Njemački DLR nudi europsku alternativu Starshipu

U ljeto 2023. svijet je gledao prizor koji se godinama spominjao kao teorija za budućnost: SpaceX-ov Starship, čelični stup viši od tridesetkatnice, istodobno je upalio 33 motora i “odlijepio” se s obale Teksasa. Let nije prošao glatko, ali je poletio. Kad se u petom integriranom testu potisnik Super Heavy vratio i bio uhvaćen u zraku “rukama” lansirnog tornja, postalo je teško glumiti da je sve isto kao prije.

Što brojke govore o Starshipu

Starship je zamišljen kao potpuno višekratni sustav koji bi u nisku Zemljinu orbitu mogao ponijeti više od 100 tona tereta. Ako se taj cilj pretvori u rutinu, imao bi potencijal postati i najsposobnija i najisplativija raketa u povijesti. Upravo zato je za svemirske agencije i industriju ključno pitanje prestalo biti “je li ovo prekretnica”, a postalo “kako živjeti u svijetu nakon toga”.

Jednu od najčvršćih neovisnih provjera do sada napravili su istraživači iz Njemačkog zrakoplovno-svemirskog centra (DLR), u radu objavljenom u CEAS Space Journal. Umjesto da preuzmu brojke koje SpaceX iznosi u javnosti, izvukli su telemetriju iz javno prenošenih snimki prva četiri integrirana testna leta, sekundu po sekundu, i na temelju toga izgradili te provjerili vlastite modele performansi. Rezultat, po njihovoj procjeni, zvuči manje kao reklama, a više kao ozbiljan inženjerski presjek, i pritom i dalje ostavlja dojam.

Prema toj analizi, Starship u sadašnjoj konfiguraciji, u scenariju potpune višekratne upotrebe, može u nisku Zemljinu orbitu isporučiti oko 59 tona. To je približno razina koju Falcon Heavy može postići ako se odrekne povrata potisnika i leti “jednokratno”. No projekcije za sljedeću generaciju, s jačim motorima Raptor 3 i većim spremnicima goriva, idu znatno dalje: oko 115 tona u višekratnom načinu rada, te potencijalno oko 188 tona ako se sustav koristi potrošno. U toj bi varijanti nadmašio i Saturn V iz doba Apolla, simbol vremena kad je nosivost bila jedina valuta koja je imala težinu.

RLV C5: krila umjesto slijetanja

U središtu rada je RLV C5, europski koncept sposoban za više od 70 tona u orbiti. Donji stupanj zamišljen je kao višekratna letjelica s krilima, razvijana u programu SpaceLiner, dok je gornji stupanj jednokratan i podređen nosivosti. Pogon na tekući vodik i tekući kisik, prema autorima, daje bolji “energetski račun” od metana i kisika koje koristi Starship.

Ključ je u načinu povratka. Umjesto vertikalnog slijetanja na potisak motora, SpaceLinerov potisnik bio bi projektiran za povratak kao aerodinamička letjelica: ulazi u atmosferu, usporava uz pomoć krila i kontrolnih površina, a zatim se hvata u zraku uz pomoć velikog zrakoplova. Autori ističu praktičnu prednost takvog pristupa: potisniku ne treba gorivo rezervirano za slijetanje, pa se veći dio pogonskog goriva troši na ubrzanje prema orbiti.

Usporedba mase i učinkovitosti u njihovom je modelu jednako važna kao i sirova nosivost. Starship je pri lansiranju više od tri puta teži od RLV-a C5, a velik dio te mase vezan je uz cijenu potpune višekratnosti: toplinsku zaštitu, gorivo za slijetanje, konstrukcijska pojačanja i krila. Prema analizi, od svake tone “mase do orbite” kod Starshipa oko 40 posto otpada na korisni teret, dok RLV C5, s jednostavnijim djelomično višekratnim pristupom, podiže taj udio na 74 posto. Ono što gubi u maksimalnoj nosivosti, dobiva u učinkovitosti.

DLR pritom ne postavlja Starship i RLV C5 kao izravne suparnike, nego kao dvije različite strategije. Starshipova nosivost i planirana brza, učestala ponovna uporaba čine ga prirodnim izborom za misije koje traže goleme terete, od mjesečevih postaja i letova prema Marsu do velikih satelitskih konstelacija. RLV C5 cilja drukčiju potrebu: europski, neovisni pristup superteškom lansiranju bez razine ulaganja koja bi bila nužna da se od nule razvije potpuno višekratni sustav.

No jedna činjenica određuje ton cijele rasprave i autori je ne uljepšavaju. Starship već leti, premda još uvijek nesigurno i uz vidljive probleme. RLV C5 za sada postoji samo kao projektna koncepcija. Razlika između toga nije stvar dojma, nego godina razvoja i realnih tehnoloških rizika. U četvrtom testnom letu Starshipu je toplinska zaštita pri povratku pretrpjela toliko velika oštećenja da je sustav morao biti temeljito redizajniran, a upravo je pouzdana, brza višekratnost ključna pretpostavka ekonomike na kojoj SpaceX gradi cijeli program. Drugim riječima, ni model koji je najdalje stigao još nema riješen najteži dio.

Europa, priznaje i DLR, kreće s velikim zaostatkom. Ipak, zaključak rada je jasan: RLV C5 vide kao izvediv, učinkovit korak prema europskim, djelomično višekratnim superteškim lansirnim sposobnostima. U sektoru u kojem se brzina često plaća i novcem i pogreškama, ponekad je važnije imati put koji se može realno izvesti nego onaj koji najbrže zvuči u najavama.