Valutazione dello stato attuale di sviluppo di Starship e prospettive economiche

La mostruosa capacita’ di trasporto in LEO a basso costo di SS non puo’ non cambiare i giochi, anche se solo cargo.

E anche il potenziale utilizzo di SS modificate come veicoli abitati interplanetari o stazioni spaziali o basi lunari. Ha un abitacolo molto grosso, la cosa puo’ essere sfruttata. Con 1000 mc di spazio pressurizzato ci fai 40 cabine. Un castello, molta fantascienza e’ basata su veicoli piu’ piccoli.

Le versioni “speciali” anche se non destinate al rientro vanno sviluppate e certificate, e neppure questa e’ una passeggiata, Sono comunque critiche per la vita degli occupanti e potrebbero essere molto complesse.

Pero’ e’ ora che qualcuno si metta a pubblicare possibili architetture di missione che sfruttino questa teorica capacita’.

Tra la teoria e la realta’ c’e’ di mezzo il mare ma se mettono in orbita il coso la teoria sorride.

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il supporto vitale per 40 persone per medio / lungo termine è importante,sia per l’hardware che banalmente per le scorte. Ne passerà tanta di acqua sotto i ponti

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Forse Indaco per 40 intendeva “molte”, più di 7!

No, ho una fonte, ovviamente le dimensioni di una cabina sono arbitrarie e quindi anche 40 cabine e’ arbitrario, mi sono limitato a riportare qualcosa letto in giro.

https://space.skyrocket.de/doc_lau_fam/starship.htm#:~:text=The%20Spaceship%20contains%201000-1100,shelter%20in%20Mars%20transit%20configuration.

The Spaceship contains 1000-1100 m3 of pressurized volume; could be configured with 40 cabins, large common areas, central storage, galley, and a solar storm shelter in Mars transit configuration.

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Ci ho messo due anni a risponderti, ma questo è lo stato attuale (2024) della tecnologia di trasferimento di liquidi criogenici. La pubblicazione è scritta in linguaggio molto tecnico ed è di difficile lettura.
https://www.nature.com/articles/s41526-024-00377-5
Praticamente siamo ancora messi male. Ci sono molti fattori fisici poco noti, in quanto ci sono pochi studi a riguardo per le poche possibilità di studiare questi fenomeni a Terra.

Tra i principali problemi, il boil-off, già ne abbiamo parlato, ma soprattutto l’ebollizione durante il trasferimento stesso, che potrebbe di fatto bloccare il passaggio di propellente, visto che si parte da un ambiente ad alta pressione e bassa temperatura.

L’unico imprevisto inatteso con conseguenze positive è la concentrazione di evaporazione lungo le pareti che comporta un raffreddamento naturale del sistema.

Altri effetti come sloshing sono studiati a temerature più alte per lungo o a temperature basse per brevi periodi. Un esempio di cosa sia è dimostrato in questo video girato sulla stazione spaziale.
https://x.com/Astro_Alneyadi/status/1692499957641576595

Quando il carburante sbatte così, pescarlo con la pompa è difficile. La microgravità, accelerando il serbatoio, mitiga ma non elimina lo sloshing.

Dopo la lettura dell’articolo, personalmente ritengo impossibile l’architettura di Artemis III prima del 2030 almeno.

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Vanno fatti test sul campo, pero’ ci vuole tempo e tanto hardware.

Grazie mille per la lettura ed il riassunto, mi sembra evidente che dovranno pensare a qualcosa di più tradizionale (e Marte peggio mi sento…)

Come vedete sembra si debba anche stimolare gli studi perché il budget dei militari sta a zero…a me da l’impressione che ci credano poco…

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Secondo te che accelerazione dei mezzi coinvolti servirebbe (e quali altri problemi potrebbe comportrae) per avere qualche probabilita’ di funzionare?

L’unica cosa che posso dirti per certo è che non si sa.
Già la meccanica dei fluidi è complicata quando facciamo esperimenti in continuazione a Terra, in un ambiente diverso dove gli esperimenti sono rari e costosissimi, è difficile venire a capo di qualcosa.

Questo un po’ è il riassunto del paper di cui sopra.

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Lo scopriremo quando ci proveranno.

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Scusate la risposta un po’ scherzosa: Nature pubblica un giornale sulla microgravità! Esiste un argomento tale per cui non esiste un Nature <argomento mancante>?

Scrivo qui, se non è quella giusta su starship spostate pure.
In seguito al video in cui gli astronauti esemplificano una modalità di trasferimento di propellenti in orbita, mi è partito il neurone e tanto vale condividerlo.

Come scrivevo in quella discussione, credo che inventarsi un sistema rotante solo per il trasferimento fluidi sia un po’ uno spreco di risorse, anche perché, a ben pensarci, le pompe per tutto il lavoro ci sono già,e sono quelle che alimentano i motori. Spillamento sulle mandate, qualche valvola, molto software per far sì che le portate in camera e alla ship vuota siano stabili, e via.

Ma è proprio questo il punto del video, senza accelerazione le pompe prenderebbero bolle di gas.

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No, è un’altra cosa. Lì usano l’esempio per mostrare la necessità degli ullage motors, ma poi ipotizzano di usare la rotazione per tenere il carburante “in basso”, ma non posso usare i motori per ottenere ciò. Io dico che ha più senso mettere le due navette punta a punta e accendere la prima (allo stesso modo con cui la accendono ora dopo averla spenta, non so se sia noto il metodo di ullage), ed usare le pompe dei motori che sono accesi al minimo per trasferire il carburante. Il limite maggiore forse è legato al tipo di ciclo dei motori che è molto difficile da mettere a punto, nei cicli con le pompe alimentate da turbine dedicate con esausti a perdere forse sarebbe più pratico, in questo caso è sicuramente più complesso.

Le portata delle pompe è funzione della porzione di fluidi che vengono bruciati nelle turbine dedicate ad esse, che normalmente è funzione della portata richiesta dal motore, ma in questo caso il grosso della portata sarebbe spinta nella starship da riempire ed una piccola parte per tenere i motori al minimo stabile e mantenere il combustibile in prossimità dei punti di presa

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Serve una o piu’ SS laboratorio, ma mi aspetto che scopriremo che faranno test di trasferimento tra serbatoi interni gia’ nei prossimi lanci, non c’e’ bisogno di due veicoli.

Per trasferire a gravita’ zero sinceramente non vedo come si possa fare: se il fluido e’ un liquido e sta da una parte se la pompa sta dall’altra parte non ingeste nulla o ingeste bolle con relativi problemi di cavitazione.

Il problema non si porrebbe se il fluido viene trasferito allo stato gassososo, perche’ per la teoria dei gas si distribuisce ovunque e quindi anche dove c’e’ la pompa. Pero’ serve un apparato che rigassifica e uno che gassifica, mica una passeggiata. Anzi, direi che una insensatezza, ma magari ci smentiscono.

Se pensano di usare una minima gravita artificiale per poter trasferire i fluidi direttamente allo stato liquido evidentemente ci avranno pensato un po’.

Se lo stato dell’arte e’ usare ulllage motors per risolvere lo stesso lo stesso problema che si pone dureante la manovra di staging al lancio o alla riaccensione creando una piccola gravita’ artificiale con la propulsione e su cui di esperienza ce n’e’ eccome, anche per il trasferimento di propellenti e’ ragionevole pensare che la soluzione sia quella.

Il trasferimento di fluidi/propellenti/consumabili e’ essenziale, una pietra miliare, che colpevolmente non e’ stato testato e sviluppato da anni. La vulgata dice che non si sia fatto per non disturbare la lobby di SLS, ma complottismi a parte siamo alla vigilia finalmente di studi e test seri sul tema.

Senza alimentare la cosa e’ corretto linkare un celeberrimo articolo compolottista sul tema, giusto perche’ se no non si capisca cosa c’e’ dietro:

PS: lo linko perche’ non possiamo sempre autocensurarci e cosi’ qualche lettore sa di cosa stiamo parlando, ma non e’ detto che lo condivida. Va solo riportato per completezza. Con il propellant transfer si abilitano un sacco di possibili missioni anche con lanciatori piu’ piccoli, se poi lo fai con un lanciatore grande abiliti uno strasacco di possibili cose.

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un campo di accelerazione è necessario per trasferire i liquidi nello spazio, l’unico modo pratico per farlo è con pompe che se aspirano bolle si spaccano. Si potrebbe anche pensare di gonfiare delle vesciche nel serbatoio da svuotare, ma materiali elastici a quelle temperature non credo ce ne siano.

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Faccio solo un appunto, probabilmente superfluo.

Matt e Don hanno fatto quel video solo a scopo divulgativo e simpatico, cercando di mostrare quanto sia difficile trasferire un fluido in orbita.

Non esiste nessun progetto per mettere in rotazione due navette per fare trasferimento di propellente e Spacex, basandosi sul loro rendering, non farà così con le Starship.

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A seguito di breve ricerca:

Mi devo correggere, un test di trasferimento tra serbatoi all’interno dello stesso veicolo c’e’ gia’ stato.

Stando a Wikipedia e alla fonte che cita (NYT dietro paywall) questa cosa e’ stata gia’ testata durante il terzo lancio di SS.

Quindi ovviamente quelli di SpaceX ne sanno molto piu’ di noi e se pensano di rinunciare alla gravita’ artificiale e’ perche’ quel test ha avuto successo (supposizione mia).

Fonte:

Quoto le parti significative, inclusi i link alle fonti:

The Starship Propellant Transfer Demo is expected to occur in 2025.[1] A similar test occurred during Starship’s third test flight, though the transfer during that test was between two tanks on the same vehicle.[2]

Sempre dalla stessa pagina:

Once docked, the vehicles will use a pressure differential between them to force propellant from the second vehicle into the first.[1]

Non ho capito benissimo come funziona, con la differenza di pressione mi aspetterei un trasferimento solo parziale del contenuto, anche se non servono piu’ pompe. Magari faranno trapelare dei dettagli o gia’ sono trapelati ma vanno cercati.

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Problematica dell’elasticità dei materiali a parte, io fantasticavo di serbatoi tradizionali in metallo con un rivestimento “a palloncino” interno che, spremendolo come un tubetto di dentifricio, permetterebbe al fluido di fuoriuscire… senza accelerazioni del veicolo…