは推進剤を積んでいる間にエンジンベイ内に霜が積もるのを防ぐためと思われる。[78]
酸素タンクの側面には2つの後部フラップが取り付けられている。[74] SpaceXによると、フラップは翼や尾翼の必要性をなくし、着陸に必要な燃料を減らし、滑走路が存在しない太陽系の目的地（たとえば火星）への着陸を可能にする。: 1 フラップのヒンジは、再突入時に簡単に損傷しないようにエアロカバーで密封されている。 [63]
推進
スターシップは6基のラプターエンジンで駆動しており、専用のシールドコンパートメントに収納されている。[34]このコンパートメントはエンジンの取り付け前に存在し、いくつかの重要なシステムが含まれている。[78]これらには、後部フラップ用のモーター、クイックディスコネクトインターフェース、および少なくとも1つのバッテリーが含まれる。[78]このベイ内にはカメラが取り付けられており、飛行中のエンジンの画像を撮影できる。[78] [79]スターシップの飛行テスト3まで、このセクションには油圧パワーユニットがあり、3つの海面エンジンに推力ベクトル制御機能を提供していた。[78]最初のブロック1車両であるS20にも、この領域に複数のCOPVが搭載されていた。 [78]これらのコンポーネントはすべてエンジンシールドによって保護されている。[80]
3つのRvacは単一のリングに配置されており、固定位置にあります。[78] Block 3の船の設計には、さらに3つのRvacが追加されます。[62]内側の3つのエンジンは、スラストパック/アットドームアセンブリに直接接するアダプタに取り付けられています。[34]これらのエンジンにはジンバルアクチュエータが装備されており、ブーストバックと着陸時の燃焼のために再点火します。[81]スターシップの2回目の飛行テストの後、このジンバルシステムは油圧システムから電動システムに切り替えられ、油圧パワーユニットを取り外すことができました。[82]この変更は、最初の飛行テスト後にブースターに行われました。[38]上昇時の燃焼中、エンジンはメインタンクから推進剤を引き出し、その後のすべての燃焼では専用のヘッダータンクから推進剤を引き出します。[27]推力ベクトル制御システムと同様に、故障の際に個々のエンジンを隔離するエンジンシールドは、スターシップの最初の飛行テスト後に消火システムと並行してアップグレードされました。[38]このシステムは、飛行中にCO2タンクを使用して個々のエンジンコンパートメントをパージし、発射台にいる間に窒素パージを行います。[39]船尾ベイには、船の外側から見える15個の通気口があります。[38]
ラプターエンジンは、酸素とメタンを豊富に含むターボポンプを備えたフルフロー段階燃焼サイクルを使用しています。 [83] [84] 2014年以前には、フルフロー段階燃焼ロケットエンジンの設計がテストを受けられるほど進歩していたのは、1960年代のソビエトRD-270プロジェクトと2000年代半ばのエアロジェットロケットダイン統合パワーヘッドデモンストレーターの2つだけでした。 [85]性能を向上させるために、エンジンは過冷却された推進剤を燃焼します。[86]
ブロック1バージョンの宇宙船（2024年11月まで使用）は、合計12.25MN（2,750,000lb f）[62]の推力を生み出し、これはサターンVの第2段の推力のほぼ3倍であり、この合計はブロック2ブースターでは15.69MN（3,530,000lb f）に増加し、後にブロック3の宇宙船では最大26.48MN（5,950,000lb f）まで増加すると予想されています。[62]
軌道上で動力のない飛行中は、残留アレージガスが供給されるコールドガススラスタによって制御権が提供される。[49] [87]さらに、共通ドームの真下には4つの「カウベル」通気口があり、わずかな角度ではあるがエンジンに向かって下を向いている。[49]
ペイロードベイ
ペイロードベイには、ヘッダータンク、前方フラップ、複数のCOPV、および「ペッツディスペンサー」が収容されている。ヘッダータンクは、SECO後のすべての燃焼に推進剤を供給し、ペイロードベイの先端に取り付けられている。[88] LOXヘッダータンクはベイのオジーブの上部を形成し、その真下にメタンヘッダータンクが取り付けられている。[89]これらのタンクは、ダウンカマーに接続された円錐形のサンプで終わっている。 [88] [89]ブロック1の車両にはこのサンプがなく、推進剤の容量が減少した。[88] COPVはメタンヘッダータンクの周囲のスペースに取り付けられ、エンジンの起動ガスを供給している。[90]
前方フラップは、エンジンベイと液体酸素タンクに取り付けられた後方フラップと同様に、翼や水平尾翼の必要性をなくし、着陸に必要な燃料を減らし、滑走路が存在しない太陽系の目的地（たとえば火星）への着陸を可能にします。: 1 フラップのヒンジは、再突入時に簡単に損傷しないようにエアロカバーで密封されています。 [91]それにもかかわらず、 4、[92] 5、[93] 6番目のフライトで損傷が見られ、[94] 4番目のフライトではほぼ完全に失われました。 [95]ブロック2から、これらのフラップの設計が大幅に変更され、より薄く角度が付けられました。[96]位置も調整され、損傷を防ぐために風下に移動しました。[90]
ペッツディスペンサーは、スターリンク衛星をLEOに展開するために使用されます。[97]これは最初にS24に追加されましたが、フライト3まで恒久的に密閉されていました。ディスペンサーメカニズムとドアで構成されています。[97]ドアは作動し、開くときはペイロードベイに折りたたまれ、閉じるときは下がります。[97]高さは約0.8メートル（2フィート7インチ）、幅は7.3メートル（24フィート）です。[97]ドアを考慮して、その周りに重要な構造補強が追加されています。[98]組み立て中に、ドアに追加の補強が追加されます。[97]ドアの内部にはかなりの補強が追加されており、変形を防ぐのに役立ちます。[97]ドアは開かれない限り、飛行中に密閉を維持することができます。[97]
ディスペンサー自体は前方ドームに直接取り付けられている。[97]ベースはトラス構造で、他の部分には頑丈な鋼が使用されている。[97]ベースには移動式トラックが使用されており、ディスペンサーが衛星を車両から押し出すことができる。[97]衛星をディスペンスした後、次のペイロードがベースに降ろされ、展開される。[97]積載中は逆のことが起き、ディスペンサーはペイロードを持ち上げて別の衛星を受け取る。[97]無重力操作中に衛星がメカニズムから浮き上がるのを防ぐため、ディスペンサーは「保持フレーム」を使用して衛星を所定の位置に固定する。これは操作中に衛星と一緒に下げられる。[97]
現在のスターシップ宇宙船のブロック1は、高さ50.3メートル（165フィート）、直径9メートル（30フィート）で、6基のラプターエンジンを搭載しており、そのうち3基は宇宙での使用に最適化されています。[12] [99]スターシップ宇宙船の将来のブロック3には、ペイロード容量を増やすためにさらに3基のラプター真空エンジンが搭載される予定です。スターシップブロック1のペイロードベイは、高さ17メートル（56フィート）、直径8メートル（26フィート）で、現在稼働中または計画中の打ち上げ機の中で最大です。その内部容積は1,000 m 3 （35,000立方フィート）で、国際宇宙ステーションの加圧容積よりわずかに大きいです。 [100] SpaceXは、さらに大きなペイロードを搭載するために、高さ22メートル（72フィート）のペイロードベイ構成も提供します。[19]
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スターシップは、メインタンクとヘッダータンクを合わせて総燃料容量が1,200t（2,600,000ポンド）[101]である。 [102]ヘッダータンクは位置の関係で断熱性が高く、再突入後に宇宙船を反転させて着陸させるために確保されている。[103]燃料タンク内の圧力を利用する反応制御スラスタのセットは、宇宙空間にいる間に姿勢を制御する。[104] [67]
ラプターエンジン
ラプターは、スペースXがスターシップやスーパーヘビービークルで使用するために開発したロケットエンジンのシリーズです。効率的で複雑なフルフロー段階燃焼パワーサイクルで液体酸素とメタンを燃焼させます。ラプターエンジンは、メタンを燃料として灯油ではなく使用します。メタンはより高い性能を発揮し、エンジン内の堆積物の蓄積によるコークス化を防ぐためです。[105] [106]メタンは、サバティエ反応を使用して二酸化炭素と水から生成することもできます。[107]エンジンは、メンテナンスをほとんど必要とせずに何度も再利用できるように設計されています。[108]
ラプターは酸素とメタンの混合比が約3.6:1で作動する。これは完全燃焼に必要な化学量論的混合比4:1よりも低い。高温で作動するとエンジンが溶けてしまうためである。 [4]推進剤はプレバーナーから出て、液滴ではなく高温ガスとして主燃焼室に噴射され、拡散により推進剤が急速に混合するため、より高い出力密度が得られる。[105]メタンと酸素は接触すると発火するほど高温高圧であるため、主燃焼室に点火装置を設置する必要がない。[109]エンジン構造自体は主にアルミニウム、銅、鋼でできており、腐食性の酸素を多く含む炎にさらされる酸化剤側のターボポンプとマニホールドは、インコネルのようなSX500超合金で作られている。[109]一部の部品は3Dプリントされている。[110]
ラプター2エンジンは、 海面で比推力327秒（3.21 km/s）、真空中で比推力350秒（3.4 km/s）で2.3MN（520,000 lbf）を生成します。 [109]スターシップの上段で使用されているラプター真空は、ろう付けされた鋼管で作られた再生冷却ノズル延長部で改造されており、膨張比が約90に、真空中の比推力が380秒（3.7 km/s）に増加しています。 [4]主燃焼室は、これまでのどの運用ロケットエンジンよりも高い350バール（5,100 psi）の圧力で動作します。[105]ラプターのジンバル範囲は15°で、 RS-25の12.5°やマーリンの5°よりも高くなっています。スペースXは、量産開始時に1機当たりの生産コストを25万ドルにすることを目標としていると述べた。[109]
バージョン
2024年4月4日、イーロン・マスクはスターベースでスターシップの最新情報を提供し、そこでスターシップの2つの新しいバージョンであるブロック2とブロック3が発表されました。[112] [113]
ブロック 1
2024年11月19日現在、[アップデート]ブロック1は退役していますが、最初の6回の飛行試験に使用されました。[114] [115]
ブロック2
ブロック2の機体は、より風下側に配置される薄い前方フラップ設計、25%の推進剤容量の増加、統合された通気孔付き中間段、2つの「レースウェイ」、[116]および推力の増加を特徴とする。[117] [118]この機体は、以前のブロック1の機体よりも合計で3.1メートル（10フィート）高くなり、再利用時には少なくとも100トンのペイロード容量を軌道に乗せる予定である。[117]さらに、ブロック2の機体はラプター3を使用するため、二次エンジンシールドは不要になる。[119]ただし、最初のブロック2の機体であるS33にはラプター2エンジンが搭載された。[120]最初のブロック2の機体はブロック1のブースターを使用する。[121]ブロック2は、7回目の飛行試験で初めて飛行する。[122]
ブロック3
2024年6月現在、[アップデート]ブロック3の最終構成は不明である。FAAに提出された規制書類に記載されている最新の構成では、高さは150メートル（490フィート）である。[47]スターシップの第2段には9基のラプターエンジンが搭載され、スーパーヘビーブースターには最大35基が搭載される。[47]再利用時には、少なくとも200トンのペイロード容量を軌道に乗せる予定である。[123]
予定されている打ち上げと着陸のプロファイル
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ペイロードは別の施設でスターシップに統合され、その後発射場まで運ばれる予定です。[124]その後、 スーパーヘビーとスターシップは発射台に積み重ねられ、船のクイックディスコネクト（SQD）アームとブースタークイックディスコネクト（BQD）を介して燃料が積み込まれます。[54] SQDとBQDが引き込まれ、スーパーヘビーの33基のエンジンすべてが点火し、ロケットが打ち上げられます。[54]
打ち上げ後約159秒後[125]、高度約64km（40マイル）で、スーパーヘビーは中央のジンバルロケットエンジンを3基以外すべて停止します。[126] : 58 スターシップはその後、ブースターに取り付けられたままエンジンを点火し、分離します。[59]ホットステージング中、ブースターはエンジンを減速します。[59]その後、ブースターが回転し、10基の追加エンジンを点火して「ブーストバックバーン」[127]を行い、前進速度をすべて停止します。ブーストバックバーン後、ブースターのエンジンが停止し、スーパーヘビーはグリッドフィンを使用して軽微なコース修正を行い、発射場への制御された降下軌道に乗ります。打ち上げから約6分後、着陸直前に[128]内側の13基のエンジンに点火し、その後内側の3基以外のエンジンをすべて停止し[129] 、着陸時の燃焼を行い、発射塔に取り付けられた一対の油圧作動アームでキャッチできるほど十分に減速する。[130] [131]ブースターの着陸とキャッチは、2024年10月13日にブースター12号の着陸で初めて成功裏に実証された。[132] [133]
一方、スターシップ宇宙船は6基のラプターエンジンで軌道速度まで加速を続けている。[134]軌道に乗ると、宇宙船は別のスターシップタンカー型で燃料補給できるようになる予定である。 [ 135 ]マスクは、低地球軌道でスターシップに完全に燃料を補給するには8回の打ち上げが必要だと見積もっている。 [136] NASAは、1回の月面着陸のためにスターシップに部分的に燃料を補給するには、（極低温推進剤の沸騰により）短期間に16回の打ち上げが必要だと見積もっている。[137]月などの大気のない天体に着陸する場合、スターシップは減速するためにエンジンを点火する。[138]地球や火星などの大気のある天体に着陸する場合、スターシップはまず熱シールドを使用して大気圏に突入し減速する。[14]その後、宇宙船は地面に対して60度の角度で大気圏に突入する「腹ばい」操縦を実行し、[139]宇宙船の前後にある4つのフラップを使用して落下を制御します。[104]着陸の直前に、ラプターエンジンが点火し、[104]ヘッダータンクの燃料を使用して、[103]「着陸フリップ」操縦を実行して垂直方向に戻ります。ラプターエンジンのジンバルが宇宙船の操縦を助けます。[104] HLSとデポは熱保護システムがないため、大気圏に再突入できません。
スターシップの第2段が発射台に着陸した場合、移動式油圧リフトがそれを輸送車両に運ぶ。浮体式プラットフォームに着陸した場合は、はしけで港まで運ばれ、その後陸路で輸送される。回収されたスターシップは、次の打ち上げのために発射台に載せられるか、スペースXの施設で修理される。[124] : 22
発達
初期のデザインコンセプト（2012～2019年）
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2005年11月、[140]スペースXが最初のロケットであるファルコン1を打ち上げる前、[141] CEOのイーロン・マスクは、100 t (220,000 lb) を低地球軌道に打ち上げることができる大容量ロケットのコンセプト、BFRについて初めて言及した。[140] 2012年後半、イーロン・マスクはスペースXの既存のファルコン9の能力を上回るロケットを開発する計画を初めて公表した。[142]スペースXはそれを火星植民地輸送機と呼んだ。これは人類を火星まで輸送するためのものだったからである。 [143] 2016年、このロケットは火星の外へも移動する計画だったため、説明文は惑星間輸送システムに変更された。[144]概念設計では、炭素繊維構造、[145]燃料満載時の質量が10,000 t（22,000,000ポンド）を超え、低軌道へのペイロードが300 t（660,000ポンド）で、完全に再利用可能であることが求められていました。[145] 2017年までに、このコンセプトは再びBFRと改名されました。[146]
2018年12月、構造材料が炭素複合材[147] [145]からステンレス鋼[148] [149]に変更され、スターシップの初期の設計コンセプトからの移行が示されました。[148] [139] [150]マスクは材料変更の理由として、低コストで製造が容易であること、極低温でのステンレス鋼の強度が向上したこと、高熱に耐えられることなど、多くの理由を挙げました。[151] [139] 2019年、スペースXは車両全体をスターシップと呼び始め、第2段もスターシップ、ブースターをスーパーヘビーと呼びました。[152] [153] [154]また、スターシップではスペースシャトルと同様の再利用可能な耐熱タイルを使用することも発表しました。[155] [156] 2019年までに第2段の設計も6基のラプターエンジンに落ち着いた。3基は海面用に最適化され、3基は真空用に最適化された。[157] [158] 2019年にSpaceXは第2段の設計変更を発表し、重量を減らすために後方フラップの数を3つから2つに減らした。[159] 2020年3月、SpaceXはスターシップユーザーガイドを発表し、その中でスターシップのLEOへのペイロードは100トン（22万ポンド）を超え、GTOへのペイロードは21トン（4万6千ポンド）になると述べた。[19]
低高度飛行試験（2019～2021年）
スターホッパーSN6へ
最初のテストは2018年に最初のプロトタイプであるスターホッパーの建造から始まり、 2019年に数回の静止点火と2回の低高度飛行に成功しました。 [160]スペースXは2019年より前に、それぞれテキサス州ボカチカとフロリダ州ココアのスペースX施設で、最初のフルサイズのスターシップMK1とMk2上段プロトタイプの建造を開始しました。 [161]どちらのプロトタイプも飛行しませんでした。Mk1は2019年11月に圧力ストレステスト中に破壊され、Mk2のフロリダ施設は2020年を通して解体されました。[162] [69]
Mkプロトタイプの後、スペースXは新しいスターシップ上段プロトタイプに「シリアルナンバー」の略である「SN」という接頭辞を付けて命名し始めた。[163] SN1とSN4の間のプロトタイプも飛行しなかった。SN1とSN3は圧力ストレステスト中に崩壊し、SN4は5回目のエンジン点火後に爆発した。[164]
2020年6月、スペースXは軌道上のスターシップ飛行用の発射台の建設を開始しました。[54]最初の飛行可能なプロトタイプであるSN5は、フラップやノーズコーンがなく円筒形で、ラプターエンジン1基、燃料タンク、質量シミュレーターのみで構成されていました。[165] 2020年8月5日、SN5は150メートル（500フィート）の高さを飛行し、近くの発射台に着陸しました。[166] 2020年9月3日、同様の外観のスターシップSN6がホップを繰り返しました。[167]その月の後半、ラプター真空エンジンがテキサス州マクレガーで最初の全期間燃焼を実施しました。[168]
SN8からSN15
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スターシップSN8は、耐熱シールドを備えていなかったものの、初のフルサイズ上段試作機であった。[169] 2020年10月から11月にかけて、4回の予備的な静的火災試験を実施した。[164] 2020年12月9日、SN8は3つのエンジンを1つずつゆっくりと停止しながら飛行し、高度12.5 km（7.8マイル）に到達した。SN8が地面に急降下した後、着陸の試み中にメタンヘッダータンクの圧力が低下したためにエンジンが妨げられ、着陸パッドに激しく衝突して機体が爆発した。[104]
スペースXは打ち上げライセンスに違反し、衝撃波による被害の悪化に関する警告を無視したため、連邦航空局は2か月間にわたってこの事件を調査した。[170] SN8の打ち上げ中、スペースXは飛行プロファイルが爆発の危険をもたらすというFAAの警告を無視した。[170] [171] [172] FAAの宇宙部門責任者ウェイン・モンティスは、スペースXの違反は「強力な安全文化に反する」と述べ、同社が「手順の確認や肯定的な確認ではなく、『印象』と『仮定』に基づいて」打ち上げを進めたことを批判した。[170]
2021年2月2日、スターシップSN9はSN8と同様の飛行経路で高度10km（6.2マイル）まで打ち上げられた。プロトタイプは着陸時にエンジンの1つが適切に点火しなかったために墜落した。[173] 1か月後の3月3日、スターシップSN10はSN9と同じ飛行経路で打ち上げられた。[174]機体は激しく着陸し、着陸脚が押しつぶされ、片側に傾いた。[175]機体の基部で火災が確認され、10分も経たないうちに爆発した。[176]原因は推進剤タンクの破裂である可能性がある。[175] 3月30日、スターシップSN11は同じ飛行経路に沿って濃霧の中を飛行した。[177]機体は降下中に爆発したが、[177]ラプターのメタンターボポンプ内の推進剤が過剰であったことが原因である可能性がある。[178]
2021年3月、同社は2つの亜軌道発射台、2つの軌道発射台、2つの着陸台、2つの試験スタンド、および大規模な燃料タンクファームの建設計画を公開した。[179]同社はすぐに、テキサス州ボカチカビレッジ周辺をスターベースと名付けた企業城下町に開発することを提案した。[179]地元住民は、スペースXの権威、権力、および土地収用による立ち退きの潜在的な脅威について懸念を表明した。[180]
4月初旬、軌道発射台の燃料貯蔵タンクの取り付けが始まった。[54] SN12からSN14は完成前に廃棄され、代わりにSN15が飛行することになり、[181]航空電子機器、構造、エンジンが改良されたためである。 [176] 2021年5月5日、SN15は打ち上げられ、古いプロトタイプと同じ操作を完了し、安全に着陸した。[181] SN15は着陸後にエンジンエリアで火災が発生したが、消火された。[176] SpaceXによるその後の報告によると、SN15は着陸中にタンク圧力とエンジンの喪失を含むいくつかの問題を経験した。[182] : 2
統合飛行試験（2023年～）
2022年6月、連邦航空局は、統合飛行試験を開始する前に、SpaceXが予備的な環境評価で特定された75以上の問題に対処する必要があると決定した。[183]
最初の飛行試験
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2022年7月、ブースター7号はラプターエンジン33基すべての液体酸素ターボポンプをテストし、その結果、機体の基部で爆発が発生し、圧力パイプが破壊され、発射台に軽微な損傷が生じました。 [184] 11月末までに、シップ24は2回の静的テスト発射を実施し、[185] : 20 、ブースター7号は6回の静的テスト発射を実施し、[186] [185] : 20 、そして最後に2023年2月9日には、31基のエンジンを50%スロットルで静的発射しました。[187] 2023年1月、スターシップスタック全体で完全なウェットドレスリハーサルが行われました。[188]
2023年4月17日に打ち上げが中止された後、[189] ブースター7号とシップ24号は、初の軌道飛行試験として4月20日13:33 UTCに打ち上げられた。[ 190]打ち上げシーケンス中に3つのエンジンが停止し、飛行中にさらにいくつかのエンジンが故障した。[ 191] その後、ブースターはラプターエンジンの推力偏向制御を失い、ロケットは制御不能に陥った。[191 ]機体は最大高度24マイル（39 km）に達した。 [192]打ち上げから約3分後、ロケットの自律飛行終了システムが起動したが、機体はさらに40秒間回転した後、分解した。[193] [194] [195] [196] [197] [198]近くの州立公園でも山火事が発生し、3.5エーカーの州立公園が焼失した。[199]
2回目の飛行試験
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最初のテスト飛行の後、スペースXはテスト中に受けた損傷を修復し、将来の問題を防ぐために発射台の作業を開始しました。発射塔の基礎が補強され、発射台の下に水力式の炎偏向器が作られました。[200] シップ25とブースター9は5月に弾道および軌道上の発射場に運ばれ、複数のテストを受けました。[201] [202]
2023年11月18日、ブースター9号とシップ25号が発射台から打ち上げられた。[203] 33基のエンジンはすべてステージングまで機能し続け、ステージングでは第2段がホットステージング技術を使用して第1段から押し離されて分離された。[127]分離後、スーパーヘビーブースターは反転操作を完了し、ブーストバック燃焼を開始したが、その後、複数のエンジンが連続して故障し、爆発した。[127] [204] [205]飛行開始から3分半後、メキシコ湾上空の高度約90kmで、液体酸素フィルターの詰まりによりエンジンの1つが故障し、ブースターが破壊された。[206]
第2段は8分以上の飛行を経て高度約149キロメートル（93マイル）に達するまで飛行を続けたが、エンジン停止前に第2段のテレメトリは失われた。[127]スペースXは、飛行性能データに基づく安全コマンドが飛行終了システムを作動させ、計画された軌道に到達するか再突入を試みる前に第2段を破壊したと述べた。 [ 127 ] NOAAの気象レーダーデータによると、再突入したのはヴァージン諸島の北数百マイルの地点だったようだ。[208]
3回目の飛行試験
2回目の飛行試験（両ステージが失われた）の後、スターシップの推力ベクトル制御システムを電動推力ベクトル制御（TVC）[209]にアップグレードし、スターシップのエンジンカットオフ（SECO）が行われるまで液体酸素（LOX）[209]の排出を遅らせる対策を含む重要な変更が実施されました。
フライト3は、偶然にも創立22周年となる2024年3月14日午前8時25分（中部夏時間）頃、南テキサス沿岸のスペースXスターベース施設から打ち上げられた。 [210] [211] IFT-2と同様に、ブースターの33基のエンジンすべてが点火し、ステージ分離は成功した。[212] B10はブーストバックバーンを実施したが、メキシコ湾への計画された着陸は成功せず、地表から462メートル（1,516フィート）で爆発した。[129]
スターシップ宇宙船自体は、宇宙空間と軌道速度に到達した後、エンジン停止後に推進剤移送デモとペイロードディスペンサーテストの開始を含むいくつかのテストを実施した。[213] [214]大気圏への再突入を試み、[129] [215]高度約65 km（40 mi）で、シップ28からのすべてのテレメトリが停止し、機体の喪失を示した。[216]この飛行テストでは、宇宙にいる間に船のヘッダータンクからメインタンクに推進剤を移すことによって極低温推進剤移送を実証した。これは、スターシップHLSが低地球軌道（LEO）から脱出するために必要な技術である。このテストの結果は、NASAとSpaceXによって成功と宣言された。推進剤の揺れや沸騰などの流体力学に関する追加データ分析が行われている。 [217] [218] [219]
第4回飛行試験
スターシップのフル構成での4回目の飛行試験は、2024年6月6日午前7時50分（米国中部夏時間）に開始されました。[220]試験飛行の目標は、スーパーヘビーブースターが海上の「仮想タワー」に着陸することと、宇宙船が大気圏再突入時のピーク加熱に耐えることでした。[123]飛行試験はどちらの点でも成功し、スーパーヘビーはソフト着水を達成し、宇宙船は大気圏再突入と制御された着水を乗り越えました。[221]
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第5回飛行試験
2024年4月、マスク氏は、4回目の飛行で成功したブースターの性能に基づいて、ブースタータワー着陸を試みるというのが目標の1つであると述べた。機体のテストは2024年5月に開始された。[222 ]スペースXは、B12とS30は規制当局の承認に先立ち、8月初旬に打ち上げの準備が整ったと主張した。[223]スペースXは2024年10月13日にS30とB12を飛行させ、B12は初めて発射場に戻ってキャッチに成功し、S30はインド洋に着水することに成功した。[224]
6回目の飛行試験
31号機は2024年7月に極低温試験に成功し、9月には静火試験を完了した。[225] [226]ブースター13号機は4月と10月に同様の試験を完了した。[227]フライト6は2024年11月19日に飛行し、ブースターはキャッチではなく水上着陸した。[228]フライト6は、宇宙空間でのラプターエンジンの再点火に成功した最初のフライトであり、将来のフライトでのペイロード展開への道を開いた。 [228]ぬいぐるみのバナナが無重力インジケーターとして機能し、スターシップの最初のペイロードとなったが、飛行中は機内に留まった。[228] エリック・バーガーは、宇宙空間での再点火の成功により、スターシップは「軌道への移動が許可される」可能性が高いと主張した。[229]
第7回飛行試験
7回目の飛行試験は2025年初頭に行われる予定で、ブロック2スターシップの初飛行となる。[230] 2024年11月12日現在、両機とも極低温試験を終え、エンジンの取り付け作業が行われている。[230] [231]
費用と資金
SpaceXは主に民間資金でスターシップを開発している。[232] [154] [1] SpaceXの最高財務責任者ブレット・ジョンセンは法廷で、SpaceXが2014年7月から2023年5月までにスターベース施設とスターシップシステムに30億ドル以上を投資したことを明らかにした。[1]イーロン・マスクは2023年4月に、SpaceXは2023年にスターシップの開発に約20億ドルを費やす予定であると述べた。 [233] [234] 2024年の訴訟に対する回答で、SpaceXはスターシッププログラムのコストは1日あたり約400万ドルであると述べた。[235] : 25–26 さらに、スターシッププログラムが1日遅れるごとに10万ドルの損失になると付け加えた。[235] : 25–26
マスク氏は、スターシップの軌道打ち上げにかかるスペースXのコストは最終的に100万ドルに抑えられる可能性があると理論づけている。[236] ユーロスペースの研究ディレクター、ピエール・リオネット氏は2022年に、スターシップの顧客への打ち上げ価格はロケットの開発コストのため高くなる可能性が高いと述べた。[237]
アルテミス計画の有人着陸システムの開発の一環として、スペースXは2021年4月にNASAからアルテミス3号用のスターシップ月着陸船の開発について28億9000万ドルの固定価格契約を獲得した。[238] [239]スペースXの入札競争相手であるブルーオリジンはこの決定に異議を唱え、2021年8月にNASAとスペースXに対して訴訟を起こし、連邦請求裁判所で訴訟が棄却されるまでNASAは契約を3か月間停止した。[240] [241] [242] 2年後、ブルーオリジンは月着陸船の34億ドルの固定価格契約を獲得した。[243]
2022年、NASAはスペースXにアルテミスIVの2番目の月面着陸船に関する11億5000万ドルの固定価格契約を授与した。[239]同年、スペースXはアメリカ宇宙軍のロケット貨物プログラムを開発するための1億200万ドルの5年契約を獲得した。[244]
発売履歴
スターシップは2年間で6回飛行試験のために打ち上げられ、4回成功（ 66.67％）、2回失敗している。スターシップブロック1は2023年4月から2024年11月の間に6回打ち上げられ、7回目の飛行を前に退役する予定である。[122]ブロック1のブースターは今後もさらに飛行することが期待されている。[245]
発射場
1
2
3
4
2023
2024
2025
2026
打ち上げ結果
1
2
3
4
2023
2024
2025
2026
- 失敗[i]
- 部分的な失敗
- 成功
- 計画中
ブースター着陸
1
2
3
4
2023
2024
2025
2026
- 除外
- 海洋の失敗
- タワーの故障
- 海洋での成功[ii]
- タワーの成功
- 試みなし
船の着陸
1
2
3
4
2023
2024
2025
2026
- 除外
- 海洋の失敗
- タワーの故障
- 海洋での成功[ii]
- タワーの成功
- 試みなし
ブースターバージョン
1
2
3
4
2023
2024
2025
2026
- ブロック 1
- ブロック2
- ブロック3
船のバージョン
1
2
3
4
2023
2024
2025
2026
- ブロック 1
- ブロック2
- ブロック3
- デポ
- スターシップHLS
- スターシップクルー
- ^ スペースXは両打ち上げとも成功と宣言した
- ^ ab 水域への制御された飛行、回復なし
潜在的なミッション
スターリンク
SpaceXは、現在70か国以上に高速インターネットを提供しているSpaceXのStarlinkシステム用の第2世代衛星の打ち上げにStarshipを使用する予定である。 [246]金融サービス会社モルガン・スタンレーのアナリストは、StarshipとStarlinkの開発は絡み合っており、Starshipの計画された打ち上げ能力によりStarlinkの打ち上げ費用が安くなり、Starlinkの利益がStarshipの開発費用を賄うと述べた。[247]設立から2022年末まで赤字であったが、[248] Starlinkは2023年第1四半期に初めてキャッシュフローがプラスになったと報告されたが、[249] [250]イーロン・マスクは、Starlinkが「損益分岐点のキャッシュフロー」に達したのは2023年だったと述べた。[251] 2023年12月、FCCは、Starlinkが「Starshipロケットで引き続き正常に打ち上げられない」ことを理由に、8億8500万ドルのStarlink補助金の最終拒否を発表した。[252]
アルテミス計画
スターシップHLSは当初、アルテミス計画の一環として計画されていたアルテミスIIIおよびアルテミスIVの有人ミッションのための唯一の月面有人着陸システムとしてNASAに選ばれた。[253] [254]スターシップHLSは低地球軌道に打ち上げられ、複数のスターシップタンカー宇宙船によって燃料補給される。[255] : 4, 5 燃料補給後、月周回噴射燃焼を行い、月の周りをほぼ直線のハロー軌道[256]に投入され、北極上に1,500 km (930 mi) の近月点、南極上に70,000 km (43,000 mi) の遠月点が発生する。 [256] [255] : 4, 5 その後、オリオン宇宙船はスターシップHLSとドッキングし、4人の乗組員のうち2人がスターシップHLSに乗り換える。[257] [255] : 4, 5 その後、スターシップHLSはエンジンを使って動力降下し、月の南極近くに着陸します。[255] : 4, 5 乗組員がミッションの表面部分を遂行した後、HLSは乗組員とともに上昇します。[255] : 4, 5 その後、乗組員はオリオン宇宙船に乗り換えて地球に帰還します。[255] : 4, 5
天文学
天文学者たちは、スターシップの軌道上へのより大きな質量と、提案されているLUVOIRなどの宇宙望遠鏡のためのより広い貨物室を考慮し、これらの能力を活用するためにより大きな望遠鏡を開発するよう求めている。[258] [259]スターシップの9メートル（30フィート）のフェアリング幅は、8メートル（26フィート）幅の宇宙望遠鏡の鏡を1つの部品に保持することができ、[258]コストと遅延の原因となるJWSTの6.5メートル（21フィート）の鏡のような複雑な展開の必要性を軽減する。 [259]アリアン5は、望遠鏡の重量に約6,500kgの制限を課した。[260]スターシップの打ち上げコストが低いため、探査機は大型望遠鏡の鏡にベリリウムの代わりにガラスなど、より重く、より一般的で、より安価な材料を使用することもできる。 [259] [237]ハッブル宇宙望遠鏡の鏡と同様の方法で作られた5トン（11,000ポンド）の鏡を備えたJWSTは、（燃料補給された）スターシップが太陽-地球L2ポイントに届けられる質量のわずか10％を占めるだけであり、したがって望遠鏡の重量を最小限に抑えることは設計上の主要な考慮事項ではなかっただろう。[259]
全米科学アカデミーの2020年の調査では、ハビタブル・ワールド・オブザーバトリー（HWO）が推奨された。この宇宙観測所は超大型ロケットを必要とし、太陽系外惑星での生命の兆候を探すことになる。[260] HWOのチームは、HWOのミッションにとって非常に重要な大型ロケットの成功を期待している。[260] NASAのHWO主任設計者[260]兼JWSTマネージャー[261]のリー・ファインバーグは、スターシップの進捗状況を追跡するためにスペースXと連絡を取り合っており、2024年にも同じ目的で同社を訪問している。[260] NASAのハビタブル・ワールド・オブザーバトリーは、今のところ6～8メートルの鏡を搭載する予定だが、2040年代の打ち上げまでに、質量と体積が2倍になる可能性のあるロケットを活用できるよう、設計は柔軟にする必要がある。[260]元NASAジェット推進研究所の建築家ケイシー・ハンドマーは、HWOはスターシップで可能なことに比べるとはるかに保守的すぎると考えている。[260]ハンドマーは、スターシップにより望遠鏡を表面レベルの太陽系外惑星の撮影までスケールアップでき、季節的な移動パターンを検出できるほどの大きさになるかもしれないと主張している。[260]
ロケット貨物
2022年1月、スペースXはアメリカ宇宙軍のロケット貨物プログラムを開発するため、5年間で1億200万ドルの契約を受注した。[244]この5年間の契約は、「ロケットが貨物輸送に使用された場合、正確に何を達成できるかを決定する」ことを目的としており、[262]空軍研究所がスターシップの商業打ち上げ中にデータを収集することになる。[262]この契約には、貨物を積んだスターシップをポイントツーポイント飛行で打ち上げ、着陸させる最終的なデモンストレーションミッションも含まれている。
国防総省は、最大100トンの貨物と物資を迅速に配備する能力、いわゆるポイントツーポイント配送（P2PD）を実証するプログラムの一環として、スターシップを使ったテストを計画している。このテストは25年度または26年度に実施される予定である。[263]
火星サンプルリターン
2024年、NASAの最優先の旗艦プロジェクトの一つであるNASA-ESA火星サンプルリターンプロジェクトは、プロジェクトの実現可能性を評価する独立審査委員会が、プロジェクトはミッションプロファイルの下では完了できないと結論付けたことで挫折した。2024年4月、 NASA長官は、プロジェクトには新しいミッションプロファイルが必要であり、NASAは業界に提案を求め、2024年秋までに回答を求め、総コストの削減とリスクの低減に重点を置くと発表した。[264]スターシップは、新しいミッションプロファイルアーキテクチャの中心となる有力候補と広く見なされていた。[265] [266] [267]
交通機関
SpaceXは、Starshipをポイントツーポイントの飛行（SpaceXでは「地球から地球」の飛行と呼んでいる）に使用することを提案しており、1時間以内に地球上のどこにでも移動できる。[268] [262]マスク氏は、SpaceXは人間の乗客を乗せて打ち上げる前に何百もの貨物飛行を完了させると述べた。[269]
宇宙植民地化
スペースXによると、スターシップは火星に乗組員を着陸させることができるように設計されているが、 [270] : 120 スペースXはスターシップの生命維持システム、放射線防護、ドッキングシステム、火星の軌道上燃料補給システムに関する技術的な計画や設計を公開していない。[271]宇宙船は低地球軌道に打ち上げられ、火星に向かう前に軌道上で燃料補給される。[272]火星着陸後、サバティエ反応を使用して、スターシップの燃料である液体メタンと液体酸素を電力ガスプラントで合成することができる。[273]プラントの原材料は火星の水と火星の二酸化炭素である。[107]地球上では、同様の技術を使用してロケット用のカーボンニュートラルな推進剤を作ることができる。 [274]現在までに、火星の二酸化炭素から酸素を抽出することを実証する概念実証実験（MOXIE ）が1回行われており、ジョージ・ドヴォルスキーはギズモードの記事で、これを「実用的なもの」にすることは「まだ遠い未来の話」だとコメントしている。[275] [276]
スペースXとマスクは、人類の長期的な生存を確保するために火星の植民地化を目標としていると述べており[237] [277]、2050年までに100万人を火星に送るという野心を抱いている。 [278] 2022年3月、彼は最初の有人火星着陸は2029年に起こる可能性があると見積もった。[279]このタイムラインは、イギリスのオックスフォード大学の物理学者ケビン・オルセンによって非現実的であると批判されており、オルセンは「植民地は空気、燃料、水を生産するための工場になる必要がある」と述べており、「宇宙で完全に閉鎖された環境を作り出すことは根本的に不可能」であり、そのための技術は「宇宙飛行や居住地建設の技術よりはるかに遅れている」と述べている。[275]オーストラリアのニューサウスウェールズ大学の鉱山工学教授セルカン・サイダムは、人類は現在火星植民地を建設するのに必要な技術を欠いており、2050年までに100万人の火星都市を建設する能力が不足する可能性が高いと述べた。[275]
その他のミッション
将来のペイロードの一つは、通信衛星スーパーバード9号で、スターシップにとって初の社外製商用衛星契約となった。[280]もう一つの計画されているペイロードは、スターシップが単体で打ち上げる予定のスターラボ宇宙ステーションである。 [281]
将来的には、この宇宙船の有人バージョンは、例えばポラリス計画の第3回飛行など、宇宙観光に使用される可能性があります。[282]
ライラ計画によって行われた研究により、LEOでの燃料補給により、スターシップは20年かけて宇宙船をオウムアムアに送ることができることが判明した。 [283]木星では重力アシストが必要になるだろう。[283]
設備
試験と製造
スターベースは製造施設と発射場から成り、[284]テキサス州ボカチカに位置している。両施設は24時間稼働している。[18]最大450人のフルタイム従業員が現場にいる可能性がある。[124] : 28 この施設は2つの発射場、1つのペイロード処理施設、1つの7エーカーの太陽光発電所、およびその他の施設で構成される予定である。[124] : 34–36 同社は、テキサス大学リオグランデバレー校が所有するSTARGATE研究施設のためにスターベースの土地をリースしている。その一部をスターシップの開発に使用している。[285]
ラプターエンジンは、テキサス州マクレガーのロケット開発施設でテストされています。この施設には2つの主要なテストスタンドがあります。1つは両方のエンジンタイプ用の水平スタンド、もう1つは海面レベルに最適化されたロケットエンジン用の垂直スタンドです。[286]将来的には、2021年9月時点で[アップデート]建設中だった近くの工場で新世代の海面レベルのラプターが製造され、カリフォルニアにあるSpaceXの本社ではラプターバキュームの製造と新しい設計のテストが続けられます。[286]
フロリダ州では、ココアの施設でスターシップの耐熱シールドタイル用のシリカを精製し、スラリーを製造してケープカナベラルの施設に輸送する。過去には、スターベースのクルーと競争しながら、作業員がスターシップMK2プロトタイプを建造した。 [69]同じくフロリダ州のケネディ宇宙センターには、発射施設39Aのスターシップ発射場やロバーツロードの製造施設など、他のスターシップ施設を設置する予定である。この製造施設は、ファルコンロケットブースターの保管および保守施設である「ハンガーX」から拡張されている。30,000平方メートル（ 320,000平方フィート）の建物、積み込みドック、統合タワーセクションを建設する場所が含まれる。[287]ケネディ宇宙センターに隣接して、ケープカナベラル宇宙発射施設37に追加の発射場が設置される予定で、施設の所有者である米国宇宙軍のミッションに使用される可能性が高い。
発射場
スターベース
スターベースには、パッドAとパッドBという2つの発射場を設置する予定である。 [124] : 34 スターベースの発射場には、タンクファーム、軌道打ち上げマウント、統合タワーなどの大規模な施設がある。 [124]発射場には小規模な施設もあり、周囲を囲むタンクにはメタン、酸素、窒素、ヘリウム、油圧液などが保管されている。[124] : タンクファーム近くの161のサブクーラーは液体窒素を使用して推進剤を冷却し、大規模な施設にはさまざまなパイプが設置されている。 [54]各タンクファームは8つのタンクで構成されており、1回の軌道打ち上げをサポートするのに十分な大きさである。[54]現在のパッドAの発射台には、水力式の火炎ダイバータ、ブースターを保持する20個のクランプ、およびスーパーヘビーブースターが打ち上げられる前に液体燃料と電力を供給するクイックディスコネクトマウントがある。[54]
統合タワーまたは発射塔は、鋼鉄のトラスセクション、上部の避雷針、 [288]およびブースターを持ち上げ、キャッチし、回収できる一対の機械アームで構成されています。 [54]アームでブースターをキャッチするという決定は、着陸脚の必要性をなくすことでロケットの質量と機械的複雑さを軽減し、ロケットを発射台に直接戻すことでより迅速に再利用できるようにするためでした。[182] ：2 機械アームはキャリッジに取り付けられており、タワーの上部にあるプーリーによって制御されます。 [54]プーリーは、ケーブルを使用してタワーの基部にあるウインチとスプールにリンクされています。 [54]ウインチとキャリッジを使用して、キャリッジの側面に取り付けられたベアリングのサポートを受けて、機械アームを垂直に移動できます。 [54]リニア油圧アクチュエータがアームを水平に動かします。 トラックはアームの上部に取り付けられており、ブースターまたは宇宙船の位置決めに使用されます。[54]タワーにはスターシップ宇宙船から伸縮するクイックディスコネクトアームが取り付けられており、その機能はブースターに電力を供給するクイックディスコネクトマウントに似ています。[54]
フロリダ
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スペースXは2021年からケネディ宇宙センター発射施設39A（LC-39A）にスターシップ発射台の建設を進めている。この場所は2014年に同社にリースされ、ファルコン9ロケットの打ち上げに使用されている。[287] [289]連邦航空局は2024年に、新しいインフラとLC-39Aでの年間最大44回の打ち上げ頻度の増加による潜在的な影響を評価する環境影響評価書（EIS）の作成プロセスを開始した。[290]
2024年6月、ブルーオリジンとユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）は、EISプロセスの一環としてコメントを提出し、スターシップの打ち上げが自社の現場での活動に及ぼす影響に異議を唱えた。[291]ブルーオリジンは、自社の打ち上げと競合するスターシップの打ち上げに他の事業者が異議を唱えられるようにすること、スターシップの運用を特定の時間に制限すること、競合する打ち上げの影響を減らすためにその地域の発射台の数を増やすことなど、いくつかの緩和策を提案した。[292] ULAは、燃料を満タンにしたスターシップには他の事業者が施設を使用できないほど広い避難区域が必要になり、繰り返しの打ち上げで発生する騒音が近くに住んでいる人や働いている人に危害を加える可能性があるため、規制当局がフロリダでのスターシップの打ち上げを全面的に禁止することを提案した。[293] [294]イーロン・マスクは、2社のコメントは不誠実であり、彼らの真の動機は法律戦争によってスペースXの進歩を妨害することだったと示唆した。[291]
同社はまた、デルタIVロケットの退役後2024年に空となったケープカナベラル宇宙発射施設37 （SLC-37）付近にスターシップの別の発射台を建設することを提案している。同年、米国宇宙軍は、 SLC-37での新しいインフラと年間最大76回の打ち上げ頻度の潜在的な影響を評価する環境影響評価書（EIS）の準備プロセスを開始した。[294] [295] [296]
スペースXがフロリダからスターシップを打ち上げる許可を得るには、両方のEISプロセスが完了していなければならないが、それはおそらく2025年後半まで行われないだろう。[291]これらの施設の塔と機械アームはスターベースのものと類似しているが、ボカチカでの経験から得られた改良が加えられている。[287]
スターシップ開発への反応
スペースXと競争し、同社との技術格差を埋めるために、中国航天科技集団と中国の他の航空宇宙企業は、スターシップに相当する超大型ロケット「長征9号」の開発に取り組んでいると報じられている。 [297]このロケットも最終的には完全に再利用できるように設計されている。[298] 2021年、中国ロケット技術研究院（CALT）は、外観と機能がスターシップと「驚くほど」似ているとされるロケットのレンダリングビデオを公開した。[299]国際宇宙連盟と中国航天学会が2022年に開催したイベントで、CALTは、スターシップと非常によく似た第2段を備えた、LOXメタン燃料で動く有人ロケットの研究を行っていると発表した。[300]
SpaceNewsは、中国の新興企業Space EpochとエンジンメーカーのJiuzhou Yunjianが、Raptorに似たメタンLOXエンジン、ステンレス鋼タンク、反復設計を備えた、より小型のStarshipのようなロケットを開発していると報じた。 [301] Starshipの再利用性とステンレス鋼構造は、将来的にNew Glennの使い捨て上段ロケットを置き換えることを目的とした、 Blue OriginのNew Glenn大型ロケットの再利用可能な上段ロケットProject Jarvisにも影響を与えた可能性がある。 [302]
2021年、連邦議会議員らは、SN8号爆発後のスペースXの打ち上げライセンス違反に対するFAAの対応について懸念を表明し、FAAに「打ち上げ安全の意思決定に対する不当な影響の可能性に抵抗する」よう求めた。[172] 2023年、スターシップの2回目のテスト飛行に先立ち、スペースXの副社長で元NASAエンジニアのビル・ガーステンマイヤー氏は、米国上院で「中国のような国家主体との戦略的競争」を踏まえたイノベーションの重要性について発言した。[303] [304] [305]彼は、スペースXはNASAと契約を結び、スターシップを使って中国よりも先にアメリカ人宇宙飛行士を月に着陸させており、[306] [303]スターシップのテスト飛行キャンペーンは、公共の安全とは無関係な「規制上の逆風と不必要な官僚主義」によって遅れていると述べた。[304] [307]
スターシップの2回目の統合飛行試験の後、会計検査院（GAO）はFAAに対して「事故調査プロセスを改善する」よう勧告し、これまでFAAはFAAの監督下で打ち上げ事業者に独自の調査を認めてきたことを明らかにした。[308]
いくつかの環境保護団体は、環境審査がマスク氏の政治的・財政的影響力によって回避されたと主張し、FAAとスペースXに対して訴訟を起こした。[309]
注記
- ^ ブロック 1 ブースターを使用する場合、高度は 123.1 m (404 フィート) のみです。
- ^ 総質量は、推進剤の質量（1,200,000 kg）とおおよその空の質量（100,000 kg）の合計です。
- ^ 総質量は、推進剤の質量（1,200,000 kg）とおおよその空の質量（100,000 kg）の合計です。
- ^ スーパーヘビーの乾燥質量：200 t（440,000ポンド）；スターシップの乾燥質量：100 t（220,000ポンド）；スーパーヘビーの推進剤の質量：3,400 t（7,500,000ポンド）；[4]スターシップの推進剤の質量：1,200 t（2,600,000ポンド）。[11]これらの質量の合計は約5,000 t（11,000,000ポンド）です。
- ^ 3,400 t (7,500,000 lb) の 78% は 2,700 t (6,000,000 lb) の液体酸素です。
- ^ 1,500 t (3,300,000 lb) の 78% は 1,170 t (2,580,000 lb) の液体酸素です。
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、SpaceX スターシップに関連するメディアがあります。
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- 連邦航空局によるプログラム的環境評価
- 欧州宇宙機関が管理するeoPortalディレクトリ上のSpaceXのスターシップ
- リングウォッチャースターシッププログラムに関する頻繁に更新されるレポート
- YouTube での
ティム・ドッドのスターシップによるイーロン・マスクへのインタビュー:
- スターシップについてのイーロン・マスクとの会話、2019年
- スターベースとスターシップのツアー、2021: パート 1、パート 2、パート 3
- 発射塔とラプターエンジンツアー、2022年：概要、発射インフラ、ラプターエンジン
- スターファクトリーツアー、2024年：[1]
- フライト4打ち上げ前後のインタビュー: [2]
