Droga do Starshipa. U progu złotej ery kosmosu

W ciągu ostatniego roku opublikowaliśmy szereg artykułów dotyczących eksploracji kosmosu w XXI w., w tym drogi, jaką przemysł lotniczy i kosmiczny przeszedł, zanim opracowano statek kosmiczny Starship w obecnej formie. Jego prototypy wykonały już kilka lotów w atmosferze ziemskiej, lecz w najbliższym czasie spodziewamy się pierwszego lotu w kosmos. Będzie to lot bezzałogowy i nie osiągnie tak zaawansowanych parametrów, jak to było w wypadku wielu innych rakiet, lecz na swój sposób odciśnie szczególne piętno na historii podboju kosmosu.

Lotu tego możemy się spodziewać dosłownie w najbliższym czasie. Według niektórych deklaracji firmy SpaceX może on nastąpić nawet jeszcze w kwietniu tego roku.

Start ma nastąpić z kosmodromu Starbase w Teksasie. Podczas tego lotu pierwszy stopień oddzieli się około trzech minut po starcie i rozbije się w Zatoce Meksykańskiej lub powróci na miejsce startu i przyziemi z pomocą ramion chwytających na wieży startowej. Następnie stopień drugi, czyli orbiter, systemu Starship wykona przelot na wysokości około 250 km, a następnie wyląduje (a raczej rozbije się i utonie) w Pacyfiku u wybrzeży Hawajów. Lot ten będzie trwał około 90 minut. Elon Musk ocenia szanse na pełne powodzenie tego lotu na około 50% [2].

W każdym ze stopni zostanie zamontowanych wiele terminali Starlink, aby zapewnić obserwację położenia statków i separację od konstelacji satelitów. Wizualizacje graficzne planowanego przebiegu tego lotu są dostępne we wstępnej dokumentacji zgłoszonej przez SpaceX władzom lotniczym i komunikacyjnym [1].

Starship jest największą rakietą i najcięższym obiektem latającym, jaki dotąd zbudowano [3]. Jego wysokość na stanowisku startowym wynosi 120 m. Dla porównania wysokość rakiet Saturn V i SLS Block 2 wynosi około 111 m, a wysokość radzieckiej rakiety księżycowej N-1 wynosiła 105 m.

Również przewidywane osiągi Starshipa są imponujące. Aby to uwypuklić, przedstawię porównanie udźwigu poszczególnych statków kosmicznych na niską orbitę okołoziemską LEO [2] (są to wartości przybliżone, gdyż niska orbita LEO mieści się w przedziale od 200 do 2000 km).

Saturn V: 118 t na LEO oraz 47 t na Księżyc (łączna masa statku Apollo i lądownika LEM);

STS: 120 t (zestaw musiał się wspomagać silnikami promu, by wejść na orbitę, a ładunek w jego ładowni miał masę do 30 t);

N-1: 70–95 t na LEO (parametr teoretyczny, gdyż wszystkie cztery rakiety tego typu wybuchły w czasie startu) oraz około 10 t na Księżyc (lądownik księżycowy LK ważył 6,5 t);

Energia: 88 t (w wersji dwustopniowej rakieta wynosiła orbiter Buran o masie 105 t, ale on wspomagał się własnymi silnikami podczas wejścia na LEO);

SLS Block 1: 70 t na LEO oraz 27 t na Księżyc;

SLS Block 1A: 105 t na LEO oraz 42 t na Księżyc;

SLS Block 2: 130 t na LEO oraz 46 t na Księżyc;

Falcon Heavy: 64 t;

Sea Dragon: 550 t (parametr teoretyczny, niezrealizowany projekt z 1962 r.) [3];

Starship w konfiguracji odzyskiwalnej: 150 t;

Starship w konfiguracji jednorazowej: 250 t.

Oznacza to, że w niektórych sytuacjach Starship będzie mógł wynieść w kosmos nawet ponad dwa razy więcej ładunku niż rakieta SLS, która obecnie realizuje misje Artemis, oraz od pięciu do ośmiu razy więcej niż amerykańskie promy kosmiczne systemu STS.

W 2020 r. SpaceX opublikowała wstępną, liczącą zaledwie pięć stron, wersję instrukcji dla przyszłych użytkowników Starshipa, w której podawano, że będzie on w stanie wynieść ponad 100 t na LEO (a konkretnie na wysokość do 500 km) oraz 21 t na geostacjonarną orbitę transferową GTO (konkretnie na wysokość około 36 000 km) [4]. Podane tam dane są więc już nieaktualne, a nowa wersja instrukcji nie została jeszcze upubliczniona. Także wizualizacje statku pokazane w tej instrukcji pokazują Starshipa w nieco „designerskiej”, mocno nawiązującej stylistycznie do filmów science fiction z lat 50. formie, którą przedstawiano kilka lat temu. Ostatecznie Starship przybrał nieco inny wygląd. Nie da się jednak wykluczyć, że wygląd seryjnie budowanych Starshipów będzie jeszcze modyfikowany.

Sama koncepcja Starshipa też ewoluowała z czasem. Jego idea pojawiła się około 2013 r., gdy Elon Musk ogłosił wizję przyszłych lotów na Marsa. Powiedział wtedy, że na Czerwonej Planecie już pod koniec lat 20. XXI w. mogłaby powstać kolonia dla kilkudziesięciu tysięcy ludzi, a jej obsługa byłaby realizowana przez jego statki ITS (Interplanetary Transport System), mogące za jednym razem przewozić około 100 ludzi. Rakieta ta na stanowisku startowym miała mieć wysokość 122 m, średnicę 12 m oraz miała móc wynosić aż 550 t na orbitę LEO [2]. Wartość ta niewątpliwie nawiązywała do porzuconego projektu Sea Dragon z lat 60. [3]

W ramach tej idei w 2019 r. wspierane przez Elona Muska i kierowane przez Roberta Zubrina [5] stowarzyszenie Mars Society zorganizowało prestiżowy konkurs Mars Colony Prize na koncepcję bazy marsjańskiej. Ogółem wpłynęło 100 zgłoszeń z całego świata. Organizatorzy byli pod wrażeniem bardzo wysokiego poziomu zgłoszonych prac. Pierwsze miejsce otrzymał zespół ze słynnej amerykańskiej uczelni MIT za projekt bazy „Star City”, na drugim zaś miejscu uplasował się polski zespół „Space is More” wywodzący się z Politechniki Wrocławskiej (obecnie niezależna firma), który przedstawił projekt bazy „Twardowsky” [6]. Zespół z Wrocławia przewidział budowę bazy w kraterze Jezero, czyli niemal w tym samym miejscu, gdzie 18 lutego 2021 r. wylądował pojazd Perseverance zawierający miniaturowy śmigłowiec Ingenuity [8].

Warto zaznaczyć, że to właśnie projekt „Twardowsky” uzyskał potem największy rozgłos medialny i trafił na okładkę wydanej przez Zubrina książki opisującej prace wyróżnione w konkursie [7]. Konkretnie chodzi o wizualizację autorstwa architekta, a zarazem doskonałego grafika komputerowego Wojciecha Fikusa, którego prace możemy podziwiać także w sieci na jego stronie autorskiej [11].

W konkursie startował też drugi zespół z Politechniki Wrocławskiej, prezentując miasto „Ideacity”, który zajął piąte miejsce (co także jest bardzo dobrym wynikiem) [10]. Założeniem konkursu było zaprojektowanie bazy mieszczącej tysiąc osób, która byłaby samowystarczalna. Sama produkowałaby materiały potrzebne do egzystencji (żywność, pojazdy, materiały budowlane itp.), a ponadto byłaby zdolna do eksportu pewnych produktów na Ziemię.

Wspomniana książka, zawierająca m.in. opisy obydwu polskich projektów (oraz rysunek W. Fikusa na okładce), trafiła do rąk własnych Elona Muska [9].

Wspomniana grupa „Space is More” z Wrocławia brała także udział w wielu innych konkursach z zakresu architektury kosmicznej, obecnie zaś pracuje nad koncepcją wnętrza statku Starship w konfiguracji marsjańskiej. Projekt ten ma być w przyszłości zgłoszony do odpowiedniego konkursu. W ramach tych prac, współpracując z grupą „Space is More”, w 2021 r. opracowałem wstępną koncepcję składanego stanowiska pilotów statku Starship, które mogłoby służyć do startu (pozycja foteli leżąca, prostopadła do kierunku lotu) oraz do sterowania statkiem (pozycja siedząca lub półleżąca). Koncepcja ta została wykorzystana w projekcie wnętrza Starshipa zaprezentowanym przez wspomnianą wrocławską grupę w Pawilonie Polskim na Expo 2021 w Dubaju [12] [13]. Oprócz tego projekt ten wykorzystałem jako załącznik do pracy końcowej na studiach podyplomowych Architektura Wnętrz na Wydziale Architektury Politechniki Wrocławskiej w 2021 r.

W 2017 r. Elon Musk zaprezentował pomniejszoną wersję statku ITS oznaczoną jako BFR (Big Falcon Rocket). Odmiana ta miała mieć wysokość 106 m, średnicę 9 m oraz udźwig 150 t ładunku na LEO [2]. Pierwszy stopień miał otrzymać aż 31 silników Raptor 2, a drugi stopień sześć silników (także Raptor 2), choć tylko cztery z nich miały być skonfigurowane do pracy w kosmicznej próżni. Decyzja o zastosowaniu tak dużej liczby silników w pierwszym stopniu była bardzo odważna, wszyscy pamiętali bowiem serię katastrof radzieckiej rakiety N-1 z lat 1969–1972, gdzie jedną z głównych przyczyn niepowodzenia była zbyt duża liczba silników pierwszego stopnia (30 silników NK-15, NK-33 lub NK-34 [14]), których pracy nie była w stanie zabezpieczyć ówczesna aparatura. Podczas wszystkich czterech startów rakiety N-1 zawsze część silników się wyłączała, co powodowało asymetrię ciągu i dezintegrację rakiety. System bezpieczeństwa w takiej sytuacji miał natychmiast wyłączać odpowiednie silniki po przeciwnej stronie, by utrzymać symetryczny wektor ciągu, ale jak widać, nie był on skuteczny. SpaceX w XXI w. dysponuje jednak nieporównywalnie wyższym poziomem techniki niż Sowieci kilka dekad wcześniej, więc tego typu katastrofy raczej nie musimy się już obawiać.

Wtedy też po raz pierwszy przedstawiono koncepcję, że statek ten mógłby służyć także do szybkiego transportu między dwoma punktami na Ziemi [2]. Teoretycznie BFR byłby w stanie przewieźć 70–100 t ładunku w dowolne miejsce na Ziemi w ciągu około godziny.

W 2018 r. ogłoszono także plan załogowej misji statku BFR wokół Księżyca z artystami na pokładzie w ramach projektu dearMoon (https://dearmoon.earth/). Mają oni zagrać koncert na orbicie Srebrnego Globu. W skład załogi ma też wejść Tim Dodd, twórca i redaktor słynnego serwisu https://everydayastronaut.com/, poświęconego technice kosmicznej. Sponsorem tego przedsięwzięcia jest japoński biznesmen Yusaku Maezawa. Lot ten wstępnie zaplanowano na 2023 r. Niektóre źródła podają, że to właśnie projekt dearMoon pozwolił sfinansować dużą część prac nad rozwojem statku BFR.

W listopadzie 2018 r. orbiterowi (drugiemu stopniowi systemu) oficjalnie nadano nową nazwę Starship, podczas gdy stopień pierwszy otrzymał nazwę Super Heavy. W styczniu 2019 r. mianem Starship zaczęto określać jednak cały zestaw obu stopni rakiety.

Ostatecznie statek ten przyjął obecną formę z 33 silnikami Raptor 2 w pierwszym stopniu oraz sześcioma Rapotorami 2 w drugim stopniu, z czego tylko trzy występują w konfiguracji do pracy w kosmicznej próżni (tzw. RVac, Raptor Vacuum).

Co zaskakujące, paliwem do tych silników jest metan, a nie wodór lub nafta, które stosuje się najczęściej. Skroplony metan nie jest wprawdzie tak energetyczny jak pozostałe wymienione paliwa, ale będzie go można wytwarzać na Marsie, wykorzystując dostępne tam surowce (wodę i dwutlenek węgla). Wyprodukowanie tam nafty lub wodoru przy obecnym stanie techniki byłoby bardzo trudne lub niemożliwe. Metan nadaje się też dobrze do silników wielokrotnego użytku, gdyż w przeciwieństwie do nafty nie pozostawia osadów węglowych [2]. Ciąg silnika Raptor 2 będzie wynosił około 2,4 MN w próżni. Dla porównania ciąg silnika Merlin 1D z rakiety Falcon 9 wynosi 0,8 MN, a ciąg radzieckiego silnika NK-33 z rakiety N-1 wynosił 1,680 kN. Ciąg silnika F-1 z rakiety Saturn V wynosił 7,770 kN.

Pierwszy stopień (niekiedy nadal określany jako Super Heavy) podczas powrotu na Ziemię będzie sterowany aerodynamicznie oraz gazodynamicznie na wysokościach, gdzie stateczniki nie będą skuteczne. Działanie małych silników korekcyjnych będzie polegało na upuszczaniu gazów pod wysokim ciśnieniem ze zbiorników paliwa i utleniacza [2].

Podczas przyziemienia pierwszy stopień będzie dolatywał do wieży startowej, a następnie będzie łapany przez wysuwane ramiona wieży.

Złota era podboju kosmosu?

Rozwój techniki kosmicznej często porównuje się do rozwoju lotnictwa, z którego kosmonautyka się wywodzi. Wielu specjalistów uważa wręcz technikę kosmiczną za dziedzinę lotnictwa.

Obecna eksploracja kosmosu znajduje się mniej więcej na takim poziomie rozwoju, na jakim było lotnictwo w połowie lat 20. XX w. W tym czasie ludzkość dysponowała już sprawnie latającymi samolotami, wykreowały się już podstawowe klasy samolotów (bombowe, myśliwskie, rozpoznawcze, transportowe, a nawet pasażerskie i inne), lecz ich osiągi nie pozwalały jeszcze na zastosowanie lotnictwa na skalę globalną, jak obecnie.

Byli jednak już wtedy dalekowzroczni wizjonerzy, którzy w awiacji widzieli ogromną przyszłość. Jednym z nich był rosyjski inżynier Igor Sikorski (urodzony w Kijowie w 1889 r., zmarł w USA w 1972 r.). Pochodził z bogatej szlacheckiej rodziny (tym się akurat różnił od Muska), której majątek od młodych lat przeznaczał (w opinii wielu ówczesnych ludzi trwonił) na badania lotnicze. Miał wizje, które na początku XX w. dla wielu ludzi brzmiały śmiesznie, ale były bardzo dalekowzroczne. Bracia Wright dopiero co oderwali się od ziemi, wykonując początkowo tylko krótkie skoki swoim leciutkim Flyerem (1903 r.), a Sikorski już marzył o potężnych maszynach zdolnych do przewozu dziesiątek lub setek ludzi i dużych mas ładunków, które to maszyny mogłyby opleść cały świat siecią transportu lotniczego.

W 1911 r. Sikorski zaczął prace nad potężnym samolotem Grand. Jego pomysły początkowo zostały wyśmiane przez środowisko lotnicze, gdyż porażały przewidywane wymiary i osiągi samolotu (z podobnymi reakcjami spotykał się Elon Musk). W tamtym czasie samoloty ważyły maksymalnie kilkaset kilogramów (rekordowo 600 kg) i zabierały jedną lub dwie osoby na kilkunasto- lub kilkudziesięciominutowy lot. Sikorski projektował samoloty, które docelowo miały mieć masę kilku ton, wymiary ok. 30 m i miały być zdolne do zabrania nawet ok. 20 ludzi i ponad tony ładunku na odległość kilkuset kilometrów.

Oblatany w 1913 r. S-21 Grand  miał masę startową aż 4940 kg (w tym masę własną 2700 kg). Jego długość wynosiła 20 m, a rozpiętość skrzydeł 28 m. Jak na tamte czasy były to parametry wręcz niewyobrażalne.  Grand dysponował zasięgiem 170 km oraz rozwijał prędkość do 90 km/h.

S-21 był pierwszym czterosilnikowym samolotem na świecie. Marzeniem Sikorskiego było uruchomienie systemu transportu ludzi i towarów za pomocą tych samolotów. Późniejsze wydarzenia historyczne (Wielka Wojna i rewolucja w Rosji) sprawiły jednak, że Grand pozostał tylko prototypem. Konstrukcje Sikorskiego wyprzedzały inne samoloty o całą epokę.

Wnętrze kabiny Granda składało się z przedziału pilotów z kolumną sterową, dwóch miejsc pasażerskich i magazynu na części zamienne. Podczas pierwszych lotów między 10 a 27 maja 1913 r. okazało się, że pasażerowie mogą nawet spacerować, nie powodując problemów ze stabilnością. Przed kabiną pilotów znajdował się też otwarty pokład wyposażony w reflektor lub karabin maszynowy. 23 czerwca 1913 r. jedyny prototyp S-21 został zniszczony, gdy spadł na niego silnik z innego lecącego samolotu. Sikorski postanowił nie odbudowywać Granda i skupił się na jeszcze większym Muromcu.

Pierwszy prototyp gigantycznego jak na owe czasy samolotu RBWZ Ilja Muromiec (później oznaczonego także jako G-36) został ukończony 11 października 1913 r. W grudniu wykonano na nim pierwsze loty, w tym lot z 10 pasażerami i 400 kg ładunku. W lutym 1914 r. Muromiec zabrał na pokład 14, a następnie 16 pasażerów. W lipcu 1914 r. samolot z numerem bocznym G-36 i wojskowym 182 zabrał 10 pasażerów na wysokość 2000 metrów. Wykorzystano go też do przelotu na trasie Petersburg–Kijów, którą samolot pokonał w ciągu 13 godzin.

Produkcja Muromców została uruchomiona w Russko-Bałtijskim Wagonnym Zawodzie (zakłady RBWZ) w Petersburgu. Głównym inżynierem nadzorującym produkcję tych samolotów poza Sikorskim był Polak Witold Jarkowski, którego barwną biografię przedstawiliśmy już kiedyś na stronie S&F [15]. Wykonano około 80 egzemplarzy. Masa własna Muromca wynosiła 3150 kg, osiągał prędkość 110 km/h, rozpiętość skrzydeł wynosiła 30 m, a długość kadłuba 17,5 m. Był używany do 1924 r.

Plan uruchomienia systemu transportu tymi ogromnymi maszynami  nie doszedł do skutku ze względu na wybuch Wielkiej Wojny oraz późniejszą rewolucję w Rosji. Muromiec został tam użyty jako ciężki bombowiec; poniósł bardzo małe straty, przez całą wojnę zestrzelono ich tylko kilka. Był to największy samolot na świecie w tamtym okresie, o największym udźwigu i najsilniejszym uzbrojeniu (osiem karabinów maszynowych; próbowano też montażu działa kal. 76 mm). Największa odmiana Muromca zabierała bomby lub ładunek o masie do 1500 kg. Masa największej bomby zrzuconej z samolotu Ilja Muromiec wynosiła 410 kg. Opracowano też cięższe (500–600 kg), ale nigdy ich nie użyto.

Sikorski pracował nad jeszcze większymi samolotami, ale z powodu rewolucji w Rosji musiał przerwać prace i opuścić swój kraj. Potem przez jakiś czas projektował samoloty we Francji, lecz ostatecznie wyemigrował do USA, gdzie założył słynne zakłady Sikorsky specjalizujące się głównie w produkcji śmigłowców oraz początkowo także łodzi latających. Sikorski jest zresztą uważany za „ojca śmigłowców”, gdyż jako pierwszy na świecie opanował ich bezpieczny pilotaż i produkcję.

W pewnym sensie wspomniany samolot Muromiec był jakby „Starshipem początku XX w.”, którego losy pokrzyżowały tragiczne wydarzenia światowe. Dziś Starship może liczyć na pełne poparcie polityczne oraz szerokie grono potencjalnych nabywców oferowanych przez niego usług. Prace nad jego dokończeniem są obecnie finansowane w dużej mierze z zysków z systemu satelitarnego Starlink, który posiada już około miliona abonentów.

Starship bywa też nazywany „Dakotą XXI w.”. Chodzi o nawiązanie do słynnego amerykańskiego samolotu komunikacyjnego Douglas DC-3 Dakota z 1935 r., który zrewolucjonizował komercyjny transport lotniczy. Możliwości przewozowe Dakoty oraz koszty jej eksploatacji sprawiły, że był to pierwszy na świecie w pełni opłacalny w eksploatacji samolot pasażerski. Dzięki temu zdystansował on w dużej mierze konkurencyjne konstrukcje (z Boeingiem 247 oraz Junkersem Ju-52 na czele) i został wyprodukowany w liczbie 17 276 egzemplarzy. Licencję na jego produkcję zakupiły ZSRR (PS-84, Li-2) oraz Japonia (L2). W czasie II wojny światowej jej wzmocniona wersja C-47 Skytrain była „koniem roboczym” sił zbrojnych aliantów na wielu frontach. Wprowadzenie Dakoty nie spowodowało, że wszystkie linie lotnicze nagle stały się dochodowe, ale był to ważny krok w tym kierunku. W zasadzie to gdzieś do połowy lat 80. w wielu krajach wychodzono z założenia, że narodowe linie lotnicze to służba państwowa podobna do kolei, wojska czy policji, która nie musi samodzielnie zarabiać na swoje utrzymanie, a wpływy z biletów mogą pokrywać jedynie część kosztów. Linie były utrzymywane głównie z powodów prestiżowych (jako wizytówka państwa) oraz politycznych – związanych z bezpieczeństwem (zapewnienie strategicznego transportu, a niekiedy też loty szpiegowskie). Idea, że przewoźnicy powietrzni mają być całkowicie opłacalni i dochodowi, rozpowszechniła się dopiero pod koniec XX w. Nie zmienia to faktu, że nadal część linii lotniczych na świecie jest deficytowa.

Rewolucyjne możliwości przemysłu New Space ze Starshipem na czele sprawiają, że najprawdopodobniej stoimy u progu złotej ery podboju kosmosu [16]. Określenie to oczywiście nawiązuje do złotej ery lotnictwa, która nastąpiła w latach 30. i 40. XX w., kiedy to awiacja rozwijała się w niezwykle szybkim tempie, a osiągi kolejnych generacji samolotów wzrastały w bardzo krótkim czasie.

Oprócz wspomnianych już zalet Starshipa ma charakteryzować niezwykle niska cena, i to pomimo jego ogromnych rozmiarów. Przykładowo rakieta Space Launch System (SLS) z NASA, która realizuje misje Artemis, kosztowała podatników do tej pory około 23 miliardów dolarów, przy przewidywanym koszcie pojedynczego lotu na poziomie od dwóch do czterech miliardów dolarów. Koszt każdego lotu rakiety Saturn V wynosił około 1,23 miliarda dolarów (przy przeliczeniu na obecny kurs dolara), a koszt rakiety SpaceX Falcon 9 wynosi około 67 milionów dolarów.

Koszt lotu Starshipa firmy SpaceX ma docelowo wynosić nie więcej niż 10 milionów dolarów [16]. Wkrótce nastąpi także rewolucyjny spadek kosztu wyniesienia ładunku w kosmos. Przykładowo koszt wyniesienia kilograma ładunku na orbitę okołoziemską przedstawiał się dotychczas następująco [17] [18]:

Vanguard – $1 000 000, 

Space Shuttle STS – $54 500, 

Electron – $19 039, 

Ariane 5G – $9167, 

Long March 3B – $4412, 

Proton – $4320,

Falcon 9 – $2720,

Falcon Heavy – $1400.

Elon Musk utrzymuje, iż wyniesienie kilograma ładunku przez Starshipa ma docelowo kosztować zaledwie 10 (dziesięć!) dolarów… [19] Ma to nastąpić w ciągu najbliższych lat. Jak (prawie) zawsze, sektor prywatny zapewnia znacznie większą efektywność kosztową.

Tak znaczny spadek cen za wyniesienie ładunku w kosmos niewątpliwie spowoduje rewolucję w wielu branżach. Jej skutki są na razie trudne do przewidzenia, a nawet wyobrażenia. Jeśli założenia Muska się sprawdzą, własny ładunek teoretycznie będzie mógł wysłać w kosmos niemal każdy mieszkaniec Ziemi. To, by skutecznie kontrolować, kto wysyła coś w kosmos i w jakim celu, niewątpliwie będzie wymagało odpowiednich regulacji prawnych na poziomie globalnym. Ryzyko zanieczyszczania kosmosu zbędnymi elementami nabierze nowego znaczenia.

Starship niewątpliwie jest konstrukcją przełomową, która najprawdopodobniej zabierze nas do zupełnie innej rzeczywistości, oferującej możliwości, o których jeszcze niedawno nikomu się nawet nie śniło.

Elon Musk przewiduje, że Starshipy będą produkowane seryjnie w ilości kilkudziesięciu, a docelowo może nawet kilkuset egzemplarzy rocznie. Mają latać w kosmos na okrągło, niekiedy być może nawet kilka razy na dobę. Musk przewiduje możliwość wyprodukowania nawet tysiąca Starshipów [20].

Koszt zbudowania zestawu Starship składającego się ze stopnia startowego i orbitera jest obecnie określany na około 750 milionów dolarów, aczkolwiek po rozpoczęciu produkcji seryjnej koszt ten niewątpliwie spadnie. Jak wspomniano, koszt rakiet SLS wynosi od dwóch do czterech miliardów dolarów. Cena ciężkiego samolotu pasażerskiego Boeing 747-800 to około 420 milionów dolarów.

Niski koszt statku jest spowodowany m.in. zastosowaniem stali nierdzewnej jako głównego materiału konstrukcyjnego zamiast bardziej wyrafinowanych i dużo droższych materiałów. Stal nierdzewna jest znacznie tańsza niż materiał z włókna węglowego, którego SpaceX początkowo zamierzała użyć w Starshipie. Metal ten ma również inne ważne zalety. Na przykład stal nierdzewna znacznie lepiej znosi ogrzewanie niż kompozyty węglowe lub aluminium. Nie wymaga też wyrafinowanej obróbki.

Jednak na znaczny spadek cen przewidywanych przez SpaceX największy wpływ będzie mieć pełna odzyskiwalność obydwu stopni Starshipa. Gdyby po każdym locie samolot pasażerski ulegał zniszczeniu, koszt biletu w liniach lotniczych też teoretycznie musiałby być podobny do tego, który był dotychczas niezbędny, aby wysłać człowieka w kosmos.

Starship będzie występował także w jednorazowej wersji nieodzyskiwalnej i wtedy koszty jego eksploatacji oczywiście będą o wiele wyższe. Niektóre zadania będą tego jednak wymagać.

Wygląda na to, że od przełomu 2022 i 2023 r. Starship pod względem technicznym jest już gotowy do pierwszego kosmicznego lotu bezzałogowego. Jego start jest jednak wstrzymywany z powodów prawnych. Zgodę na lot musi wydać cywilna Federalna Administracja Lotnictwa FAA, która w czerwcu 2022 r. opublikowała obszerny raport szczegółowo opisujący różne czynniki i ograniczenia środowiskowe związane z eksploatacją kosmodromu Boca Chica w Teksasie [21].

[1] „NARRATIVE DESCRIPTION: STA APPLICATION NO. 1169-EX-ST-2022”, https://apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=301648&x= oraz https://apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=273481

[2] W. Zwierzchlejski, „Nadchodzi Starship”, „Lotnictwo Aviation International” nr 3/2023, https://zbiam.pl/czasopisma/lotnictwo-aviation-international-32023/ oraz https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Starship_development

[3] Maksymalna masa startowa Starshipa wynosi 5 000 000 (pięć milionów!) kg. Pobił on rekord Saturna V o masie 3 038 500 kg, który dotąd był najcięższym obiektem latającym na świecie. W 1962 r. opracowano w USA wstępny projekt gigantycznej rakiety Sea Dragon o masie startowej 18 143 000 kg, ale nigdy jej nie zbudowano. Rakieta ta miała mieć 150 m wysokości oraz mogłaby zabierać na LEO 550 t ładunku. Rakieta Sea Dragon miała startować z powierzchni morza w pozycji do połowy zanurzonej; https://en.wikipedia.org/wiki/Sea_Dragon_(rocket)

[4] „STARSHIP USERS GUIDE”, Revision 1.0, SpaceX, March 2020, https://www.spacex.com/media/starship_users_guide_v1.pdf

[5] Działalność Roberta Zubrina była kilkakrotnie opisywana na stronie S&F. Przykładowo tutaj znajduje się recenzja jednej z jego książek: https://strategyandfuture.org/jacek-bartosiak-recenzuje-ksiazki-back-to-the-moon-josepha-silk-i-the-case-for-mars-roberta-zubrina-wideo/

[6] https://www.marssociety.org/news/2019/10/28/mars-colony-design-contest-winners/

[7] „MARS COLONIES: Plans for Settling the Red Planet”, praca zbiorowa, wyd. Polaris Books/Mars Society, USA 2019, https://www.marssociety.org/news/2020/01/29/announcing-publication-of-mars-colonies-plans-for-settling-the-red-planet/

[8] https://www.spaceismore.com/twardowsky oraz https://kosmonauta.net/2019/05/projekt-bazy-twardowsky/

[9] https://twitter.com/robert_zubrin/status/1225876236477620225

https://www.marssociety.org/news/2020/02/07/musk-zubrin-meet-in-texas/

https://pbs.twimg.com/media/EQMv7X0W4AQ4Z0K.jpg:large

[10] Nad projektem „Twardowsky” pracowali: Joanna Kuźma, Natalia Ćwilichowska, Katarzyna Lis, Sławek Malkowski, Dariusz Szczotkowski, Szymon Łój, Orest Savystskyi, Dominik Liskiewicz, Wojciech Fikus, Jakub Nalewaj, Anna Jurga, Leszek Orzechowski, Bartosz Drozd, Paweł Górniak, Krzysztof Ratajczak, Paweł Piszko, Maciej Piorun, Amanda Solaniuk i Anna Wójcik. Natomiast nad projektem „Ideacity” pracowali: Beata Suścicka z Wydziału Architektury, Magdalena Łabowska i Piotr Torchała z Wydziału Mechanicznego oraz Justyna Pelc i Andrzej Reinke z Wydziału Informatyki i Zarządzania Politechniki Wrocławskiej.

[11] Autorska strona Wojciecha Fikusa: https://www.artstation.com/wojciechfikus

[12] Niektóre wizualizacje zaprezentowane przez „Space is More” na Expo 2021 są tutaj: „BFR Starship interior concept. Interior concept of space habitat based on the Starship rocket by SpaceX. Levels depicted in detail – common area and hydroponic pods. Designed by team Space is More (Wojciech Fikus, Leszek Orzechowski, Agata Mintus, Paula Drozdowska, Jakub Marszałkiewicz) for Expo 2021 and IAC 2021”, https://www.artstation.com/artwork/XnyqaYoraz https://www.facebook.com/spaceismore/

[13] Wydział Architektury Politechniki Wrocławskiej, https://www.facebook.com/wapwr/photos/a.530304493723343/4448741411879612/?type=3

[14] Około 150 zmodernizowanych silników NK-33 i NK-34, które miały być zastosowane w księżycowych lotach rakiet N-1, uniknęło zniszczenia. Chociaż rakieta N-1 była zawodna, silniki NK-33 i NK-43 okazały się bardzo dobre i niezawodne. W połowie lat 90. Rosja sprzedała amerykańskiemu koncernowi Aerojet General 36 takich silników w cenie 1,1 mln dolarów za egzemplarz oraz licencję na ich produkcję. Były potem używane w amerykańskich rakietach Northrop Grumman Antares (Taurus II).

[15] https://strategyandfuture.org/biografia-witolda-jarkowskiego-1875-1918-z-wydawnictwa-fomt/

[16] https://owlcation.com/stem/SpaceXs-Starship-The-Dawn-of-a-New-Golden-Age-of-Space-Flight

[17] „Space Transportation Costs: Trends in Price Per Pound to Orbit 1990-2000ˮ, Futron Corporation 2002, https://www.yumpu.com/en/document/read/36996100/space-transportation-costs-trends-in-price-per-pound-to-orbit-oraz „Payload User Guide”, Rocket Lab 2020, https://www.rocketlabusa.com/assets/Uploads/Payload-User-Guide-LAUNCH-V6.6.pdf

[18] H.W. Jones, „The Recent Large Reduction in Space Launch Cost”, 48th International Conference on Environmental Systems 2018, https://web.archive.org/web/20210130230344/https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200001093/downloads/20200001093.pdf

[19] https://www.science.org/content/article/space-scientists-ready-starship-biggest-rocket-ever

[20] https://interestingengineering.com/innovation/elon-musk-spacex-1000-starships-humans-mars

[21] „Final Programmatic Environmental Assessment for the SpaceX Starship/Super Heavy Launch Vehicle Program at the SpaceX Boca Chica Launch Site in Cameron County, Texas”, FAA, June 2022, https://www.faa.gov/sites/faa.gov/files/2022-06/PEA_for_SpaceX_Starship_Super_Heavy_at_Boca_Chica_FINAL.pdf