SpaceX: Ship 20 e Booster 4 sono stati sovrapposti, il sistema Starship prende forma

[Redazione di Hardware Upg]

Link alla notizia: https://www.hwupgrade.it/news/scienz...rma_99737.html

Nella giornata di oggi a Boca Chica (in Texas) è stato assemblato il primo sistema di lancio completo Starship di SpaceX. La navicella da 50 metri Ship 20 è stata sovrapposta a Super Heavy Booster 4 arrivando a 120 metri d'altezza.

Click sul link per visualizzare la notizia.

[Notturnia]

gestire tutti quei motori li sotto deve essere un inferno fra elettronica, giroscopi etc.. non pensavo che ne avesse così tanti.. complimenti

[frncr]

In questa configurazione solo i 9 motori centrali sono montati su gimbal per orientare la spinta, i 20 esterni sono fissi.
Per il numero, già il collaudato Falcon Heavy usa 27 Merlin per il primo stadio (9x3) perciò niente di strano.

[GuardaKeTipo]

Un conto è gestire 3 unità distinte, composte a loro volta ognuna da 9 unità. Cosa totalmente diversa è gestire 29 unità sotto un unico corpo, se così vogliam dire

[Notturnia]

è quello che intendevo.. fisse non fisse la spinta di 29 unità deve essere perfetta o finisce molto male la cosa

29 piccoli motori sono molto peggio da gestire di 5 grossi motori.. gimbal o meno..

[frncr]

Originariamente inviato da GuardaKeTipo

Un conto è gestire 3 unità distinte, composte a loro volta ognuna da 9 unità. Cosa totalmente diversa è gestire 29 unità sotto un unico corpo, se così vogliam dire

Quando i due booster sono collegati al core centrale di fatto c'è un unico stadio con 27 motori perciò meccanicamente cambia nulla rispetto al booster di Starship direi, mentre come gestione può essere solo più complesso dato che devono sincronizzare l'avionica dei tre moduli per farli funzionare come uno, e poi ripristinarne l'autonomia dopo la separazione.
In entrambi i vettori avere tanti motori è vantaggioso sia per la possibilità di modulare la spinta (il singolo motore non può scendere più di tanto) sia per la capacità "engine out" (compensare eventuali motori fuori uso).

Comunque sarà interessante vedere 29 Raptor accesi contemporaneamente dato che finora ne hanno accesi al massimo tre.

[frncr]

Originariamente inviato da Notturnia

29 piccoli motori sono molto peggio da gestire di 5 grossi motori.. gimbal o meno..

Come già detto niente di nuovo, lo fanno da tempo con il Falcon, e in modo certamente più complicato.

[GuardaKeTipo]

Non è come pensi, di fatto in un heavy una centralina controlla 3 sottocentraline che lavorano ognuna per il proprio vettore. Poi, al distacco, lavorano totalmente in autonomia (ovviamente) per il rientro.
Controllare invece la propulsione di 29 unità "insieme" è ben diverso e più complicato. Anche la gestione di compensazione di eventuale engine out è più complessa, perchè su 9 motori l'avionica "capisce" subito quale motore sta difettando... su 29 non è invece ugualmente immediato.

[silviop]

Originariamente inviato da GuardaKeTipo

su 29 non è invece ugualmente immediato.

E' immediato, basta che sui supporti di ogni motore abbiano dei sensori di forza , gli altri parametri di funzionamento li ottengono dalle turbopompe.

[frncr]

Originariamente inviato da GuardaKeTipo

Non è come pensi, di fatto in un heavy una centralina controlla 3 sottocentraline che lavorano ognuna per il proprio vettore. Poi, al distacco, lavorano totalmente in autonomia (ovviamente) per il rientro.
Controllare invece la propulsione di 29 unità "insieme" è ben diverso e più complicato. Anche la gestione di compensazione di eventuale engine out è più complessa, perchè su 9 motori l'avionica "capisce" subito quale motore sta difettando... su 29 non è invece ugualmente immediato.

Allora, tu non puoi sapere come funziona realmente il sistema lato automazione, non lavorandoci, così come non posso saperlo io. Conviene quindi non lavorare troppo di fantasia speculando di ipotetiche "centraline" e attenersi ai dati di fatto noti: il dato certo è che il primo stadio di Falcon Heavy è fisicamente un monoblocco (dal decollo fino alla separazione in volo) perché i tre cilindri sono vincolati fra loro in modo rigido, e l'altro dato certo è che la propulsione è fornita da 27 motori che per elementari ragioni fisiche devono essere tutti gestiti in modo totalmente e centralmente coordinato, proprio perché tutti agiscono sullo stesso corpo rigido e in posizioni differenti influendo tutti sia sulla velocità che sull'assetto del veicolo. Per questo non ci sono differenze concettuali rispetto a un booster strutturato in un cilindro unico con 29 motori sotto, è la stessa identica cosa al netto delle differenze di dimensioni e forma. Se poi questa coordinazione di tutti i motori nel Falcon Heavy avviene attraverso più livelli di autorità nei sistemi di automazione, per come è composto, allora significa solo che è ancora più complessa dal punto di vista algoritmico rispetto ad una coordinazione con meno livelli gerarchici. E in ogni caso, qualora per assurdo risultasse invece vantaggioso aggiungere un livello intermedio di automazione, nessuno impedirebbe di farlo anche su Starship (fisicamente a livello hw o anche solo come astrazione a livello sw). Le differenze concettuali che immagini semplicemente non esistono.

Per quanto riguarda la difficoltà nel "capire" cosa stia facendo ogni motore, questo non dipende certo dal loro numero: ciascun motore è zeppo di sensori che misurano continuamente ogni parametro fisico rilevante (pressioni, temperature, flussi, posizioni delle valvole, giri delle pompe, ecc.); non penserai che il computer di volo debba desumere lo stato di funzionamento dei motori dagli effetti sull'assetto del razzo!

Poi, la capacità di engine out di Starship mi pare intrinsecamente superiore a quella di Falcon Heavy perché tutti i suoi motori attingono agli stessi serbatoi, oltre ad avere una disposizione più regolare attorno all'asse longitudinale del veicolo, entrambi fattori da cui dovrebbe derivare una maggiore flessibilità (= disponibilità di soluzioni) per compensare le deficienze di uno o più motori.

In sintesi: gestire un razzo concepito dall'inizio per volare con una trentina di motori è secondo logica più semplice che gestire un razzo "raffazzonato" assemblandone tre concepiti per volare con una decina di motori ciascuno, per una serie di motivi. Ma in entrambi i casi la gestione del numero totale di motori mi pare proprio un non-problema; il software che pilota questi mezzi fa cose decisamente molto più complesse che tenere conto della spinta totale di X motori e ripartirla fra loro in base alle esigenze e alle eventuali anomalie. Cose come il thrust vectoring con più motori orientabili in modo indipendente fra loro, il controllo preciso di assetto e traiettoria in caduta libera tramite superfici mobili di governo, ecc..

[Ago72]

Originariamente inviato da frncr

Allora, tu non puoi sapere come funziona realmente il sistema lato automazione, non lavorandoci...

Concordo al 100%. E facendo un azzardo, probabilmente fallace, mi viene da pensare che avere più motori potrebbe semplificare il controllo, in quanto il malfunzionamento di un motore crea meno problemi rispetto allo spegnimento di un motore in configurazioni con meno motori. Lo spegnimento o il malfunzionamento di un motore del super heavy comporta problemi sul 3.5% della spinta totale, e le conseguenti perturbazioni sull'assetto sarebbero minori.

[Saverio66]

....a prescindere dai sistemi di controllo, il concetto alla base di così tanti motori sta nel avere un certo grado di ridondanza del sistema, ed anche di non far lavorare ogni motore su soglie di potenza critiche...

[mackillers]

Originariamente inviato da Ago72

Concordo al 100%. E facendo un azzardo, probabilmente fallace, mi viene da pensare che avere più motori potrebbe semplificare il controllo, in quanto il malfunzionamento di un motore crea meno problemi rispetto allo spegnimento di un motore in configurazioni con meno motori. Lo spegnimento o il malfunzionamento di un motore del super heavy comporta problemi sul 3.5% della spinta totale, e le conseguenti perturbazioni sull'assetto sarebbero minori.

Originariamente inviato da Saverio66

....a prescindere dai sistemi di controllo, il concetto alla base di così tanti motori sta nel avere un certo grado di ridondanza del sistema, ed anche di non far lavorare ogni motore su soglie di potenza critiche...

quello che avete detto è sicuramente sensato (stiamo lavorando per deduzioni ed una sicurezza al 100% non può averla nessuno di noi), aggiungerei però che costruire più motori di piccole dimensioni credo sia anche più economico e favorisca la modularità, sia a livello progettuale che a livello puramente costruttivo.

non è un caso che ancora il numero definitivo di motori di SH sia fluttuante fra i 29 ed i 33 motori. non mi stupirebbe neppure veder variare questo numero in base alle necessità.

[mackillers]

ad ogni modo sul canale telegram L4U Starship News viene pubblicato un resoconto costante degli aggiornamenti in merito agli sviluppi di starship.

attualemente B4 è ancora un prototipo "grezzo" tanto per dirne una le grid fins rimarranno aperte anche al decollo perché non è stato previsto la possibilità di chiuderle. oltre che per muoverle hanno utilizzato i motori elettrici delle tesla model 3, che sono molto più pesanti, sopratutto a causa delle loro batterie, dei futuri motori progettati per lo specifico compito.

oltre a ciò ancora manca una carenatura e copertura dei motori che funga da scudo termico e permetta il rientro. per come è adesso il razzo rientrando "di culo" si distruggerebbe.

secondo voi quanto ci metterà spaceX a completare i lavori alla base, completare i test sugli attuali prototipi e ricevere l'autorizzazione al lancio dalla FAA?

io spero che entro la fine di settembre abbiamo fatto il primo lancio di prova, ma mi accontenterei di fine ottobre.

[Ago72]

Originariamente inviato da mackillers

costruire più motori di piccole dimensioni credo sia anche più economico e favorisca la modularità

Si e no. Se si parla dal mero punto di vista della costruzione, costruire più motori piccoli è più costoso che farne di pochi grandi. Inoltre i motori piccoli sono meno efficienti di quelli grandi. Se però guardiamo nell’insieme, e sul fatto che il primo stadio sarà Riutilizzabile, non solo la differenza diventa minima, ma la manutenzione diventa molto più semplice. In quanto si potranno sostituire solo i motori che presenterebbero potenziali problematiche e lasciare quelli che sono a posto.

[frncr]

Originariamente inviato da mackillers

attualemente B4 è ancora un prototipo "grezzo" tanto per dirne una le grid fins rimarranno aperte anche al decollo perché non è stato previsto la possibilità di chiuderle. oltre che per muoverle hanno utilizzato i motori elettrici delle tesla model 3, che sono molto più pesanti, sopratutto a causa delle loro batterie, dei futuri motori progettati per lo specifico compito.

Secondo quanto spiegato dallo stesso Musk in questa intervista gli "alettoni" del booster resteranno sempre non ripiegabili in quanto non creano grossi problemi aerodinamici (in effetti quando sono dritti restano piuttosto trasparenti) mentre la meccanica e gli attuatori per ripiegarli comporterebbero un significativo aumento di peso e complessità; cancellare tutto ciò che non serve dai progetti è il primo punto nel suo metodo di lavoro.
I motori elettrici presi da Tesla credo andranno benissimo (avranno un riduttore differente rispetto alle auto presumo), mentre per le batterie Musk dice che provvisoriamente utilizzano quelle delle auto, che sono ottimizzate per la capacità, ma poi ne svilupperanno di specifiche ottimizzate per la potenza che dovrebbero risultare molto più leggere.

Originariamente inviato da mackillers

secondo voi quanto ci metterà spaceX a completare i lavori alla base, completare i test sugli attuali prototipi e ricevere l'autorizzazione al lancio dalla FAA?
io spero che entro la fine di settembre abbiamo fatto il primo lancio di prova, ma mi accontenterei di fine ottobre.

Vista la recente accelerazione delle operazioni, non mi stupirei se riuscissero a tentare il primo lancio già entro fine agosto, se tutto andrà per il meglio.


Per la dimensione del Raptor, secondo me bisogna mettere le cose in prospettiva: il motore non è affatto piccolo, può sembrare tale solo in rapporto alle dimensioni del razzo.
Paragonato all'enorme Rocketdyne F-1 usato per il Saturn V risulta nettamente superiore sia per il rapporto spinta/peso sia per l'efficienza (impulso specifico). Tre Raptor forniscono assieme più spinta di un F-1 pesando complessivamente poco più della metà, occupando molto meno spazio e con un costo di produzione incomparabilmente più basso, anche senza considerare che F-1 era un motore usa e getta mentre un Raptor dovrebbe fare decine di voli.
Il rapporto spinta/ingombro del Raptor permette di raggiungere nel primo stadio di Starship una spinta totale più che doppia rispetto al primo stadio del Saturn V, nonostante il diametro sia di 9 metri contro 10 (e comunque nel Saturn V gli ugelli dei quattro motori esterni sporgevano ben oltre il diametro di 10 metri).

Il Raptor è un bel motorone, ma rimane ancora di dimensioni tali da non creare problemi nell'ottica della produzione in serie con i metodi delle catene di montaggio sul modello automotive, rimane facilmente trasportabile su strada dagli impianti di produzione ai siti di lancio, e rimane facilmente e rapidamente installabile e disinstallabile sui razzi. Tutti requisiti indispensabili nell'ottica di eseguire in breve tempo centinaia, o come dice Musk migliaia di lanci di Starship.
Bisogna capire che questi stanno lavorando con obiettivi, metodi e paradigmi completamente diversi da quanto visto finora nel settore aerospaziale.

Infine, il motore riutilizzabile che sta sviluppando il presunto concorrente Blue Origin, se mai arriverà in produzione, dovrebbe fornire una spinta pressoché identica al Raptor pur essendo molto più ingombrante e presumibilmente pesante (non ci sono specifiche pubbliche).

[andbad]

Originariamente inviato da Ago72

Si e no. Se si parla dal mero punto di vista della costruzione, costruire più motori piccoli è più costoso che farne di pochi grandi. Inoltre i motori piccoli sono meno efficienti di quelli grandi. Se però guardiamo nell’insieme, e sul fatto che il primo stadio sarà Riutilizzabile, non solo la differenza diventa minima, ma la manutenzione diventa molto più semplice. In quanto si potranno sostituire solo i motori che presenterebbero potenziali problematiche e lasciare quelli che sono a posto.

Non lo so, non sarei così sicuro. Da quanto ne so, SpaceX tende ad utilizzare componenti "commerciali" (non che si possano comprare su Amazon, sia chiaro, ma che già esistono come componenti acquistabili da altre aziende) invece di progettare e far costruire componenti magari più ottimizzati ma molto più costosi.
Riguardo ai motori credo abbiano seguito la stessa logica: per queste caratteristiche esisterà già un ecosistema di approvvigionamento rodato e a basso prezzo, mentre fare motori molto più grandi impone di fare tutto da zero.

Mie speculazioni, ovviamente.

By(t)e

[Saverio66]

...i motori Raptor sicuramente non sono i più potenti mai costruiti, tantomeno quelli che utilizzano al meglio il propellente a disposizione, però svolgono egregiamente il loro compito, ed incorporano i migliori compromessi, che gli permetteranno lunghe permanenze nello spazio o su altri corpi celesti, oltre alla possibilità di essere riutilizzati...inoltre produrre metano e ossigeno su "altri mondi" ad oggi è la soluzione oggettivamente più sensata....l’idrogeno presenterebbe enormi problematiche di stoccaggio, mentre il kerosene richiederebbe un’intera raffineria....insomma sono il giusto compromesso, sotto ogni aspetto...

[frncr]

E' uscita la seconda parte della lunga videointervista con Musk dentro Starbase, sempre interessantissima: https://www.youtube.com/watch?v=SA8ZBJWo73E

Un po' di immagini dei "piccoli" Raptor, da cui si capisce la facilità di gestione di questi mostri da 230 tonnellate di spinta (la versione atmosferica sta su un bancale!):



Musk dice che è già pronto il Raptor 2, con molti miglioramenti fra cui una notevole semplificazione costruttiva (ripete che la parte difficile non è progettare ma produrre).