StarShip / SuperHeavy - Suivi du développement

Bladerunner2020 a écrit:Ce qui pousse à penser à l'option à minima : le starship va être opérationnel uniquement pour l'orbite (basse et haute) pendant une longue période, histoire de rentabiliser l'investissement et rendre l'appareil réutilisable, affiner quelques composants, process de fabrication...etc. 

Sans ravitaillement fiable, sûr et éprouvé, dans les 04 prochaines années, pas de vol habité vers la Lune ou nul part ailleurs.

C'est en effet ce que dit Elon Musk dans l'entretien qu'il a accordé à Tim Dodd "D'abord nous irons en orbite et nous reviendrons. Nous n'avons pas besoin de ravitaillement jusqu'à ce que nous allions sur la Lune ou Mars. Alors nous aurons besoins du ravitaillement".
S'il ne parle pas de la manière de le faire c'est sans doute que celle-ci n'est pas encore décidée.

Il est possible qu'ils utilisent une technique semblable à celle du redémarrage des moteurs merlin dans l'espace , légère poussée avec du gaz froid histoire de pousser les liquides vers le fond des réservoirs et pompage ensuite vers le receveur. Reste à savoir s'il suffira de pomper pour assurer le mouvement ou si une petite poussée constante sera utile.

DanielG a écrit:

Bladerunner2020 a écrit:Ce qui pousse à penser à l'option à minima : le starship va être opérationnel uniquement pour l'orbite ... ... ... 
Sans ravitaillement fiable, sûr et éprouvé, dans les 04 prochaines années, pas de vol habité vers la Lune ou nul part ailleurs.

 C'est en effet ce que dit Elon Musk dans l'entretien qu'il a accordé à Tim Dodd "D'abord nous irons en orbite et nous reviendrons. Nous   n'avons pas besoin de ravitaillement jusqu'à ce que nous allions sur la Lune ou Mars. Alors nous aurons besoins du ravitaillement".
 S'il ne parle pas de la manière de le faire c'est sans doute que celle-ci n'est pas encore décidée.

Si comme tu dis " le mode de ravitaillement n'est pas encore décidée " cela implique deux cas de figures et pas plus : 

1) Soit le starship était conçu depuis de début pour les missions lointaines (interplanétaires, comme il est dit, présenté tant de fois, avec images 3D, déclarations, conférences...etc). Dans ce cas, le ravitaillement doit, et devait être soigneusement étudié réfléchi dans l'ADN -permettez moi l'expression- du starship, dans ce cas, on verra rapidement des opérations de ravitaillement, même avec plusieurs échecs, mais cela va être tenté assez rapidement (je l’espère !!). Si on entend dire " le ravitaillement ? bin, on sait pas trop comment faire, non, pas pour le moment, bon, oui on va p'tet essayer à moyen terme, on sait pas si c'est en parallèle ou collé, ah tiens, on a pas pensé aux fluides sans gravité mince ça nous a échappé ...etc" 
...ça fait un peu improvisé pour un " Système de transport interplanétaire" ...ou alors ! cela n'a jamais été le cas (?). 

2) ou alors, le starship n'est pas conçu spécifiquement pour répondre à ces explorations mais il est principalement conçu pour remplacer la navette spatiale (je me répète encore sur ce sujet), et comme pour la navette il est conçu pour permettre aux USA de retrouver à nouveau cette capacité perdue : pouvoir monter d'énormes charges sur orbite (LEO & GEO), comme pour la navette le starship est avant tout conçu pour répondre aux besoins du principal client, au meilleur client, au plus grand payeur : les militaires.

J’espère que la 1ere option est valable, sinon, on va encore tourner en orbite une bonne dizaine d'années à se chamailler à coup de satellites espions, satellites militaires, satellites anti-missiles etc, à la sauce Starwars 2.0 (l'initiative de défense stratégique des 80's remasterisée ). En conclusion : à la lumière des défis d'un ravitaillement à plusieurs itérations, comment "caler'' les fluides dans les cuves, le coût exorbitant de (04) vols de ravitaillement (au meilleur des cas !!!) pour un seul starship, fera que cela sera peut-être, je dis bien peut-être, tenté une fois ou deux, mais pas plus. 

Le starship comme engin révolutionnaire et " porte des étoiles " ne sera pas au rendez-vous.

Comme j'aimerais me tromper. :-/

Oui tu te répètes beaucoup. Il y a d'autres options que les deux tiennes. Tu opposes l'option 1 "ça doit y être donc ça devrait être réfléchi depuis longtemps" à l'option 2 "ou alors ça n'y est pas, on nous aurait roulés dans la farine", n'envisages tu à aucun moment que ça puisse être vu plus tard, sachant que c'est requis pour la Lune et que SpaceX a reçu ses premiers paiements ?

Désolé pour les répétitions. 

SpaceX vient de recevoir un premier payement pour la version lunaire du SS, une lueur d'espoir. Oui, c'est encouragent.
La maîtrise des ravitaillements sera cruciale. A suivre avec beaucoup d'attention.

Le ravitaillement s'effectuant depuis un Starship tanker, son réservoir sera probablement séparé du réservoir principal. De là on peut imaginer différents systèmes, utilisant les propriétés des fluides: gravité artificielle par rotation ou accélération, utilisant la tension superficielle, avec un séparateur gaz/liquide, une paroi souple...
Les solutions ne manquent pas, mais sans données sur la forme, la charge utile, le nombre de ravitaillement ou encore la position des Starship cela sera difficile de poser un choix et donc de débuter la conception...

Le hic de ce contrat lunaire (et qui motivait mon ressentiment quand SpaceX a été retenu), c'est que l'on va figer des choses un peu prématurément dès le moment où on mettra des hommes à bord, alors qu'on aurait pu garder un développement flexible et agile encore longtemps. Ne m'inquiète peut-être pour rien, on verra rapidement.

Je ne sais pas si cette information a été partagée sur le forum. Ce n'est pas spécifiquement le sujet de cette discussion mais ça éclaire les interrogations émises dans les derniers messages.

https://arstechnica.com/science/2020/10/nasa-makes-a-significant-investment-in-on-orbit-spacecraft-refueling/

Traduction :
La NASA fait un investissement important dans le ravitaillement en carburant des engins spatiaux en orbite


Les technologies de ravitaillement dans l'espace permettent un nouveau paradigme pour les vols spatiaux.

Si l'on veut avoir des vaisseaux spatiaux sur Mars, il faut d'abord les ravitailler en orbite terrestre.

La NASA a conclu un accord avec 14 entreprises américaines pour développer des technologies qui permettront de futurs modes d'exploration dans l'espace et à la surface de la Lune. La NASA affirme que la valeur de ces récompenses pour les technologies "Tipping Point" est de plus de 370 millions de dollars.

Avec ces récompenses, l'agence spatiale se penche fortement sur les technologies liées à la collecte, au stockage et au transfert de propergols cryogéniques dans l'espace. Quatre des prix, totalisant plus de 250 millions de dollars, iront à des entreprises spécifiquement pour des démonstrations technologiques de « gestion des fluides cryogéniques » :

- Eta Space de Merritt Island, Floride, 
27 millions de dollars . Démonstration en vol à petite échelle d'un système complet de gestion des fluides cryogéniques d'oxygène. Le système sera la principale charge utile d'un satellite Rocket Lab Photon et collectera des données critiques de gestion des fluides cryogéniques en orbite pendant neuf mois.
- Lockheed Martin de Littleton, Colorado, 89,7 millions de dollars . Mission de démonstration dans l'espace utilisant de l'hydrogène liquide pour tester plus d'une douzaine de technologies de gestion des fluides cryogéniques, les positionnant en vue de leur infusion dans les futurs systèmes spatiaux.
- SpaceX de Hawthorne, Californie, 53,2 millions de dollars . Démonstration en vol à grande échelle pour transférer 10 tonnes métriques de propergol cryogénique, en particulier de l'oxygène liquide, entre les réservoirs d'un véhicule Starship.
- United Launch Alliance (ULA) de Centennial, Colorado, 86,2 millions de dollars . Démonstration d'un système cryogénique de propulsion intelligent, utilisant de l'oxygène et de l'hydrogène liquides, sur un étage supérieur Vulcan Centaur. Le système testera le contrôle précis de la pression du réservoir, le transfert de réservoir à réservoir et le stockage de propulseur sur plusieurs semaines.

Ces récompenses sont remarquables car, pendant une grande partie de la dernière décennie, l'agence a hésité à investir dans des technologies qui permettront la manipulation de propergol froid dans l'espace. La raison officielle donnée pour cette réticence est que la technologie de création de « dépôts » de propergol et de transfert d'hydrogène et d'oxygène liquides vers et depuis ces dépôts n'était pas considérée comme prête pour les heures de grande écoute. Mais il y avait aussi des raisons politiques .

La réalité est que la création de technologies de ravitaillement dans l'espace permet un nouveau paradigme pour les vols spatiaux. Il permet le ravitaillement en carburant du deuxième étage d'une fusée pour de multiples usages, permet des « remorqueurs » réutilisables qui peuvent faire des allers-retours entre la Terre et la Lune, et permet aux petites fusées de jouer un rôle plus important dans les programmes d'exploration. Tout cela sape le besoin d'une fusée très grande et coûteuse comme le Space Launch System que le Congrès a demandé à la NASA de construire.

Sur les quatre nouveaux prix, les deux plus notables sont ceux attribués à United Launch Alliance (ULA) et SpaceX. L'ULA s'intéresse à la technologie de cryo-stockage depuis des années, ayant fait des recherches par elle-même il y a une dizaine d'années, et se préparait à des tests dans l'espace sur des dépôts de propergol. Puis, en 2011, l'un des copropriétaires d'ULA, Boeing, a remporté un contrat pour construire l'étage central de la fusée Space Launch System. Les travaux internes sur cette technologie de dépôt se sont en grande partie arrêtés.

"Il nous était même interdit de prononcer le mot 'd' à voix haute", a déclaré George Sowers, qui dirigeait à l'époque des programmes avancés pour l'ULA. "Ce qui est triste, c'est que l'ULA a fait beaucoup de travail d'orientation dans ce domaine et aurait pu posséder le marché du ravitaillement/dépôt, enrichissant ainsi Boeing (et Lockheed). Mais il a été fermé parce qu'il menaçait SLS."

Pendant ce temps, SpaceX construit le grand système de lancement Starship, qui serait plus performant que la fusée SLS de la NASA. Cependant, pour libérer le potentiel de Starship, SpaceX doit d'abord comprendre comment transférer de l'oxygène liquide et du méthane en orbite terrestre. Il y a un peu plus d'un an, la NASA a franchi une étape importante en acceptant de travailler avec SpaceX sur la technologie de ravitaillement orbital. Mais en vertu de cet accord Space Act, aucun fonds n'a été transféré.

La NASA accepte de travailler avec SpaceX sur la technologie de ravitaillement orbital
Maintenant, l'agence spatiale intensifie son soutien financier pour des idées qui, selon elle, aideront à dynamiser ses efforts pour envoyer un nombre croissant d'humains sur la Lune dans les années 2020. En annonçant les prix, l'administrateur de la NASA, Jim Bridenstine, a déclaré que l'agence s'adresserait aux « entreprises américaines qui ont intérêt à aller à la surface de la Lune et à explorer l'espace de manières nouvelles et uniques ». La NASA, semble-t-il, s'y intéresse désormais également.

Merci DanielG, article très intéressant ! et merci aussi pour la traduction (c'est toujours du boulot). 

il y a un passage qui résume les points importants : 

" Meanwhile, SpaceX is building the large Starship launch system, which would be more capable than NASA's SLS rocket. However, to unlock the potential of Starship, SpaceX must first understand how to transfer liquid oxygen and methane in Earth orbit. A little more than a year ago, NASA took a significant step when it agreed to work with SpaceX on orbital refueling technology. "

traduit : 
Pendant ce temps, SpaceX construit le Starship, qui serait plus performant que la fusée SLS de la NASA. Cependant, pour libérer le potentiel de Starship, SpaceX doit d'abord comprendre comment transférer de l'oxygène liquide et du méthane en orbite terrestre. il y a un an, la NASA a franchi une étape importante en acceptant de travailler avec SpaceX sur la technologie de ravitaillement orbital. »

Donc, c'est un sujet très sérieux, qui reste à définir, à explorer. C'est fort de café !!!! 
attention, l'article date un peu : 10/14/2020

Encore merci DanielG pour cet article.

Thierz a écrit:.../cut/.... n'envisages tu à aucun moment que ça puisse être vu plus tard, sachant que c'est requis pour la Lune et que SpaceX a reçu ses premiers paiements ?

C'est sûr qu'en l'état du développement - à ce jour - du système Booster/Starship, l'essentiel des problèmes à résoudre est encore devant eux.
Je pense toutefois que le problème du ravitaillement, devra être solutionné assez rapidement.
A la fois parce que le contrat lunaire avec la NASA impliquera que des "jalons sérieux" soient concrétisés, et cela même si le délai pour le lancement d'Artemis III semble devoir se rallonger*.
A ne pas négliger c'est que le système a été au départ, "vendu"** pour être le vaisseau interplanétaire du rêve d'Elon Musk : emporter un premier contingent de "pionniers colonisateurs" sur Mars (et peut-être Musk lui même) voire aller visiter d'autres lunes ou planètes. Et cela sans que forcément la NASA soit impliquée.
* avec le retard prévisible de disponibilité des combinaisons xEMU
** c'est depuis le début un des piliers de la communication de la société, ce qui a entrainé l'adhésion de nombreux fans.

De même il va y avoir de l'attente concernant la capacité d'atterrissage sur la Lune (mais aussi sur Mars au début des missions) sur un sol non préparé, donc tant qu'aucun aménagement n'aura été fait au sol.
Il faudra être sûr d'éviter les projections. Soit en maniant avec "doigté" la modulation de poussée des raptors, soit en utilisant des moteurs annexes placés plus haut sur le fuselage.
Tout cela ne s'improvise pas. D'ailleurs la NASA parle aussi de la nécessité de trouver des solutions à ce problème spécifique qui concerne tous les atterrisseurs (notamment des contrats CLPS).
https://www.space.com/nasa-moon-landing-dust-concerns.html

montmein69 a écrit:

Thierz a écrit:.../cut/.... n'envisages tu à aucun moment que ça puisse être vu plus tard, sachant que c'est requis pour la Lune et que SpaceX a reçu ses premiers paiements ?

C'est sûr qu'en l'état du développement - à ce jour - du système Booster/Starship, l'essentiel des problèmes à résoudre est encore devant eux.
Je pense toutefois que le problème du ravitaillement, devra être solutionné assez rapidement.
A la fois parce que le contrat lunaire avec la NASA impliquera que des "jalons sérieux" soient concrétisés, et cela même si le délai pour le lancement d'Artemis III semble devoir se rallonger*.
A ne pas négliger c'est que le système a été au départ, "vendu"** pour être le vaisseau interplanétaire du rêve d'Elon Musk : emporter un premier contingent de "pionniers colonisateurs" sur Mars (et peut-être Musk lui même) voire aller visiter d'autres lunes ou planètes. Et cela sans que forcément la NASA soit impliquée.
* avec le retard prévisible de disponibilité des combinaisons xEMU
** c'est depuis le début un des piliers de la communication de la société, ce qui a entrainé l'adhésion de nombreux fans.

De même il va y avoir de l'attente concernant la capacité d'atterrissage sur la Lune (mais aussi sur Mars au début des missions) sur un sol non préparé, donc tant qu'aucun aménagement n'aura été fait au sol.
Il faudra être sûr d'éviter les projections. Soit en maniant avec "doigté" la modulation de poussée des raptors, soit en utilisant des moteurs annexes placés plus haut sur le fuselage.
Tout cela ne s'improvise pas. D'ailleurs la NASA parle aussi de la nécessité de trouver des solutions à ce problème spécifique qui concerne tous les atterrisseurs (notamment des contrats CLPS).
https://www.space.com/nasa-moon-landing-dust-concerns.html

" Je pense toutefois que le problème du ravitaillement, devra être solutionné assez rapidement.
A la fois parce que le contrat lunaire avec la NASA impliquera que des "jalons sérieux" soient concrétisés, 
A ne pas négliger c'est que le système a été au départ, "vendu"** pour être le vaisseau interplanétaire du rêve d'Elon Musk" 

C'est bien de cela dont il s'agit. Mon commentaire explorait un peu les implications et quelques déductions (que j’espère fausses!). 

Ce programme de recherche de technologies de transfert de carburant semble prometteur.

Alerte : changement de design du starship. 

Les ailerons avant vont être rapprochés. Cela réduit considérablement la taille de l'ouverture de la baie. 
La baie découpée sur le chantier sera probablement la baie maximale sur le SS. donc, elle fini bien ou commence les ailerons. 
indicateur défavorable quand au volume des charges utiles. ( pas pour le poids, 100 T>>>150 tonnes maxi).
Source : SpaceX Pink. 

à bien compter sur l'image du bas, bricolé sur mon PC, il y a une longueur égale à 5 anneaux d'inox, ou 6 anneaux. 
Si les ailerons se rapprochent et étranglent le cône, ça sera 5 disques au max. Au lieu de rapprocher les ailerons du coté '' chaud '', coté tuiles, les ailerons sont disposé sur le versant utile, le coté de l'ouverture de la baie. 

https://www.youtube.com/watch?v=PYhtf8KCHNA&ab_channel=SpaceXPink

N’était-ce pas le problème que j’avais noté il y a plusieurs mois ? 

Mon petit doigt me dit que ça risque encore d'évoluer à terme .

Il est clair que tant qu'ils n'auront pas maitrisé plusieurs rentrées atmosphérique il y a de forte chance que le design change d'ici qu'ils lancent des CU client.

Bon 8m de diamètre par 10m de haut, c'est tout de même déjà respectable.

Syl35 a écrit:Mon petit doigt me dit que ça risque encore d'évoluer à terme .

Il est clair que tant qu'ils n'auront pas maitrisé plusieurs rentrées atmosphérique il y a de forte chance que le design change d'ici qu'ils lancent des CU client.

Bon 8m de diamètre par 10m de haut, c'est tout de même déjà respectable.

Bin non, la coiffe des lanceurs se coupe en deux, et la charge mobilise toute la coiffe, comme pour la Falcon Heavy. 
Ici, le cône reste vide. et c'est un espace perdu. Je me trompe ??
Un booster géant, un second étage géantissime. 33 moteurs, pour au final brider les volumes pour les charges utiles. c'est un peu fort quand même. 

Exemple : 

image depuis : https://www.reseau-canope.fr/docsciences/Ariane-5-un-lanceur-de-poids.html?artpage=2-3

Il est évident que plié les ailerons poussent le nez vers le haut et l’arrière. C’est pourtant simple de point de vue géométrique.

wettnic a écrit:N’était-ce pas le problème que j’avais noté il y a plusieurs mois ? 

wettnic a écrit:
Il est évident que plié les ailerons poussent le nez vers le haut et l’arrière. C’est pourtant simple de point de vue géométrique.

Tes liens ne fonctionnent pas, Wettnic...

Edit : à mon avis, tu dois mélanger insertion d'image et insertion de lien.

Pareil pour moi, je croyais que j'étais le seul

En bidouillant j’arrive a ramener l’image dans le message. On voit bien que c’est un problème de géométrie de l’articulation. J’étais très étonné qu’ils ne s’étaient pas rendu compte qu’en pliant les flaps il se créait un vecteur de poussée vers le haut et l’arrière dans l’axe longitudinal.(j’espère que maintenant c’est bon)

Si j'ai bien compris , ça donne une force comme dessiné ici. Je refais le graphique de wettic en ajoutant la direction du mouvement du SS
et la force induite par l'inclinaison des ailerons (force en vert) - C'est juste ?

Exactement

à 300 km/h les ailerons auront bcp de force (force en vert) , vitesse de décollage d'un avion, ou la surface d'une aile arrive à décoller un appareil. Le Starship pourrait même se trouver à dériver de son booster et carrément décrocher si il n'est pas fixé avec des systèmes solides.
à vitesse supersonique : bonjour les dégâts. 

Seule solution : garder la position neutre : les flaps ouverts, donc bien droits et non fermés, tout le long du vol d’ascension.

C’est d’autant plus ennuyeux durant la rentrée atmosphérique car l’angle d’attaque de ces ailerons est plus grand que celui du fuselage d’où une température plus élevée que prévu sur l’intrados.

Ce sont des ailerons de freinage, ils n'ont pas d'interêt pour la portance. Ils sont d'ailleurs très mal optimisés pour, puisque le bord de fuite n'est pas du tout effilé. 

Supposons les flaps en mauvaise position au décollage, la force de portance à maxQ (on va prendre 0,3 bar de pression dynamique) sur la surface des deux flaps (à peu près 20m²) pour un CL de 1,2 (une valeur élevée pour un profil pas du tout optimisé et en supersonique) sera de 1460 kN, soit à peu près 146t. Avec le bras de levier, cela fait au centre de gravité du Starship (on va dire environ 50m, assez bas au vu du réservoir de LOx du SH) un moment à cabrer de 102 000 kN.m
Les 9 Raptors centraux ont un angle de cardan maximal de 15 degrés soit un couple de contrôle maximal au CG de 275 000 kN.m
Même avec les marges d'erreurs, on est encore bon. Evidemment, cela fait un vol très peu efficace, mais il n'est pas sensé les déplacer durant le vol initial

Pour la rentrée le Starship sera à 90° du flux d'air, cet angle n'a donc plus vraiment d'effet

Pour revenir à la modification, les flaps ont été descendus le long du fuselage c'est bien ça ? Cela peut effectivement limiter la taille de l'ouverture pour des raisons structurelles comme évoqué par Bladerunner2020, en comparant les charges utiles au lanceur concurrent, le SLS Block II aura une baie de 18x8m environ pour 900m3 contre 8,5x10 environ pour le Starship soit 570m3.

Cependant le système de baie est encore loin et il y aura encore de nombreux changement sur le Starship avant le début de sa conception.

Il faudrait connaître le profil exact des ailerons pour discuter de leur portance réelle en toute connaissance de cause. En effet une aile (d'avion) ne fonctionne qu'en fonction de la différence de vitesse entre les filets d'air de l'intrados et ceux de l'extrados. L'angle d'attaque joue aussi un rôle essentiel puisqu'à une certaine valeur il conduit au décrochage, c'est-à-dire la perte totale de portance.

Il n'y a aucune portance recherchée sur ces ailerons, on peut faire confiance aux gens de SpaceX pour que l'impact de ces bords d'attaque soit aussi faible que possible pendant la phase propulsée du décollage.