StarShip / SuperHeavy, ex BFR - Suivi du développement

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L’animation est sympa et montre qu’il y a de la casse. bravo
Ça m’a rappelé de bons moments :blbl:

YoannMR

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Un article bien sympa de Space.com : https://www.space.com/spacex-plans-journey-to-mars.html sur 

Voici la traduction :

SpaceX veut envoyer des gens sur Mars. Voici à quoi pourrait ressembler le voyage.



Alors même que SpaceX s'apprête à lancer des astronautes pour la première fois, la société partage ses rêves de vols spatiaux humains à une échelle beaucoup plus grande : les missions vers Mars .

Le désir de SpaceX de mettre des humains sur Mars n'a rien de nouveau; l'entreprise a été fondée dans ce but. Mais maintenant, la société teste les premières versions du Starship qu'elle envisage d'utiliser lors de ces voyages, évaluant les sites d'atterrissage potentiels et réfléchissant à ce à quoi pourrait ressembler une base à long terme sur la planète rouge dans de nombreuses années.

"En termes de vision vers laquelle nous nous dirigeons, c'est vraiment pour permettre aux villes de Mars et tout ce qui nécessaire pour avoir une ville, et pour avoir une population importante et croissante" , a déclaré Paul Wooster, ingénieur principal du développement de Mars chez SpaceX , lors d'une réunion du 20 mai du Comité de recherche spatiale (COSPAR) consacrée aux missions humaines sur Mars .


"Il s'agit de toute évidence d'une entreprise très importante, qui prendra des années, voire des décennies, pour être réellement réalisée", a-t-il déclaré. Mais la société vise un calendrier typiquement ambitieux de 2022 peut-être pour les premières missions sans équipage sur Mars, a déclaré Wooster.

Le véhicule que l'entreprise envisage comme cheval de bataille pour une telle ville est le Starship , propulsé par le booster Super Heavy. La paire est toujours en développement, SpaceX effectuant des tests préliminaires sur une chaîne de prototypes Starship sur son site au Texas. Aucun de ces prototypes n'a encore quitté le sol.

Alors que Wooster a déclaré que Super Heavy sera essentiellement une version à grande échelle des boosters réutilisables qui alimentent les fusées Falcon 9 et Falcon Heavy de la société , les prototypes du booster massif n'ont pas encore été affichés publiquement.

Néanmoins, Wooster a déclaré que SpaceX espère que la paire se réunira assez rapidement pour que la société puisse envisager de lancer les premières missions de test sans équipage sur Mars au cours de la fenêtre d'opportunité de 2022. (Mars s'aligne favorablement sur la Terre pour les missions spatiales tous les 26 mois; la fenêtre à venir , fin juillet et début août 2020, pourrait voir trois missions robotiques différentes se lancer sur la planète rouge.)

Quelle que soit la chronologie du programme pour Mars de SpaceX, voici ce que la société envisage: les voyages sur Mars dépendront de dépôts de carburant stationnés en orbite terrestre. Un booster Super Heavy lancerait un StarShip-Martien, où il aurait rendez-vous avec un autre StarShip précédemment lancé plein de carburant, qui transvaserait ensuite son carburant au StarShip-Martien.

Ensuite, le vaisseau se dirigerait vers Mars, le ventre exposé à l'atmosphère et protégé par un blindage résistant à la chaleur jusqu'à ce qu'il finisse par se redresser. Deux StarShip cargo ou plus se lanceraient au cours de la première fenêtre pour Mars.

Si ce premier lot de vols se déroulait sans problème, un vaisseau spatial avec équipage pourrait suivre, accompagné de plus de cargos. Bien que le Starship soit considéré comme pouvant contenir 100 personnes, les premières missions porteraient probablement des équipages beaucoup plus petits pour laisser plus de place au chargement nécessaire à la mise en place du camp sur la planète rouge, a déclaré Wooster. SpaceX espère réduire le voyage sur Mars à moins de six mois - peut-être même aussi court que quatre mois - afin de réduire le rayonnement auquel les humains seraient exposés pendant le voyage.

À mesure que les missions en équipage arrivent à la surface, la première priorité serait la recherche et le traitement des ressources locales. Les StarShips sont conçus pour fonctionner avec du carburant méthane-oxygène liquide, a déclaré Wooster, en partie à cause du faible coût de ce carburant sur Terre, mais aussi parce que les scientifiques pensent qu'ils peuvent être produits sur Mars . L'une des premières tâches des missions Starship serait de cartographier la disponibilité et l'accessibilité des matières premières pour ce carburant, afin que les humains aient un moyen de rentrer chez eux sur Terre.

Les ressources façonnent également l'endroit où l'entreprise souhaite atterrir. SpaceX se concentre sur deux sites potentiels, a déclaré Wooster, l'un près d'Arcadia Planitia et d'Erebus Montes et l'autre près de Phlegra Montes. Les deux répondent à certains critères clés: ils sont au milieu de la planète où il est plus facile d'atterrir et ils sont à des altitudes plus basses, donc l'atmosphère plus épaisse fera plus de travail pour ralentir un StarShip entrant.

Et, bien sûr, il semble y avoir beaucoup de glace à proximité. "Nous nous concentrons beaucoup sur cet effort d'identification du site d'atterrissage vers les zones qui ont des quantités très importantes de glace d'eau ", a déclaré Wooster. "C'est une ressource très critique."

Viendront ensuite les infrastructures de base comme les plates-formes d'atterrissage, les habitats, les systèmes de production d'électricité, les abris contre les radiations et les serres, a déclaré Wooster, bien qu'il ait souligné que SpaceX se concentre sur le transport et laisse le développement d'autres pièces à d'autres organisations.

Une fois qu'un site final est sélectionné et que les missions commencent, Wooster a déclaré qu'il pensait que SpaceX pourrait se retrouver avec une sorte de déjà vu grâce à son expérience pour développer son site de test Starship près de Boca Chica dans le sud du Texas . Bien que les résidents qui vivaient dans la bien avant l'arrivée de SpaceX en ville et aient depuis repoussé les offres de rachat et les explosions à proximité pourraient ne pas être d'accord.

"Ce site était très peu développé lorsque nous sommes entrés", a déclaré Wooster, "donc je pense que nous avons également vécu beaucoup de choses du même genre que vous pourriez éventuellement expérimenter sur Mars en termes de configuration d'infrastructure, bien qu'évidemment beaucoup plus facile en termes de disponibilité d'air et autres. "
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Effectivement, ça a plus sa place ici !

Pour récapituler

Licence (et non permis) de la FAA qui autorise SpaceX à réaliser des vols sub-orbitaux des prototypes de Starship jusqu'en Juin 2022 depuis et vers Boca Chica.
La FAA demande juste à être tenue informée des anomalies et des quantités d'ergols présentes pour chaque vol.
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@AlexSSC a écrit:Pour récapituler

Licence (et non permis) de la FAA qui autorise SpaceX à réaliser des vols sub-orbitaux des prototypes de Starship jusqu'en Juin 2022 depuis et vers Boca Chica.
La FAA demande juste à être tenue informée des anomalies et des quantités d'ergols présentes pour chaque vol.
Avec une assurance responsabilité de 3 millions $ pour les travaux au sol et de 198 millions$ pour les vols.

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Interview de Hans Königsmann traduite de l'Allemand


SPIEGEL : Au Texas, SpaceX est déjà en train de construire le prochain grand vaisseau spatial, le "Starship". Celui-ci est également censé convenir pour des voyages vers la lune et Mars. Mais un autre prototype vient d'être détruit lors d'un test. Le programme est-il toujours en cours ?

Königsmann : Le programme est clairement séparé de notre travail avec le "Crew Dragon". C'est une question de recherche. Nous voulons voir jusqu'où vous pouvez aller avec certaines choses. Le but est d'apprendre le plus possible en peu de temps. S'il y a des revers dans le processus, cela nous ralentit naturellement. Mais cela en fait partie.

SPIEGEL : Alors, quand le Starship volera-t-il pour la première fois ?

Königsmann : Je prévois les premiers vols d'essai à une altitude de, disons, 150 mètres dans les semaines à venir. Nous ferons cela plusieurs fois. Si tout se passe bien, nous voulons entrer en orbite terrestre à la fin de l'année. Mais cela prendra peut-être un peu plus de temps.

SPIEGEL : SpaceX doit livrer la technologie à la Nasa pour l'alunissage. Sera-t-il vraiment possible d'avoir un Américain sur la surface lunaire d'ici 2024 ?

Königsmann : C'est ambitieux et ce ne sera pas facile. Mais si nous obtenons les ressources appropriées, c'est tout à fait possible.

SPIEGEL : Vous avez dit un jour dans une interview que vous vous sentiriez trop vieux pour un vol sur Mars. Auriez-vous au moins des ambitions pour la Lune ?

Königsmann : J'aimerais revenir sur ce que j'ai dit à propos de Mars. Si cela va vite, peut-être que je ne suis pas trop vieux après tout. Et je pourrais aussi imaginer la lune.

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
AlexSSC
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Bonjour,
De ce que j'ai vu du Starship pour l'instant, c'est qu'il est composé d'une simple peau, celle qui sert en même temps de réservoir. Je suppose qu'il est prévu d'ajouter au moins une épaisseur supplémentaire, qui serve à la fois de protection contre les micrométéorites, et d'isolation thermique. L'isolation thermique serait particulièrement importante dans le cas de ce vaisseau car il doit séjourner dans l'espace (ou sur mars, ou la Lune) avec ses réservoirs pleins. Or le méthane à besoin d'être conservé liquide, à -140°C en permanence. Les réservoirs ont donc absolument besoin d'être les plus adiabatiques possibles. Le maximum de chaleur indésirée sera dans la phase de rentrée atmosphérique.

Savez-vous ce que SpaceX prévoit de faire pour gérer ce problème? Une isolation thermique de tout le vaisseau ou juste gérer le problème en laissant s'échapper du gaz dans l'espace, la détente de celui-ci agissant en refroidissant le vaisseau? Ça pourrait être une possibilité pour un fonctionnement low-cost pour des missions courtes en orbite terrestre, moins pour les projets plus longs (Lune, Mars).
Des infos?

taolanglais

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@taolanglais a écrit:
Savez-vous ce que SpaceX prévoit de faire pour gérer ce problème? Une isolation thermique de tout le vaisseau ou juste gérer le problème en laissant s'échapper du gaz dans l'espace, la détente de celui-ci agissant en refroidissant le vaisseau? Ça pourrait être une possibilité pour un fonctionnement low-cost pour des missions courtes en orbite terrestre, moins pour les projets plus longs (Lune, Mars).
Des infos?
C'est pas un gros problème en général (attention, je rentre dans le technique):
Dans l'espace, on a pas d'air (bon c'est logique). Or, les échanges thermiques se font (grossièrement) par:
- Conduction (contact entre des pièces de température différentes, ou entre l'air et une pièce chaude/froide)
- Convection (circulation de l'air contre une pièce chaude)
- Rayonnement (c'est ce qui fait que l'on à chaud à plusieurs mètres d'un feu par exemple)
Je dis chaud, mais ça marche aussi si l'objet et froid et l'air chaud  (c'est réciproque)...

Dans le cas des réservoirs cryogénique dans l'espace, on est plutôt content car:
- Par d'air: pas de convection
- On "flotte" au milieu de rien: pas de conduction
C'est les deux plus gros postes de perte thermique sur Terre. Il ne reste donc que le rayonnement (Loi de Stefan-Boltzmann). Or, la quantité de perte dépend  de la différence entre deux choses (en gros):
- La température de l'objet
- La température de l'ambiant (notre ambiant c'est l'espace pour le réservoir)
La température de l'espace est très très faible (environ -270°C, proche du 0 absolue)...  La différence entre - 270°C et l'oxygène liquide est pas énorme. Du coup les pertes sont pas énorme.  Une isolation légère et un réservoir bien conçut (la couleur est importante par exemple) font que les pertes sont loin d'être le plus gros problème.

Je ne dis pas que c'est trivial, mais entre le réservoir et tout le reste... le reste est bien plus compliqué.

cube

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Pour aller encore plus loin dans la technique :

L’émissivité de l'acier inoxydable poli est de l'ordre de 0.075 ainsi, ce matériau réfléchira environ 97 % du rayonnement infrarouge de grande longueur d’onde venant du soleil. Pour les satellites, on utilise des matériaux de type "couverture de survie" pour maximiser l’émissivité et ainsi renvoyer un maximum des rayons du soleil et conserver la chaleur à l’intérieur du sat. 

Il suffit, dans l'espace, que le Starship présente toujours son dos au soleil qui est en inox.
Florent D
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OK merci,
Le problème thermique dans l'espace est donc finalement tout à fait gérable, néanmoins pour mars il faudra une solution, et reste la protection contre les micrométéorites, sur ISS ils comptent sur un système multicouches pour se protéger, Starship prévoit-il quelque chose de la sorte?

taolanglais

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La température externe d'un réservoir en orbite autour de la Terre ne varierait-elle pas selon qu'il est dans la partie nocturne (la Terre faisant écran aux rayonnements du Soleil) et passe ensuite dans la partie éclairée ?
montmein69
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Selon un site de la Nasa il ferait 121°C sur la surface exposée au soleil et -157°C lorsque elle est non exposée.

L'"avantage" c'est que sur Mars il n'y quasiment pas d'atmosphère donc on est dans le quasi-vide également.

Pour les micro-météorite, je me dis que 4mm d'acier sont surement aussi efficace que quelque micron de Kevlar. Il faudrait trouver des chiffres.
Florent D
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Pour les micro-météorites, le problème ne se pose pas trop sur Mars, car il y a une atmosphère. Du coup, la vitesse maximum (vitesse terminal) d'un grain/poussière/etc est relativement faible (c'est gérable). Le plus probable, c'est que les petites rebondisse (pas de dégât), et que pour les grosses... la probabilité de s'en prendre une est très faible.
Par contre, dans l'espace, c'est autrement plus ennuyant. Les vitesses en jeu sont parfois assez phénoménal (Mach 10/15). Autant dire que même un grain de sable transperce 4mm d'acier avec de telle vitesses. C'est pour cela que les blindages sont généralement multi-couche ( bouclier Whipple par exemple) pour fragmenter l’impacteur. C'est des sujets assez actifs en recherche (les impacts sont un gros problèmes en aviation commercial).

cube

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La température externe d'un réservoir en orbite autour de la Terre ne varierait-elle pas selon qu'il est dans la partie nocturne (la Terre faisant écran aux rayonnements du Soleil) et passe ensuite dans la partie éclairée ?


Oui bien-sûr, un peu comme sur terre où il fait plus froid la nuit, mais en beaucoup plus prononcé. Si je garde les chiffres de Florent D, chiffres données pour l'ISS, cela fait une moyenne des deux faces du réservoir de -36°C. Cela doit prendre en compte le rayonnement de la terre, non négligeable. ça reste beaucoup trop chaud pour le carburant ! Mais la moitié du temps (en simplifiant) en orbite, c'est aussi la nuit. Donc la T° moyenne sur une orbite complète est de -96°C. On s'approche, mais on n'y est pas encore !

Il suffit alors, dans ces conditions de placer le nez (ou les tuyères) vers le soleil pour faire de l'ombre aux réservoirs pour ajuster la T°.



Par contre, sur la Lune, l'engin sera posé, donc impossible de gérer son orientation, de plus dans la région polaire, donc avec un ensoleillement rasant, tournant autour du vaisseau , et des journées lunaires très longues : c'est déjà plus casse-tête !
Encore pire sur mars, où malgré l'atmosphère très faible, il y a quand même des vents rapides donc une convection importante (certes moins que sur terre) et il y fait également trop chaud. L'énergie sera rare et précieuse, je les vois mal en consacrer une part significative juste pour faire tourner d'énormes pompes à chaleur pour maintenir froid un méthane si couteux à produire... d'où mon idée qu'ils n'échapperons pas à des cuves isolées.

taolanglais

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@Florent D a écrit:Selon un site de la Nasa il ferait 121°C sur la surface exposée au soleil et -157°C lorsque elle est non exposée.

L'"avantage" c'est que sur Mars il n'y quasiment pas d'atmosphère donc on est dans le quasi-vide également.

Pour les micro-météorite, je me dis que 4mm d'acier sont surement aussi efficace que quelque micron de Kevlar. Il faudrait trouver des chiffres.

cette valeur de température n'a pas vraiment lieux d’être car on parle que de rayonnement , la température globale du vaisseau dépend de plusieurs paramétré comme la surface exposé au soleil (est que c'est tout le ventre ou simplement le nez ou la base) et la surface exposé au vide (qui ne reçoit quasiment aucun flux car le fond diffus cosmologique est a quelque kelvin). si place le nez toujours doit vers le soleil et qu'on le couvre de matériau a faible absorbance pendant qu'on recouvre le reste de matériaux a forte émissivité , il pourrais resté très froid (il parais même "facile" de gardé de l’hydrogène liquide). il faut aussi a prendre en compte le flux solaire réfléchie par la terre(sur la face jour) et le flux thermique emi par la terre (face jour et face nuit) qui est un flux supplémentaire non négligeable (et autour de Vénus c'est pire). dernier détail a ne pas oublier, si on l'utilise pour du transport habité, le starship ne sera pas un vaisseau inerte, il faudra conservé volontairement un volume d'air a une vingtaine de degré  (prés de 300k) avec des passages qui dégage de la chaleur comme les équipement scientifique ou de support vie. tout se flux il vas aussi falloir l’évacuer sans trop chauffer les parois en contact avec les ergols. 

pour les micrométéorites, il y a jamais vraiment eu de problème dans le milieu interplanétaire (d'un autre coté on a y a jamais fait volé une péniche remplie de passagers et de carburant dont dépend la vie des passagers), il y en a probablement moins que de debris en orbite basse, par contre les vitesses en jeu sont bien plus importante (30km/s contre 7km/s en orbite basse) donc une cailloux frappent avec un décalage orbital de quelque degré ferait d’énorme dégât. il serait intéressant d'envoyer une petite sonde inspecter un SIVB des missions appolo qui tourne en orbite héliocentrique depuis 50ans (histoire de voir s'il est devenu un gruyère ou pas).
Apres pour s'en protégé, l'acier fait un très mauvais blindage (les tankistes de la seconde guerre mondiale peuvent en temoigner). les ondes de choc s'y propagent très facilement arrachant des lambeaux de parois interne qui devient de véritables balles. En plus 4mm je sais même pas si sa arrêterais du 9mm parabellum (munition des pistolet). une succession de plaque de céramique et de couche de kevlar sont bien plus efficace pour un poids largement inférieur.
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Je vous laisse regarder sur comment les impacts de micro-météorites sont simulées avec des canons à gaz léger (Light-gas gun) ;-)
La mousse d'aluminium protège très efficacement pour un poids très modéré.
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@cube a écrit:Par contre, dans l'espace, c'est autrement plus ennuyant. Les vitesses en jeu sont parfois assez phénoménal (Mach 10/15). Autant dire que même un grain de sable transperce 4mm d'acier avec de telle vitesses. C'est pour cela que les blindages sont généralement multi-couche ( bouclier Whipple par exemple) pour fragmenter l’impacteur. C'est des sujets assez actifs en recherche (les impacts sont un gros problèmes en aviation commercial).

Je me suis amusé à faire le calcul...

Masse m d'un grain de sable : environ 3 µg.
Vitesse (de ouf) v prise pour l'exemple : 30 km/s.
Energie cinétique E du grain de sable = 1/2 mv² = 1,35 J.

Pour donner un ordre de grandeur, 1,35 joule est l'énergie d'une balle de tennis qui arrive à 25 km/h, par exemple en tombant de 2,50 m de haut (hauteur de votre plafond).

On voit que le grain de sable est inoffensif, mais c'est un cas extrême, il existe des micro-météorites bien plus massives même si elles restent toutes petites.
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La comparaison est intéressante pour le volume d'énergie, mais il y a quand même une grosse différence : ce sera 1,35 joules répartis sur la surface d'un grain de sable, donc beaucoup plus concentré ; plus destructeur! Je ne suis pas sûr pour autant que cela transperce 4mm d'acier, mais si ça crée des points de faiblesse, c'est problématique pour la rentrée atmosphérique

taolanglais

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C'est vrai. Ramenons le calcul à une balle 9x19 mm Parabellum de masse m= 8 g. Pour E = 1,35 J on trouve v = 66 km/h soit une chute libre de 18 m (6 étages).

StarShip / SuperHeavy, ex BFR - Suivi du développement - Page 10 9_19_parabellum_FMJ
La balle de 8 g est celle du milieu, sans la douille.
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AlexSSC
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J'ai l'impression que depuis 18 jours, aucune pièce détachée destinée à un futur prototype de Starship ou de réservoir de Starship n'a plus été produite à Boca Chica. Cela contraste avec la phase précédente, en avril-mai, d'accélération des constructions de prototypes.

Quelqu'un a-t-il éventuellement connaissance d'informations qui contrediraient cette observation ?

En revanche, bien sûr, la deuxième quinzaine de ce mois a été marquée par les tests volontairement destructifs du Starship SN7, par le transfert du Starship SN 5 dans la zone d'essais, et par les développements concernant les infrastructures de soutien à la production et au lancement du futur Superheavy.

Peut-on déduire quelque chose de ces constats et dans ce cas, quelle pourrait être la bonne interprétation ?
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On a vu passer, il y a 3 jours de cela, une section de 3 anneaux qui entoure le dôme de poussée et qui est possiblement faite d'inox 304. 
On voit en tout cas que les soudures sont très régulières et sans bosses/creux. On peut donc en déduire qu'ils ont trouvé les bon réglages du robot xD

StarShip / SuperHeavy, ex BFR - Suivi du développement - Page 10 Index.php?action=dlattach;topic=51332
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Merci ! Je n'avais rien vu sur Reddit à ce sujet.
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Il suffisait que tu en parles pour qu'on ait de nouvelles photos ! 2 dômes, dont un de poussée, dans la tente n°2
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@AlexSSC a écrit:
Il suffisait que tu en parles pour qu'on ait de nouvelles photos ! 2 dômes, dont un de poussée, dans la tente n°2

Ça serait bien que cela fonctionne comme cela à chaque fois !

En tout cas c’est une bonne nouvelle : sans préjudice de la nécessaire réflexion à froid permettant de tirer les enseignements des essais accomplis, toutes les équipes de Boca Chica restent bouillonnantes et mobilisées.
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Les "fins" ou "ailes" ont été bougées et ramenées sur le site de construction des SN : 

StarShip / SuperHeavy, ex BFR - Suivi du développement - Page 10 Sans_t26
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