upright|pienoiskuva|Starship ja Super Heavy -kantoraketti. pienoiskuva|Starship lennossa Toisen lentotestin aikana.
SpaceX Starship on SpaceX:n kehitteillä oleva kokonaan uudelleenkäytettävä kantoraketti-avaruusalus. Maastalaukaisuissa ensimmäisenä vaiheena on uudelleenkäytettävä kantoraketti Super Heavy. Rahtikapasitettitavoite matalalle Maan kiertoradalle on yli 100 tonnia eli kyseessä on ns. super raskas kantoraketti.
Avaruudessa tankkauksen jälkeen Starship voisi lentää kiertoradalta edelleen esimerkiksi Kuuhun tai Marsiin. Aluksen ensisijainen tarkoitus on mahdollistaa Maan ja Marsin välinen suuren volyymin rahti- ja henkilöliikenne. SpaceX:n tavoitteena on lopulta käyttää Starshipiä myös kaikkiin muihin lentoihinsa. Näihin kuuluvat nykyisten Falcon-rakettien lennot.
Super Heavy on jatkumoa Falcon 9 -raketin uudelleenkäytettävälle ensimmäiselle vaiheelle, mutta uudessa kokoluokassa ja uudella ajoaineella. Sen ajoaineena on nestemetaani ja nestehappi. Rakettimoottorina on Raptor.
Starship sen sijaan on täysin uutta monella tapaa jo perusratkaisujen tasolla; siinä yhdistyy avaruusalus ja kantoraketti yhdeksi kokonaisuudeksi. Kaasukehälliselle kappaleelle kuten Maahan tai Marsiin laskeutumisessa se käyttää aluksi ruostumattomasta teräksestä valmistettua laajaa lämpötiilillä suojattua runkoaan hidastamaan valtaosan vauhdistaan. Aerodynaamisen jarrutuksen aikana alusta ohjataan etuosan kahdella pienemmällä ja takaosan kahdella isommalla siivekkeellä. Ohjaustapa muistuttaa enemmän laskuvarjohyppääjää kuin lentokonetta. Lopulta alus kääntyy ja laskeutuu propulsiivisesti pystyyn jalkojensa varaan tai alustan käsivarsille. Starshipejä on tarkoitus rakentaa neljä eri pääversiota: miehitetty alus, miehittämätön rahtialus, kuualus sekä miehittämätön avaruustankkeri. Tankkerilla on tarkoitus tankata avaruusaluksia Maan matalalla kiertoradalla. Lisäksi suunnitelmana on tankata alusta Kuussa tai Marsissa paikan päällä tehdyllä ajoaineella. Tällöin kapasiteetti mahdollistaisi palaamisen Marsista Maahan. Rakettimoottoreina toimivat Raptor-moottorit, joita aluksessa on kolme merenpinnan tasoon optimoitua ja kolme tyhjiöön optimoitua versiota.
Tammikuussa 2019 julkaistun päärakennusmateriaalin vaihdon jälkeen prototyyppien rakentaminen saattoi edetä nopeasti. Vaihto hiilikomposiitista ruostumattomaan teräkseen on mahdollistanut nopean prototyyppivaiheen iteroinnin; ensimmäisiä versioita hitsattiin kasaan suoraan taivasalla. Elokuussa 2020 SN5 suoritti 150 metrin korkuisen ensimmäisen koelennon täysikokoisella aluksen propulsio-osalla. Alkuvuoden 2021 aikana ohjelma onnistui noin 10 kilometrin suborbilaalisissa lennoissa. 5. toukokuuta 2021 SN15 suoritti ensimmäisen pehmeän laskeutumisen 10 kilometristä käyttäen ilmajarrutusta ja moottoreitaan. Maaliskuussa 2024 Starship kiihdytti koelennolla IFT-3 kiertoratanopeuteen, mutta tuhoutui laskun alkuvaiheessa. 13. lokakuuta 2024 lennolla IFT-5 kantoraketin talteenotto onnistui ensimmäisellä yrityksellä ja alus laskeutui hallitusti mereen. 26. elokuuta 2025 lennolla IFT-9 Block-2-sarjan alus laskeutui ensimmäisen kerran hallitusti mereen.
Huhtikuussa 2021 NASA valitsi muokatun miehitetyn Lunar Starshipin kuulaskeutujaksi Artemis-avaruusohjelmaansa. Lunar Starship poikkeaa miehitetystä versiosta pääpiirteittäin lämpökilven ja siivekkeiden puuttumisella sekä erillisten laskeutumismoottorien lisäämisellä aluksen yläosaan. Toistaiseksi kuulaskeutumisessa tähdätään vuoteen 2025.
Starshipin kehityshistoria
SpaceX:n tavoite on perustamisesta alkaen ollut Mars-lennot. Hanke kulki vuoteen 2016 saakka nimellä Mars Colonial Transporter. Siitä ei julkaistu missään vaiheessa yksityiskohtia.
2016 Interplanetary Transport System 24. syyskuuta 2016 IAC-konferenssissa Meksikossa Elon Musk esitteli ensimmäistä kertaa julkisesti järjestelmää. Nyt nimenä oli Interplanetary Transport System eli ITS. Esitetyt arkkitehtuurin peruspalaset olivat:
Täysi ja nopea uudelleenkäytettävyys. Tavoitteena kustannusten alentaminen ja toisaalta edestakaisin matkaaminen vaikkapa Marsista. Raptor-rakettimoottori, jonka ajoaineena on metaani ja happi. Yhdistelmä on helpoin Marsissa tuotettavaksi. Välitankkaus LEO:lla erillisen tankkeriversion avulla. Välitankkauksella saadaan alukseen tarpeeksi ajoainetta propulsiivista laskeutumista varten. Aluksen halkaisija on 12 metriä. Raptor-rakettimoottori oli vielä kehitysvaiheessa. SpaceX oli saanut Falcon 9:n ensimmäisen vaiheen talteen ensimmäisen kerran noin vuotta aikaisemmin.
2017 BFR Vuoden 2017 IAC-konferenssissa Australiassa Musk esitteli päivitettyä suunnitelmaa, nyt nimellä BFR. Musk itse ei avannut lyhennettä, mutta julkisuudessa siitä on käytetty nimiä Big Fucking Rocket ja Big Falcon Rocket. Merkittävin muutos aluksessa oli halkaisijan pienentyminen yhdeksään metriin. Samalla esitettiin uusi käyttötapa alukselle, nopea matkustaminen Maassa paikasta toiseen.
2018 Starship pienoiskuva|Piirros: Vuoden 2018 versio. Syyskuussa 2018 DearMoon-hankkeen julkistustilaisuudessa Musk esitteli päivitystä suunnitelmaan. Suurin muutos oli aluksen toisen vaiheen ohjaustavan muutos. Delta-siivekkeet korvattiin ohjattavilla etu- ja takasiivekkeillä. Nyt alus laskeutuisi liidokin sijaan kuin laskuvarjohyppääjä. Ohjattavien siivekkeiden lisäksi perässä oli yksi kiinteä siiveke ja siivekkeet toimisivat samalla jalkoina. Tilaisuudessa esiteltiin ensimmäisiä hiilikuiturakenteita ja niiden valmistukseen käytettäviä koneita sekä ensimmäisiä Raptor-testejä.
Marraskuussa Musk ilmoitti, että toinen vaihe oli nimetty Starshipiksi ja ensimmäinen vaihe Super Heavyksi. Samalla myös koko järjestelmän nimeksi tuli Starship.
2019 Ruostumaton teräs materiaaliksi Tammikuussa 2019 paljastettiin, että aluksen materiaaliksi on vaihdettu ruostumaton teräs 301. Koko järjestelmä oli alun perin tarkoitus rakentaa pääosiltaan hiilikomposiiteista. Materiaali on kevyt mutta kallis (materiaalin hinta noin 135 dollaria per kilogramma) sekä hidas ja hankala työstää. Myös sen soveltuvuus tarvittaviin lämpötiloihin oli ongelma. Nämä tekijät johtivat vaihtamaan rakennusmateriaalin perinteisempään mutta samalla myös vaihtoehtoisempaan suuntaan. Pääasialliseksi valmistusmateriaaliksi valikoitui raketeissa harvinaisempi mutta sinänsä perinteinen materiaali ruostumaton teräs. Se on verrattain halpa (kolme dollaria per kilogramma) materiaali ja sen käytöstä on valmiiksi runsaasti kokemusta; tosin ei raketeissa sitten 1950-luvun epäonnistuneiden yritysten.https://www.popularmechanics.com/space/rockets/a25953663/elon-musk-spacex-bfr-stainless-steel/ Lisäksi sen kestävyys kryogeenisissä sekä kuumissa lämpötiloissa on hyvä. Hetken aikaa ajatuksena oli käyttää perspiraatio-jäähdytystä lämpökilven sijaan. Pienten reikien kautta sumutettaisiin ajoainetta, joka suojaisi ja jäähdyttäisi aluksen runkoa. Tästä kuitenkin luovuttiin pian tarpeettomana. Esillä oli myös ajatus testata Starshipin tekniikkaa kehittämällä Falcon 9:n toisesta vaiheesta koealus ”BFS mini”.
Materiaalivalinnan myötä SpaceX on voinut rakentaa aluksiaan suoraan avoimen taivaan alla ja nopeasti. Ensimmäinen Starship-prototyyppi valmistui täyteen kokoonsa alle vuodessa ja 28. syyskuuta 2019 Musk saattoi jo esitellä Starshipin ensimmäistä prototyyppiä. Lisäksi ensimmäinen uudentyyppisellä Raptor-moottorilla lentänyt, Starhopper-koealus, rakennettiin, testattiin ja laitettiin eläkkeelle alle vuodessa. Syyskuun esityksessä alukseen ei tullut suurempia muutoksia. Esitellyssä Starshipissä oli vain kaksi liikuteltavaa peräsiivekettä vastakkaisilla puolilla ja erilliset jalat. Raptor-moottoreita aluksessa olisi kuusi; kolme ilmakehäoptimoitua ja kolme tyhjiöoptimoitua. Suurimman lämpörasituksen kohdissa olisi keraaminen lämpökilpi. Super Heavyssä moottoreita olisi jopa 37. Laskeutuminen tapahtuisi kuuden kiinteän jalan varaan.
Vuonna 2020 kerrottiin päätöksestä siirtyä 304L-teräkseen SN8-prototyypistä alkaen.
Starhopper pienoiskuva|Starhopper, ensimmäinen lentänyt prototyyppi, SpaceX South Texas Launch Site Vuoden 2019 alussa alkoi koekappaleiden rakentaminen. SpaceX rakensi ensimmäiseksi Starhopper-nimisen testialuksen Boca Chicassa eteläisessä Texasissa. Itse toimipiste on samalla vasta rakenteilla, joten aluksia rakennetaan aluksi suoraan taivaan alla. Kuten Falcon 9:n Grasshopper aikoinaan, Starhopper testasi uuden rakettimoottorin soveltuvuutta propulsiiviseen laskeutumiseen.
Starhopper kohosi pystyyn vain kuudessa viikossa. Takapakkeja on myös tullut, koska aluksen erillisenä ollut nokkaosa kaatui kovassa tuulessa ja on ollut sen jälkeen jatkohuollossa. Valmistuttuaan alus siirrettiin läheiselle laukaisualustalle. Aluksen testaus alkoi ajoaineen tankkauskokeilla.engl. wet dress rehearsal (WDR) 3. huhtikuuta 2019 Raptor-moottori sytytettiin ensimmäistä kertaa alukseen kiinnitettynä staattisessa polttotestissä, jossa alus on liealla kiinni alustassa. Ensimmäinen vapaa lento tehtiin 25. heinäkuuta 2019 yhdellä moottorilla. 22 sekunnin lennolla alus nousi noin 200 metrin korkeuteen ja liikkui myös sivusuunnassa. Lopuksi alus laskeutui hallitusti alas viereiselle alustalle. Testien jälkeen se sijoitettiin laukaisualueelle ja aiottiin muuttaa rakettimoottorien testausalustaksi. Starhopperin jälkeen SpaceX siirtyi täysipainoisesti rakentamaan täysikokoisia prototyyppejä.
Prototyyppien rakentaminen alkaa Starhopperin jälkeen pääpaino Starshipin kehityksessä siirtyi täysikokoisen Starshipin rakentamiseen. Osittain Super Heavyn rakentamista viivyttää Raptor-moottorien tuotannon lisääminen, koska siihen tarvitaan moninkertaisesti enemmän moottoreita. Toisaalta sitä ei tarvita ennen kuin Starship on valmis kiertoradalle ja se on näistä kahdesta selkeästi helpompi kappale.
Eri prototyyppiversioita alettiin rakentamaan samaan aikaan Texasissa ja Floridassa. Texasissa rakentaminen tapahtuu SpaceX South Texas Launch Site -keskuksessa Boca Chicassa. Floridan Cocoa Beachin toimipisteen todettiin olevan muiden muassa liian etäällä laukaisualustasta, joten sen toiminta keskeytettiin ja kaikki resurssit ohjattiin Boca Chicaan. Floridassa SpaceX:llä on tosin myös kehitteillä oleva Robert's Roadin toimipiste, joka sijaitsee lähellä Kennedy Space Centeriä, missä SpaceX:llä on jo toiminnassa oleva Falcon-rakettien laukaisukeskus.
2020 pienoiskuva|CFD-simulaatio vatsa edellä laskeutumisesta. Starship-toiminnan pääpaino on Boca Chicassa. Alueelle on koottu useita isoja telttahalleja, joissa rakennetaan alusten osakokoonpanoja. Alusten pystyssä tehtävää loppukokoonpanoa varten on rakennettu korkeita kokoonpanohalleja. "Nose Cone High Bay", "Starship High Bay" ja elokuussa 2020 vielä rakenteilla ollut "Super Heavy High Bay". Valtatien varteen muuten rakentamattomalle alueelle rakennetaan rakettitehdasta ja laukaisukeskusta sekä muuta tarvittavaa infrastruktuuria.
Vuoden 2020 haastattelussa Elon Musk ilmaisi oleelliseksi tavoitteeksi alusten lisäksi kehittää tehdasta tuotantolinjoineen. Hän sanoi, että jos raketin kehittäminen ja rakentaminen on vaikeaa, niin ”rakettitehtaan rakentaminen on 1000 prosenttia vaikeampaa”. Tavoitteena on alusten sarjavalmistus, jotta voidaan valmistaa tuhannen aluksen luokkaa oleva laivue. Tuotantotavoite on kaksi alusta viikossa. Tavoitteena oli, että Boca Chicassa olisi 3 000 työntekijää vuoden loppuun mennessä. Ensimmäinen lento tapahtui 4. elokuuta 2020, kun SN5 suoritti 150 metrin korkuisen ensimmäisen koelennon täysikokoisella propulsio-osalla.
9. joulukuuta SN8-testiartikkeli toteutti ensimmäisen suborbitaalisen lennon 12,5 kilometriin. Se laskeutui vatsa edellä käyttäen ilmajarrutusta. Vastaavaa ei ollut kokeiltu aikaisemmin. Se kuitenkin tuhoutui laskeutumisnopeuden ollessa liian suuri, koska vain yksi kolmesta Raptor-moottorista pysyi toiminnassa.
2021