Starship SN16 (Boca Chica)

Le SR-71 fuyait à température ambiante à cause des espaces laissés pour la dilatation à haute température du titane le composant

Syl35 a écrit:

Bladerunner2020 a écrit:

sur cette vidéo, seule source disponible, on peut voir clairement un tapis de mousse, en fibre de verre thermo-protectrice ? ou les tuiles sont plaqués au dessus, donc le tapis couvre entièrement sans intervalles la tôle en inox. dans ce cas, un espace minime entre tuiles est possible. la tôle est protégée. ( je me trompe ?)

Vidéo source de la capture écran. : https://www.youtube.com/watch?v=2_XdDOOPt34&ab_channel=SPACEXFANS

Non pas fibre de verre, mais ça serait à priori de la fibre céramique utilisée notamment dans les fours à haute température. Certaines versions tiennent jusqu'à ~1650°C

Il faut laisser un espace entre les tuiles pour quelles puissent se dilater.

Mais lors de la rentrée le réservoir est quasiment vide, il n'est donc pas soumis au refroidissement ni à la pression. Au contraire, il va chauffer donc se dilater, et les tuiles s'ecarteront donc encore plus

Sur la navette, les espaces entre les tuiles étaient remplis par un tissu céramique avec une âme en Inconel.

Franchon a écrit:Mais lors de la rentrée le réservoir est quasiment vide, il n'est donc pas soumis au refroidissement ni à la pression. Au contraire, il va chauffer donc se dilater, et les tuiles s'ecarteront donc encore plus

Très bonne remarque 

A priori, l'assemblage a commencé dans le midbay.

Franchon a écrit:Mais lors de la rentrée le réservoir est quasiment vide, il n'est donc pas soumis au refroidissement ni à la pression. Au contraire, il va chauffer donc se dilater, et les tuiles s'ecarteront donc encore plus

Les tuiles vont bien plus chauffer que la structure en inox du réservoir. A voir en fonction du coefficient de dilatation de chacun des matériaux, car si les tuiles se dilatent plus que le réservoir les interstices vont se réduire.
Le pb au final est à traiter en fonction des différents cycles de vie, sachant que les tuiles ne doivent pas être dégradées pendant des phases où elles ne remplissent pas leur tâche de protection thermique (cf la navette spatiale), ni les potentiels joints (à tout hasard, un joint écrasé à froid qui ne reprendrait pas sa place à chaud ;) ).
Sans être non plus un grand expert mais pour avoir été exposé récemment à la problématique, la thermique multi-matériaux avec de forts gradients de température n'a rien de trivial :).

Ces histoires de tuiles me laissent songeur...
C'est peut-être pas le bon sujet pour aborder ce point mais il y a un virage à 180° que je n'ai pas compris dans la conception du starship, on est en train de reproduire tous les défauts de la navette, si une tuile de protection est abimée c'est tout le starship qui sera en danger durant la rentrée. Si un aileron est défaillant idem, si un raptor est HS pareil etc etc... Ils sont en trains de créer de multiples SPOF au fur et à mesure que le développement avance et au final ils vont accoucher d'une usine à gaz inexploitable.
Il y a quelques années on s'extasiait devant les boosters de F9 qui utilisaient la retropropulsion hypersonique comme un bouclier pour la rentrée atmosphérique et spaceX se voyait déjà utiliser ce principe sur le fameux BFR, j'avais même compris qu'ils utiliseraient cette méthode avec le starship ? Pourquoi ne l'ont-ils pas fait ?

J'ai de plus en plus de doute sur la faisabilité de cette entreprise et sur la fiabilité du système complet (trop gros, trop complexe, trop ambitieux, trop cheap). J'espère me tromper, une réussite du prochain vol me rassurerait un peu car je perds vraiment espoir.

en élément de réponse, il faut considérer 2 choses différentes:

1. la vitesse de rentrée depuis une orbite terrestre ou une rétropropulsion pourrait être envisagée   
   
2. la vitesse de rentrée depuis une orbite lunaire ou une rétropropulsion n'est technique pas envisageable (nécessite trop d'ergol) et les tuiles sont AMHA indispensables (qui peut confirmer ?).
   

donc quitte à avoir des tuiles pour revenir de la lune (ou mars) autant les tester dès maintenant.

Mais sinon je suis comme toi, plusieurs vols et atterrissages successifs d'un SNxx, me sera nécessaire pour vraiment croire en l'avenir de ce projet...

Si le retour en rétropropulsion était envisage, il faudrait conserver presque 10% du carburant pour l'atterrissage et je ne sais combien pour le freinage lors de la rentrée dans l'atmosphère.
Et il faudrait des aérofreins en plus. La solution du freinage atmosphérique  comme ici prévu permet de diminuer le poids du carburant, la simplicité du dessin des tuiles permet de les changer facilement et peut-être même en EVA.
De plus il y a une couche d'isolant dessous, une seule tuile manquante serait peut-être sans conséquence sur l'engin sauf sur les bords d'attaque qui eux devront, je pense, rester couvert.

Excusez moi, je n'ai pas bien tout suivi les évolutions du starship, mais à quel moment SpaceX a-t-il abandonné l'idée d'un métal transpirant pour évacuer la chaleur en lieu et place d'un bouclier thermique ?

bed31fr a écrit:on est en train de reproduire tous les défauts de la navette, si une tuile de protection est abimée c'est tout le starship qui sera en danger durant la rentrée.

Pas facile de comparer ces deux véhicules totalement différents. La navette était montée sur le coté du réservoir externe. Or les dommages sur les tuiles de la Navette étaient principalement causés par la mousse qui se détachait du réservoir externe. C'est ce qui a clairement causé la destruction de Columbia. Le Starship étant monté sur le dessus de l'étage principale, le risque d'impact est beaucoup, beaucoup moindre.

Anovel a écrit:Si le retour en rétropropulsion était envisage, il faudrait conserver presque 10% du carburant pour l'atterrissage et je ne sais combien pour le freinage lors de la rentrée dans l'atmosphère.
Et il faudrait des aérofreins en plus. La solution du freinage atmosphérique  comme ici prévu permet de diminuer le poids du carburant, la simplicité du dessin des tuiles permet de les changer facilement et peut-être même en EVA.
De plus il y a une couche d'isolant dessous, une seule tuile manquante serait peut-être sans conséquence sur l'engin sauf sur les bords d'attaque qui eux devront, je pense, rester couvert.

Pour les bords d'attaque, ne faut-il pas quelque chose de plus résistant à la chaleur et plus facile à former que les tuiles ? Sur la navette, c'était du carbone renforcé (qui avait aussi ses fragilités, on l'a vu trop tard avec le drame de Columbia).

Syl35 a écrit:
Les tuiles vont bien plus chauffer que la structure en inox du réservoir. A voir en fonction du coefficient de dilatation de chacun des matériaux, car si les tuiles se dilatent plus que le réservoir les interstices vont se réduire.

En effet les coefficients de dilatation thermique des céramiques sont relativement proches de celles de l'acier (3x10^-6 K^-1 pour les borosilicate utilisées sur la Navette spatiale, vs 12x10^-6 K^-1 pour l'acier)
Donc en supposant la température de l'acier montant à 600°C et celle du bouclier montant à 1650°C, on aura pour des tuiles de 40cm une augmentation (par rapport à 20⁰C, soit l'écart actuel) de 7mm pour l'acier, et de 5mm pour les céramiques. Soit un écart de 2mm si mes températures sont justes. En jouant sur la température de l'acier on peut réduire à 5mm, il faudrait donc qu'il reste sous les 450⁰C, et l'écart resterait le même qu'au sol.

Petite Crevette a écrit:
Pas facile de comparer ces deux véhicules totalement différents. La navette était montée sur le coté du réservoir externe. Or les dommages sur les tuiles de la Navette étaient principalement causés par la mousse qui se détachait du réservoir externe..

Je tempérerai cet avis car la navette (pour laquelle ils ont éliminé les impacts de mousse après avoir identifié les zones à modifier lors des arrêts de longue durée où elles sont restées clouées au sol) ne devait atterrir que sur une piste prévue pour la recevoir et entretenue.
Le Starship est annoncé comme un véhicule qui devrait atterrir sur la Lune (puis éventuellement sur Mars) sans préparation de la zone de landing. On a vu avec le "petit souffle" du skycrane pour le rover martien, que cela projetait pas mal et créait déjà un petit cratère.
Donc sur la Lune* ou sur Mars des risques de projection de cailloux existeront lors de la phase d'atterrissage puis celle du re-décollage. Le souffle des Raptor sera puissant. Pas sûr que les revêtements de tuiles en sortent totalement indemnes.
* le Moon Starship qui n'est pas prévu pour revenir sur terre n'aura apparemment pas de tuiles, mais il y aura peut-être des missions lunaires ultérieures avec des Starships faisant des Aller-Retour directement depuis la Terre (hors contrat NASA par exemple)

Par ailleurs envisager de la réparation lors d'EVA comme cela a été évoqué, supposerait qu'il y ait un sas de sortie. Je ne suis pas sûr qu'il soit prévu d'en installer un (?)

Difficile d'imaginer un Starship opérationnel sans sas de sortie.

Anovel a écrit:Si le retour en rétropropulsion était envisage, il faudrait conserver presque 10% du carburant pour l'atterrissage et je ne sais combien pour le freinage lors de la rentrée dans l'atmosphère.
Et il faudrait des aérofreins en plus. La solution du freinage atmosphérique  comme ici prévu permet de diminuer le poids du carburant, la simplicité du dessin des tuiles permet de les changer facilement et peut-être même en EVA.
De plus il y a une couche d'isolant dessous, une seule tuile manquante serait peut-être sans conséquence sur l'engin sauf sur les bords d'attaque qui eux devront, je pense, rester couvert.

10%, mettons 15% qu'est ce que c'est au regard de la capacité LEO énorme du starship... comparé à l'usine à gaz qu'on est en train de mettre en place (une EVA pour réparer une tuile sérieux?...) avec de la complexité et un risque accru. Même si on devait diviser par 2 sa capacité LEO, qu'est-ce au regard d'un vaisseau infaillible ? Ca nous fera une belle jambe de pouvoir transporter des dizaines de tonnes sur mars si le starship est cloué au sol pendant des mois/années à répétition à cause d'explosions à la rentrée atmosphérique. Il faut faire simple et robuste, c'est la seule voie possible.

Je croise les doigts pour qu'ils revoient leur design et que tous leurs tests de tuiles aboutissent à la conclusion que c'est trop complexe, risqué et couteux de faire comme ça.

L'idée initiale de faire un starship en acier c'était aussi de pouvoir supporter l'échauffement de la rentrée atmosphérique, n'existe-t-il pas un angle d'attaque qui permette de ralentir sans dépasser une certaine température ?...

SpaceX, en tant que société commerciale, a le don de trouver des solutions simples et peu couteuses à des problèmes complexes, c'est ce qui fait leur force (cf la récup du premier étage de F9) et ils savent changer d'avis quand ils font fausse route (cf la récup à la mer des coiffes plutôt que la solution via des filets, cf la récup du second étage de F9), donc je ne doute pas qu'ils changeront de cap s'ils s'aperçoivent que les tuiles sont trop risquées et couteuses.

En tout cas tout ceci est passionnant et c'est formidable qu'on puisse être aux premières loges!

L'EVA pour combler des joints entre les tuiles, cela a été pratiqué au temps de la navette, et cela a peut-être évité d'autres catastrophes. Le coût d'une telle EVA, c'est une goutte d'eau par rapport au coût global de l'exploitation de l'engin.
Je ne vois pas comment le Starship pourrait se passer de tuiles. A moins de trouver un revêtement aux propriétés fantastiques applicable une fois pour toutes sur la coque.

bed31fr a écrit:Ces histoires de tuiles me laissent songeur...
C'est peut-être pas le bon sujet pour aborder ce point mais il y a un virage à 180° que je n'ai pas compris dans la conception du starship, on est en train de reproduire tous les défauts de la navette, si une tuile de protection est abimée c'est tout le starship qui sera en danger durant la rentrée. Si un aileron est défaillant idem, si un raptor est HS pareil etc etc... Ils sont en trains de créer de multiples SPOF au fur et à mesure que le développement avance et au final ils vont accoucher d'une usine à gaz inexploitable.
Il y a quelques années on s'extasiait devant les boosters de F9 qui utilisaient la retropropulsion hypersonique comme un bouclier pour la rentrée atmosphérique et spaceX se voyait déjà utiliser ce principe sur le fameux BFR, j'avais même compris qu'ils utiliseraient cette méthode avec le starship ? Pourquoi ne l'ont-ils pas fait ?

J'ai de plus en plus de doute sur la faisabilité de cette entreprise et sur la fiabilité du système complet (trop gros, trop complexe, trop ambitieux, trop cheap). J'espère me tromper, une réussite du prochain vol me rassurerait un peu car je perds vraiment espoir.

Je rajoute à cette intervention qui soulève des points importants, que je salue par la même occasion, qu’il n’est pas possible de comprendre le concept Starship seulement par le flux d’information depuis SpaceX (le design change trop souvent, c’est incohérent). Faut revenir un peu à l’histoire de la navette, son design spécialement étudié pour transporter des satellites lourds de la NRO. (citation de Pete Aldridge).
« trop gros, trop complexe, trop ambitieux », c’est un peu le même topo avec la Navette Spatiale.
Les grosses charges du DoD et de la NRO devaient coûte que coûte monter en orbite. Les couts de la maintenance et deux drames humains ont obligé les américains à abandonner cet engin très dangereux. L’abandon de la navette est une blessure qui a laissé des traces dans le secteur du spatial US, cela est visible sur les documents US disponibles en ligne.
Le Starship, les corrélations avec la navette sont nombreuses. 
 
- Le booster pourra-t-il tenir plusieurs atterrissages sur la  tour ? J’imagine mal le booster et les grids rester intacts après deux atterrissages. La masse, les forces, les chocs violents vont mettre à mal la structure du gigantesque booster. 27 moteurs à vérifier, moteurs à remplacer, à tester …la maintenance du starship et du booster sera coûteuse et complexe, comme la navette, ou la réutilisation s’est avéré un gouffre financier.
 
Le Starship est-il déjà destiné à être abandonné après plusieurs vols pour la Défense US, comme ce fut le cas pour la Navette. Comment les USA comptent assurer leur supériorité dans le spatial dans ce contexte de militarisation du spatial ?. Comment miser sur un projet hautement risqué ? ULA et Blue origin en embuscade pour reprendre le cap en cas d’échec ?
Un grand défi pèse sur les épaules des ingénieurs de SpaceX.
 
Une chose est sure, le projet avancera à marche forcé. Pour notre plus grand plaisir.

Lien 1 : https://www.thenewatlantis.com/publications/a-space-program-for-the-rest-of-us

Lien 2  : https://historycollection.jsc.nasa.gov/JSCHistoryPortal/history/oral_histories/NASA_HQ/Administrators/AldridgeEC/AldridgeEC_5-29-09.htm
 " and all the orbiters would meet all the DoD requirements for size and weight and things of that nature. " 
traduit : " et tous les orbiteurs répondraient à toutes les exigences du DoD pour la taille et le poids et les choses de cette nature."




Extrait - suivi de la traduction : 
" Wright: Very bold statement, when so many of the people who were in the development stage of the Shuttle said that so much of what they wanted for the Shuttle, for the orbiter, was dictated by the Air Force, not what they [NASA] wanted.




Aldridge: Eh bien, voyez, c'est très intéressant. C'est correct. La baie de la navette a été conçue pour s'adapter au laboratoire orbital habité [MOL], qui est un programme de l'armée de l'air. ... ... La taille de la baie de la navette et les poids de lancement ont été dictés par le ministère de la Défense. ... ... Sans le ministère de la Défense, ils n'avaient pas de navette. Ils devaient répondre aux exigences du DoD. C’est bien sûr ce qui s’est passé. "

Bladerunner2020 a écrit:- Le booster pourra-t-il tenir plusieurs atterrissages sur la  tour ? J’imagine mal le booster et les grids rester intacts après deux atterrissages. La masse, les forces, les chocs violents vont mettre à mal la structure du gigantesque booster. 27 moteurs à vérifier, moteurs à remplacer, à tester …la maintenance du starship et du booster sera coûteuse et complexe, comme la navette, ou la réutilisation s’est avéré un gouffre financier.

Pour commencer le booster n'atterrira pas sur les gridfins mais sur un point juste en dessous de ses dernières et la tour est designé pour absorber la grand majorité du choc. Et Starship n'est pas comparable à la navette spatiale. je me trompe peut-être donc je voudrais savoir ce qui est comparable selon toi.

SpaceX a débuté avec la Falcon 9 ne l'oublions pas. 9 moteurs à nettoyer, réparer, et remettre en ordre de vol, des protections thermiques et un atterissage lourd sur des pieds (que l'aterrissage se fasse sur des charnières placées en bas du booster ou en haut ne change pas vraiment les contraintes sur ces charnières).
L'étage Super Heavy a l'avantage d'être en acier inox et d'avoir des moteurs au méthane. Donc des matériaux moins sensibles aux températures de rentrée, des moteurs qui s'encrassent moins également, et autant de contraintes sur les points d'appuis. (De plus, la contrainte sera en traction et non en compression, ce qui limitera les risque de flambement à l'atterrissage). Et si dans le pire des cas le système ne marche pas, les pieds sont encore envisageables, même si les performances en seraient dégradées.

Encore une fois Franchon tu réponds exactement ce que je voulais répondre  :)

Musk a parlé d'un amortissement via la tour comparable a ce qui ce passe sur le pont d'un porte avion avec les brins d'arrêt. 
On sait le faire pour des jets "fragiles" en grande majorité composés d'aluminium et qui arrivent vite et pas toujours sur la trajectoire qu'il faut.
Donc laissons une chance à un objet plus gros, en inox et qui arrive plus lentement (la seule question que je me pose, c'est la force de bras de levier sur le bras).

Un peu d'action tout de même ce soir. Le prototype est désormais complet.

La vue est lointaine mais on voit que SN16 est détachée de la grue et débarrassée des échafaudages permettant l'assemblage du nosecone à la section réservoirs et moteurs

C'est le calme plat pour le SN16. Sait-on si des raptors ont d'ores et déjà été installés dessus ?
Depuis le temps ou le SN16 est assemblé dans la HighBay, ils auraient largement eu le temps de les installer.
J'ai bien l'impression que ce prototype restera en l'état malheureusement et qu'on ne le verra jamais sur le pas de tir.