SpaceX'in son Starship test uçuşunun üzerinden iki hafta geçti ve mühendisler, aracın ısı kalkanındaki sorunları teşhis etti, iyileştirmeler belirledi ve bir sonraki uzay yolculuğu için öncelikli bir plan geliştirdi.
SpaceX'te üretim ve uçuş güvenilirliğinden sorumlu üst düzey yetkili Bill Gerstenmaier, bulguları Pazartesi günü Amerikan Astronautical Society'nin Cleveland'daki Glenn Uzay Teknolojisi Sempozyumu'nda sundu.
Roket, 26 Ağustos'ta ABD-Meksika sınırının hemen kuzeyindeki Starbase, Teksas'ta bulunan SpaceX fırlatma rampasından havalandı. Bu, dünyanın en büyük roketi olan SpaceX'in Süper Ağır (Super Heavy) iticisinin ve Starship üst aşamasının birleşerek yaptığı 10. tam ölçekli test uçuşuydu.
26 Ağustos test uçuşunda birkaç temel hedef vardı. SpaceX, önceki üç test uçuşunu etkileyen Starship'in itki ve yakıt sistemlerindeki sorunları aşmak zorundaydı. Ardından mühendisler, yeniden giriş sırasında atmosferde hızla ilerleyen geminin karnını kaplayan binlerce karodan oluşan Starship'in ısı kalkanı hakkında veri toplamayı amaçlıyordu.
Gerstenmaier, "Her şey son derece iyi gitti" dedi.
Kalkıştan biraz daha sonra, Starship Avustralya'nın kuzeybatısındaki Hint Okyanusu'na kontrollü bir iniş gerçekleştirdi. Geminin, son inişini kaydetmek için konumlandırılmış şişme bir şamandıranın yakınındaki hedef iniş noktasına 3 metre mesafede olduğu belirtildi. Şamandıradan ve yakındaki bir drondan gelen görüntüler, Starship'in inişini gösteriyordu. Görüntülerde geminin önce karın üstü düştüğü, ardından altı Raptor motorundan üçünü çalıştırarak okyanusa inmeden hemen önce dik durduğu görüldü. Ancak gemi bazı hasarlar almıştı. Arkasında ve kanatçıklarında belirgin hasarlar vardı ve en dikkat çekici olanı, 52 metre yüksekliğindeki aracın yan tarafında pas rengi bir ton oluşmuştu.
SpaceX kurucusu Elon Musk, bu renk değişiminin, geminin seramik karolarıyla karşılaştırmalı olarak dayanıklılık ve performanslarını test etmek amacıyla monte edilen metalik ısı kalkanı karolarının oksidasyonundan kaynaklandığını söyledi. Musk, önceki Starship uçuşlarının aksine, kalkıştan inişe kadar karoların neredeyse tamamının araç üzerinde kaldığını belirtti.
Detaylara İniş
Gerstenmaier, Pazartesi günkü sunumunda Starship test uçuşuna ilişkin detaylara daha derinlemesine değindi.
Gerstenmaier, "Seramik olmayan karolarla idare edip edemeyeceğimizi görmek için bir test yapıyorduk, bu nedenle yan tarafa üç metal karo yerleştirdik, çünkü bunları üretmek daha basit ve seramik karolardan daha dayanıklı olacaktı. Sonuçlar pek de öyle olmadığını gösterdi" dedi.
"Metal karolar... pek iyi çalışmadı" diye ekledi. "Yüksek oksijen ortamında son derece güzel oksitlendiler. Yani o güzel turuncu renk, belki de Uzay Mekiği harici yakıt tankı rengini anımsatıyordu, o üç küçük metal karodan kaynaklanıyordu."
Gerstenmaier, karmaşık teknik kavramları anlaşılır bir şekilde açıklama yeteneğine sahip. Kariyerine 1977'de NASA'da uzay mekiği programında uzay mühendisi olarak başladı. NASA'daki görevlerinde yükselerek kurumun tüm insanlı uzay uçuşu programlarının başına geçti, ardından 2020'de SpaceX'e katıldı.
Metalik karolarla yapılan deney, SpaceX'in Starship'i geliştirme şeklinin bir göstergesi. Şirketin mühendisleri, her test uçuşuna değişiklikler yapmak ve yeni tasarımlar entegre etmek için hızla hareket ediyor. Metalik ısı kalkanı karoları yeni bir teknoloji değil. NASA, 1970'lerde bunları laboratuvarlarda test etti ancak hiç uçurmadı.
Gerstenmaier, "Onları uçuşa götürerek çok şey öğrendiğimizi düşünüyorum ve altındaki koruma hala yeterliydi, bu yüzden bir sorun yaratmadılar" dedi. "Karoların çoğunda oldukça büyük boşluklar var ve ısı buradan sızıp altına giriyor."
Starship'in ısı kalkanında ustalaşmak, programın geleceği için hayati önem taşıyor. Starship'in hızla yeniden kullanılabilir olması için ısı kalkanının dayanıklı olması gerekiyor. Musk, Starship'leri 24 saat içinde yeniden uçurmayı hedefliyor.
NASA'nın yeniden kullanılabilir uzay mekikleri, yeniden girişin en yüksek sıcaklıklarından korunmak için yaklaşık 24.000 hassas seramik karo kullanıyordu, ancak bu malzemeler hassastı ve görevler arasında elle yenilenme ve rötuş gerektiriyordu. SpaceX'in Dragon mürettebat kapsülü, ısı kalkanının altında yeniden kullanılabilir bir yapıya sahip, ancak ısı kalkanı malzemesinin kendisi yalnızca bir kez kullanılıyor.
Starship için SpaceX, uzay uçuşunun zorluklarına - kalkış sırasındaki yoğun titreşimler, uzaydaki aşırı termal döngüler, yeniden girişin kavurucu ısısı ve her görevin sonunda fırlatma rampasının yakalama kollarının ezilmesi - dayanacak bir ısı kalkanına ihtiyaç duyuyor. Musk, geminin yeniden kullanılabilir ısı kalkanını Starship programı için "en büyük" mühendislik zorluğu olarak nitelendiriyor.
Sunumuna devam eden Gerstenmaier, Starship'in ısı kalkanının tepesine yakın beyaz bir yamayı işaret etti. Bunun, karolar arasındaki boşluklardan ısı sızmasının ve altında bulunan, SpaceX'in Dragon uzay aracının ısı kalkanından türetilmiş bir termal bariyeri aşındırmasının neden olduğunu söyledi. Teknisyenler ayrıca aracın tepkisini test etmek için Starship'in burnu yakınındaki bazı karoları kasıtlı olarak çıkardılar.
Gerstenmaier, "Bu aslında Dragon'da bulunan ve aşınarak beyaz kalıntı oluşturan beyaz bir malzeme" dedi. "Yani bu bize, karolar arasındaki bölgeye ısı girdiğini, karoların altına girdiğini ve bu aşınabilir yapının altında aşındığını gösteriyor. Dolayısıyla, karoları sızdırmaz hale getirmemiz gerektiğini öğrendik."
Starship'in ana yapısı özel bir paslanmaz çelik alaşımından yapılmıştır. Uzay mekiği ve Dragon gibi yeniden giriş için tasarlanmış çoğu uzay aracı alüminyumdan yapılmıştır. Çeliğin daha yüksek erime noktası, Starship'i mekikten daha ısı kalkanı hasarına karşı daha bağışık hale getirir.
Mühendisler, ısının karolar arasından sızıp altındaki malzemeyi yaktığı Starship'in daha alt kısımlarında birkaç beyaz leke daha gözlemlediler.
11. Uçuş Ön İncelemesi
Sonuçlar harika olmasa da, SpaceX yetkilileri bir çözümleri olduğuna inanıyor. Gemiye yakın, beyaz yamaların arasında mühendisler, SpaceX'in yer ekibinin karoların etrafına ve altına yeni bir deneysel malzeme yerleştirdiği birkaç karanlık alan fark ettiler.
Gerstenmaier, "Buna 'crunch wrap' diyoruz. Her karonun etrafına sarılan bir paket kağıdı gibi ve ardından bu karolar mekanik olarak yerinde tutuluyor. Bir robot tarafından takılıyorlar. Koyu ittiğimizde, bu küçük paket kağıdı her bir karonun kenarlarında duruyor ve sonra yüzeyde kesiyoruz" dedi.
Bu "crunch wrap" malzemesinin kullanılması, boşluk doldurucular kullanmadan karolar arasındaki boşlukları sızdırmaz hale getirebilir. Uzay mekikindeki boşluk doldurucular ısı kalkanına karmaşıklık katıyordu ve bazen uçuş sırasında yerlerinden çıkıyordu.
Gerstenmaier, "Bu, bir sonraki uçuşumuzda, 11. Uçuş'ta uçuracağımız şeydir. Burada uçtuğumuzda, daha iyi sızdırmazlık ve daha iyi karo performansı elde etmek için her yere crunch wrap yerleştireceğiz. Bunlar bizim icat ettiğimiz alanlar. Test deneyleri yapıyoruz. Test zarfı genişletme yapıyoruz. Aerodinamik şeyler yapıyoruz. Tüm bunlar kritik."
11. Uçuş için Starship, geminin şimdiye kadarki tüm görevlerinde kullandığına benzer bir yörünge altı yörüngede uçacak. Bir sonraki uçuş Ekim ayında gerçekleşebilir ve SpaceX'i gelecek yıl yükseltilmiş bir Starship/Süper Ağır roketinin ilk çıkışına hazırlayacak. SpaceX, bir önceki gün Teksas'ta bir sonraki fırlatma için Süper Ağır iticisini test etti.
Gerstenmaier, "Sanırım bu bir sonraki uçuşta, bu kadar çok farklı tekniği zorlamayacağız. Gelecek yıl uçurmak istediğimiz yapılandırmaya daha çok odaklanacağız" dedi.
Yörüngeye Hareket
Gerstenmaier, "Gelecek yıl, hem gemi hem de itici için V3 (Versiyon 3) olarak adlandırılan başka bir versiyona geçeceğiz" dedi. "Ayrıca altında, önceki modellerden daha fazla performansa sahip yeni bir Raptor motoru var. Yani önce V3'ü (yörünge altı) uçuracağız ve eğer başarılı olursa, muhtemelen V3 ile yörüngeye çıkacağız."
Bu, en erken 13. Uçuş'ta bir yörünge uçuşu anlamına gelecektir. Bu, SpaceX'in sonraki birkaç test uçuşunun sonuçlarına bağlı olarak, 13. ile 15. Uçuş civarında Starship'i Starbase'de yakalayıp kurtarmayı deneyeceğini söyleyen Musk'ın son yorumuyla da uyumlu. Aynı zamanda, Starship üzerine yakın zamanda yapılan bir haberde meslektaşım Eric Berger'in tahminleriyle de örtüşüyor.
Yakalama girişiminde bulunmak için Starship'in yörünge hızına ulaşması, Dünya etrafında tam tur uçması ve Teksas'a geri dönmesi gerekiyor.
Şimdiye kadarki tüm Starship test uçuşları yörünge altıydı, yani gezegenin etrafını dolaşmadan Dünya'ya geri dönüyorlardı. SpaceX, gemiyi yörüngeye göndermeden önce nereye ve ne zaman geri döneceğini kontrol edebildiğinden emin olmak istiyor. Starship büyüklüğünde bir aracın kontrolsüz yeniden girişi, büyük enkaz parçalarının yere düşmesiyle sonuçlanacaktır.
Yörünge görevleri, Starship'in gelişiminin bir sonraki aşamasını açacaktır. Starship'i tek parça halinde kurtarmak, mühendislerin diğer şeylerin yanı sıra geminin ısı kalkanının performansını daha iyi anlamasına olanak tanıyacaktır. Starship ile yörüngeye gitmek, SpaceX'in şirketin tüketici internet hizmeti için daha güçlü yeni nesil Starlink uydu interneti uydularını göndermeye başlamasını sağlayacaktır. En önemlisi, Ay ve Mars'a yapılacak gelecekteki uçuşlar için yörünge uçuşu, SpaceX'in büyük ölçekli yörünge yakıt ikmalinin ilk gösterimi için iki gemiyi uzayda bir araya getirmesine olanak tanıyacaktır.
Gerstenmaier, "Gelecek yıl bunu yapmaya çalışacağız" dedi. "2026'da, büyük ölçekli yakıt transferini sağlamak odak noktası olacak. Dünya yörüngesinden ayrılacaksak, yakıt transferine ihtiyacımız olacak."
Gerstenmaier ayrıca, en son test uçuşundaki Starship'in Süper Ağır iticisiyle yapılan deneylerin sonuçlarından da kısaca bahsetti.
Bu uçuşta, itici Starship'i uzaya doğru ittikten sonra Teksas kıyıları açıklarındaki Meksika Körfezi'ne indi. SpaceX, iticiyi Dünya'ya dönerken daha yüksek streslere maruz bırakarak, roketi fırlatma rampasına geri döndürmek yerine Körfez'de suya indirmeyi kullandı.
Gerstenmaier, "Orada yaptığımız şey, hücum açısını ve iticinin kendi kendine ne kadar iyi uçabildiğini gözlemlemekti, böylece gelecekte onu kuleye geri getirme yeteneğimizi anlayabilecektik" dedi.
SpaceX mühendisleri, uçuşta iticinin iniş performansının bilgisayar modelleri veya rüzgar tüneli testlerinden elde edilen tahminlerle uyuşmadığını fark ettiler. Yer deneylerinde, itici ses altı hızın altına yavaşladığında kararsız bir sarsıntıya maruz kalıyor.
Bu sonuçlara dayanarak, Gerstenmaier, "İticimizle geri dönerken yaptığımız şeyi yapmamalıyız, ancak uçuşla gösterdik ki, hem CFD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) hem de rüzgar tünellerinin gösterdiğinden daha fazla stabiliteye sahibiz" dedi.
"Yani, araştırma topluluğuna büyük soru şu: Bu farklılıkları neden görüyoruz?" diye sordu. "Bunun olabileceğine dair bir ipucumuz vardı ama %100 emin değildik ve bunu son derece iyi yapabildik."
Gerstenmaier, bu sorunun üniversitelere ve devlet laboratuvarlarına sorulmasının en iyisi olacağını öne sürdü. SpaceX gibi şirketler hızla yenilik yapıyor, ancak çalışır bir çözüm bulduklarında başka bir şeye geçiyorlar.
Gerstenmaier, "Benim dediğim minimum uygulanabilir çözüm" dedi. "Neden çalıştığını gerçekten anlamıyorum, ama bir şekilde işe yarıyor, bu yüzden onu kullanacağız, ticarileştireceğiz, işe yarayacak şekilde kullanacağız. Bana neden çalıştığını anlamanız için bir şans veriyorsunuz... Ve şöyle bir şey keşfedebilirsiniz: Hey, aslında onu daha da iyi çalıştıran başka bir yaklaşım var."
