Starship is een tweetraps, al dan niet bemand, zeer zwaar lanceersysteem in ontwikkeling bij SpaceX. De boostertrap van Starship, die nodig is om de Aarde te verlaten, heet Super Heavy. De naam Starship slaat op zowel de tweede trap met een compartiment voor bemanning, vracht of satellieten als op de eerste-en-tweede trap als geheel.Tweet van Elon Musk, Twitter, 7 februari 2019 Het project heeft, tot het eind 2018 zijn huidige naam kreeg, meerdere namen gehad zoals de Mars Colonial Transporter of MCT (voor september 2016), het Interplanetary Transport System of ITS (sept. 2016 - juni 2017) en Big Falcon Rocket (BFR) (juni 2017 - november 2018). Intern bij SpaceX werd de raket rond 2015-2016 (mogelijk al in 2010) enige tijd aangeduid met de onofficiële werknaam Big Fucking Rocket.
Starship vormt een volledig herbruikbaar ruimtevaartuig dat is bedoeld om 100 tot 150 ton aan vracht of tot 100 mensen per vlucht in de ruimte te brengen. In expendable mode zou dat zelfs 250 ton kunnen zijn. Vluchten naar Mars (en terug) behoren tot de mogelijkheden. Door de mogelijkheid tot bijtanken in de ruimte kunnen die hoeveelheden ook op Mars of op de Maan landen.
Met een ontwerp voor een aangepast Starship won SpaceX de aanbesteding voor de bemande maanlander van NASA’s Artemisprogramma.
Het eerste conceptontwerp werd op 27 september 2016 door SpaceX-oprichter en CEO Elon Musk op het International Astronautical Congress gepresenteerd als Interplanetary Transport System. Een jaar later werd een verkleind, makkelijker haalbaar ontwerp met een bredere inzetbaarheid gepresenteerd met de naam Big Falcon Rocket. In de daaropvolgende jaren werd het ontwerp nog aangepast, waarvan de keuze om de raket van roestvast staal in plaats van koolstofvezel te bouwen de grootste was. Het project staat onder directe leiding van Elon Musk zelf.
Het eerste prototype van het Starship werd op 28 september 2019 voltooid. In de twee jaar daarop werden in hoog tempo prototypes gebouwd, waarvan enkele tijdens grondtests of testvluchten explodeerden. De informatie over het punt van falen maakte het snel verbeteren van het ontwerp mogelijk. Via een proces van hoppervluchten tot 150 meter en atmosferische vluchten tot 10 kilometer kreeg SpaceX beheersing over het vliegen en het zeer complexe landingsproces van een Starship tussen augustus 2020 mei 2021. Sindsdien wordt de eerste ruimtevlucht met toevoeging van een Super Heavy-booster voorbereid. Op 20 april 2023 werd die gelanceerd. De testvlucht eindigde na drie minuten door een mankement in een explosie maar haalde wel een groot aantal testdoelen. Een tweede vlucht kwam in november 2023 veel verder en haalde de ruimte maar werd na acht minuten ook voortijdig beëindigd.
Elon Musk wil Starship zo snel als mogelijk in bedrijf kunnen nemen. Er werd vanaf 2018 gestreefd naar een eerste bemande vlucht langs de Maan in 2023 hoewel die vlucht waarschijnlijk enkele jaren later zal plaatsvinden. Hij wil in de toekomst met Starship, de Falcon 9, de Falcon Heavy en de (bemande en onbemande) Dragon 2 vervangen. Bemande maanlandingen en marslandingen, satellietlanceringen, bijtankvluchten en eventueel zelfs langeafstandsvluchten op Aarde behoren tot de mogelijkheden. Met de ontwikkeling van Starship was anno mei 2023 bijna 5 miljard dollar gemoeid., SpaceX investment in Starship approaches $5 billion, SpaceNews, 26 mei 2023
Eigenschappen
Starship bestaat uit twee trappen, die beide gebruik maken van Raptor 2-motoren. Super Heavy en Starship zullen gezamenlijk met 4800 ton brandstof worden gevuld. 78 procent daarvan is vloeibare zuurstof en 22 procent is vloeibaar methaan.
Super Heavy De eerste trap heet Super Heavy, is 70 meter lang en heeft een diameter van negen meter. De Super Heavy is gebouwd van roestvast staal en wordt voortgestuwd door 33 Tweet van Elon Musk, Twitter, 13 februari 2022 raketmotoren van het type Raptor 2. SpaceX heeft daartoe zelf een roestvast stalen legering ontwikkeld. Super Heavy lijkt in veel opzichten op Starship. De besturing terug de atmosfeer in gaat echter met grid-vinnen en zonder bellyflopmanoeuvre. De booster landt niet op poten, maar wordt met een grijparm die aan de lanceertoren zit aan twee uitsteeksels gevangen.
Duidelijk voor de hand liggende verschillen met het Starship zijn het gedeelte waarin de motoren zijn opgehangen, de lengte en de voorkant zonder neuskegel. Omdat de Super Heavy in nagenoeg verticale positie daalt zijn er geen headertanks voor de landing nodig. De brandstof zit in die positie voor het herstarten al onder in de tank. De kracht van de Super Heavy is nodig om de orbitale snelheid van de aarde te halen. Super Heavy zal een stuwkracht-gewichtsverhouding van 1,5 hebben en daardoor een stuk sneller accelereren dan de meeste grote raketten. Tweet van Elon Musk, Twitter, 30 januari 2021 Vanaf de tweede vlucht zal een langere tussentrap met openingen erin op de super heavy komen. Reden hiervoor is dat men hot staging wil gaan toepassen; een waarbij de motoren van de tweede trap worden gestart voor deze los is van de eerste trap en terwijl nog enkele motoren van de eerste trap stuwkracht leveren. Deze techniek die voorheen vooral op Russische raketten werd gebruikt zou voor een effectiever vluchtpatroon zorgen waardoor ongeveer tien procent meer vracht kan worden meegenomen.
Starship De tweede trap vormt één geheel met de neuskegel. Die is 50 meter lang en heeft dezelfde diameter als Super Heavy en wordt ook gebouwd van roestvast staal. De neuskegelsectie kan voor verschillende doeleinden worden ingericht. Zo komen er onder meer versies voor het afzetten van satellieten in de ruimte, versies voor bemanning en vrachtschepen, en tankschepen die bijtanken in de ruimte mogelijk maken. Dat bijtanken is nodig om bij reizen naar de Maan of naar Mars de aardeontsnappings-boost uit te voeren. Het bijtanken gebeurt met de "ruggen" van de schepen tegen elkaar. Ook komt er een verlengde variant waarin in de ruimte langduriger brandstof kan worden opgeslagen die later in andere Starships kan worden geladen. Tweet van Eric Berger, 9 september 2022
De buik van het Starship is van een keramisch hitteschild voorzien dat nodig is voor landingen op Aarde en op Mars. De hitteschildtegels worden mechanisch bevestigd. Starshipvarianten die niet op andere hemellichamen hoeven te landen bevatten geen landingsgestel. Deze Starships landen met uitsteeksels die dicht onder de voorflappen zitten op twee grijparmen die aan de lanceertoren zitten bevestigd. Met deze grijparmen kan het Starship opnieuw op een Super Heavy worden geplaatst of op een vervoersstandaard. Het ontbreken van landingspoten betekent minder kwetsbaar onderdelen in het Starship.
In de achterwaartse rok zitten de Raptors verwerkt; dat zijn er minimaal drie die voor werking op zeeniveau zijn geoptimaliseerd en ook als landingsmotoren worden gebruikt. Deze zijn meestal aangevuld met nog eens drie Raptors die zijn geoptimaliseerd voor werking in het vacuüm van de ruimte. Die vacuüm-motoren zijn niet beweegbaar. Het manoeuvreren gebeurt dus met de drie zeeniveaumotoren. Vier elektromechanisch gestuurde Tweet van Elon Musk, 26 september 2020 stuurflappen, twee voor en twee achter, maken het mogelijk om dwars op de luchtstroom gekeerd door een atmosfeer af te dalen voor het grootst mogelijke remvermogen. Vlak voor de landing keert het Starship dan zijn achterzijde naar de grond om verticaal te landen.
SpaceX wil op twee motoren landen. De derde motor start ook maar wordt normaliter meteen weer uitgeschakeld. Mocht motor 1 of motor 2 niet starten dan blijft motor 3 aan. Landen op één motor is technisch ook mogelijk maar niet wenselijk. Een Starship kan anders dan de Falcon-boosters na het afrem-manoeuvre ook in de lucht stilhangen boven de landingsplaats om naar de perfecte landingsplaats (tussen de grijparmen) te manoeuvreren. Voor landingen op de Maan waar geen atmosfeer is kan Starship volledig met zijn motoren afremmen. Om op te stijgen vanaf Mars of de Maan is wegens de kleinere zwaartekracht daar geen extra booster nodig.
Satellietvoertuig Het voertuig dat satellieten kan afzetten heeft een neuskegel die open en dicht kan. Het rechte deel van het vrachtcompartiment kan satellieten van acht meter lang met een diameter van maximaal acht meter herbergen. Is de diameter kleiner dan kan de satelliet in het toelopende deel van het vrachtcompartiment (de neuskegel) doorlopen. Zo is bij een diameter van zeven meter de maximum lengte bijna elf meter. En bij een diameter van 3,2 meter kan de volledige lengte van 17,24 meter van het vrachtcompartiment worden benut. SpaceX noemt in de handleiding de mogelijkheid om het ruim te verlengen tot 22 meter.
Lanceersystemen Starship-Super Heavy wordt in een later stadium voornamelijk gelanceerd vanaf half afzinkbare zee-platforms. Dit is nodig vanwege het geluid dat een Super Heavy bij vol vermogen veroorzaakt. Er zijn maar weinig plaatsen op land geschikt als lanceerplaats voor een raket van dit kaliber.
Ook zal SpaceX vanaf enkele plaatsen op land lanceren. Dit gebeurt voor testvluchten, maar de losse trappen zullen ook vanaf land naar de zee-platforms worden gelanceerd. Daarvoor is niet de volle stuwkracht nodig. Er zijn vier lanceerplatforms op land gepland. Twee stuks op Starbase (OLP-1 en OLP-2) zullen voornamelijk voor testvluchten worden gebruikt. Een van deze platforms was anno februari 2022 zo goed als voltooid. Twee andere platforms zijn op het Kennedy Space Center gepland en vooral voor missionaire vluchten bedoeld. Bij Lanceercomplex 39A wordt sinds december 2021 aan een Starship-platform gebouwd. Over een huurovereenkomst voor een nieuw lanceercomplex, LC-49, wordt onderhandeld. SpaceX wants NASA’s LC-49 for Starship Super Heavy launches, Space Explored, 15 december 2021
De platforms zijn zo’n 25 meter hoog. Naast de platforms staat een ongeveer 150 meter hoge toren waaraan de vang-, til- en hijsarmen zitten. Ook zit er een quick disconnection arm aan de toren die de aansluitingen voor elektriciteit, communicatie en stuwstofleidingen naar de raket vormen. De toegangsarm voor de bemanning zal ook aan de lanceertoren worden bevestigd.
Geschiedenis Ontwikkeling
In 2016 presenteerde Elon Musk een eerste conceptontwerp, genaamd Interplanetary Transport System. Het zou een diameter van 12 meter hebben en de totale combinatie moest 156 meter hoog worden. Beide trappen die van koolstofvezel waren moesten kunnen landen. Ook zouden er tankschepen komen die het ITS in de ruimte konden bijtanken en zo van de brandstof voorzien om naar een andere planeet te vliegen.
Een jaar later presenteerde Musk een herzien ontwerp dat BFR (Big Falcon Rocket) werd genoemd. De diameter was terug gebracht naar 9 meter en de lengte naar 106 meter. Ook was er een set achterflappen aangebracht om zich gestuurd door de atmosfeer te kunnen laten afremmen. Met dit kleinere ontwerp kon de BFR ook satellieten lanceren. Ondanks dat de raket veel groter was dan de Falcon 9 moest de lancering goedkoper worden omdat deze volledig herbruikbaar zou worden.Making life multi-planetary, Youtubekanaal SpaceX, 25 September 2017
Nog een jaar later in september 2018 was het ontwerp nogmaals aangepast. De lengte zou 118 meter worden en er kwamen ook voorflappen. De raket zou daarmee dwars op de luchtstroom door de atmosfeer vallen om zo maximaal op de lucht te af te remmen. In dit ontwerp zouden de achterflappen tevens de landingspoten zijn en was er een vaste bovenvin aangebracht om de derde landingspoot te zijn. Voorbereidingen voor de bouw van een eerste BFR die in de haven van Los Angeles moest plaatsvinden waren begonnen.First private passenger on Lunar BFR mission, Youtubekanaal SpaceX, 17 september 2018