Starship (SpaceX)

In 2003, een jaar na de oprichting van SpaceX, gaf Musk al aan te dromen van het bouwen van een "Saturnus 6".[3] Sinds 2007 heeft Musk kleine stukjes van zijn plannen voor Mars-kolonisatie vanaf de jaren 2020 gemaakt en meermaals bijgesteld. Een eerste vrachtmissie met de MCT zou in zijn planning in 2022 gelanceerd moeten worden En de eerste mensen komen in 2024 op Mars aan. Er wordt dan een begin gemaakt met de bouw van een zelfvoorzienende Martiaanse stad voor tienduizenden inwoners.

Vergelijking van SpaceX raketten Falcon 9 1.0 met Merlin 1C-raketmotoren, Falcon 9 1.1 met Merlin 1D-raketmotoren en een tien meter diameter Mars-draagraket met (toen nog) enorme Raptors zoals die in 2013 werd voorgesteld

In 2010 sprak Elon Musk eenmalig over een serie super-heavy-lift-raketten die "Falcon X", "Falcon X Heavy" en "Falcon XX" zouden heten. Deze waren goed bekeken uitvergrotingen van de Falcon 9 en Falcon Heavy en moesten zeer zware nog te ontwikkelen Merlin 2-raketmotoren gaan gebruiken. Musk toonde daarbij een artistieke impressie van dat plan.[4] Zowel de Merlin 2 als de Falcon X-serie kwamen niet verder dan de conceptuele fase. In de ontwikkeling van een zeer zware raketmotor werd RP1-kerosine als brandstof bij het Merlin 2-concept vervangen door Methaan voor de Raptor-raketmotor waarvan de ontwikkeling in 2012 werd aangevangen.

Ondertussen heeft SpaceX het bouwen lanceren en landen van raketten en ruimteschepen onder de knie gekregen met de Falcon 9, de Dragon en de Dragon 2. Veel van deze bekwaamheid en ontwikkelde technieken zijn nodig voor de veel grotere Starship.

Er wordt sinds 2014 met meer prioriteit gewerkt aan een nieuwe, op methaan werkende raketmotor genaamd Raptor die een reusachtige draagraket met de werknaam Starship moet gaan voortstuwen. Deze draagraket zou net als de Falcon 9 en Falcon Heavy (deels) herbruikbaar zijn en met een landingsgestel uitgerust worden. Dat betekent dus dat de Raptors voor een landing ook in staat zouden moeten zijn als retroraketten te fungeren voor een zachte landing. Starship is nodig om de MCT uit de zwaartekracht van de aarde te krijgen. Maar de MCT, die het formaat zou hebben van zo'n honderd SUV's, kan door de kleinere zwaartekracht en dunnere Mars-atmosfeer zelfstandig terug naar de aarde vliegen.[5] De Raptor moest volgens Musk de effectiefste raketmotor ooit worden met de gunstigste stuwkracht per kilogram brandstof verhouding ooit. Het record voor de gunstigste stuwkracht per kilogram brandstof verhouding is overigens al in handen van SpaceX dat dit record vestigde en door upgrades meermaals verbeterde met de Merlin 1D-raketmotor. De keuze voor methaan als brandstof is gemaakt omdat methaan goedkoop is en "betrekkelijk gemakkelijk" uit de atmosfeer van Mars gewonnen kan worden. Een Mars-rakettrap zou dan kunnen landen en opnieuw volgetankt kunnen worden. Elon Musk heeft in 2015 aangegeven dat er een "vriendelijkere" naam voor de "BFR" bedacht zou worden.

Een zuurstof voorverbrander van de Raptor werd in 2015 op NASA Stennis getest.

Aanvankelijk werden componenten voor de Raptor getest op NASA’s Stennis Space Center in Mississippi. In januari 2016 kreeg SpaceX een subsidie van het Amerikaanse ministerie van defensie voor het ontwikkelen van een prototype upperstage-uitvoering van de Raptor. In juli 2016 werd de eerste complete Raptor naar de SpaceX' eigen McGregor Test Facility in Texas vervoerd om testen te ondergaan. Het gaat dan nog om een verkleinde maar volledig werkende uitvoering van de Raptor. De eerste test vond plaats in september 2016 en foto's van die test werden een dag voor de presentatie van het ITS-ontwerp door Musk op Twitter geplaatst. Daarbij meldde Musk de toen beoogde technische gegevens voor de Raptor. (Het formaat en bijbehorende kracht van het Raptor-ontwerp zijn sindsdien aangepast aan het vernieuwde ontwerp van Starship)

Lanceringen zullen waarschijnlijk plaatshebben vanaf SpaceX eigen ruimtehaven, SpaceX South Texas Launch Site, die in het Texaanse Boca Chica enkele kilometers van de Mexicaanse grens aan de Golf van Mexico in aanbouw is.

In eerdere plannen bestond de draagraket uit een of drie core-boosters met een diameter van 10 meter. Iedere core-booster zou negen Raptors in een octaweb ophanging hebben zoals de Merlin 1D motoren bij de Falcon 9 en Falcon Heavy zijn geplaatst.

In 2015 werd gesproken over een enkele booster met een diameter van 12,5 tot 15 meter.

Op sociale media en dan vooral op Reddit werd rijkelijk gespeculeerd over hoe de MCT en BFR er uit zouden zien. Op 17 september 2016 meldde Musk op Twitter dat gebleken was dat de MCT in staat is veel verder dan Mars te kunnen komen en dat er dus een andere naam gekozen moest worden. Het publiek kwam massaal met suggesties.[6] Een dag later bevestigde Musk op Twitter de naam Interplanetary Transport System.[7]

Een significante stap in het ontwerp van de BFR was het ITS, een conceptontwerp dat Elon Musk op 27 september 2016 onder grote internationale mediabelangstelling op de International Astronautical Conference in Mexico presenteerde. Het bevatte al veel elementen die in het eindontwerp terugkomen maar was nog een stuk groter. Het ITS zou uit drie grote onderdelen bestaan. Een booster-raket, een bemand ruimteschip en een ruimtetankschip.[8] Musk meldde dat het ontwerp gedurende de ontwikkeling er op details er wat anders uit zou komen te zien dan in de animatie, maar dat ze het ruimteschip wel zoveel als mogelijk erop wilden laten lijken. Verder zei hij de bouw van zijn gedroomde stad op Mars niet zelf te willen uitvoeren, maar de vlucht erheen faciliteren opdat anderen Mars gaan inrichten. Om gewicht te besparen zou het ITS grotendeels van composiet-materialen gebouwd worden.

Een voorstelling van de ITS-Booster tijdens de vlucht terug naar de aarde. De motoren van middencluster worden ook als rem-raketten gebruikt.

De booster zou een 77,5 meter lange herbruikbare raket-trap die het ruimteschip tot aan de rand van de ruimte brengt zijn. Deze zou een diameter van 12 meter hebben en worden voortgestuwd door 42 Raptors die voor gebruik in de atmosfeer zijn bedoeld en gezamenlijk een stuwkracht van 127 meganewton leveren. Ter vergelijking: dat is drie-en-een-half keer wat een Saturnus V-maanraket leverde. De Raptors zouden in 2 ringen en een middencluster worden geplaatst. De buitenste ring bevatte 21 Raptors, de binnenste ring bevatte er 14. Het middencluster bestond uit een middelste Raptor met daaromheen zes Raptors. Dit middencluster moest beweegbaar zijn om ermee te kunnen sturen. De motoren van ringen eromheen waren gefixeerd. Anders dan de Falcon 9-boosters, zou de ITS-booster drie landingspoten en drie gridfins hebben in plaats van vier. Bij het uitvallen van enkele motoren zou de raket door langer te branden toch zijn missie kunnen voltooien. Musk verwachtte de landingstechnieken nog zo te verfijnen dat de booster terug op het lanceerplatform zou kunnen landen.

Het ITS-ruimteschip nadert de ringen van Saturnus

Voorstelling van een ITS ruimteschip op het oppervlak van Jupiters maan Europa.

Ook het eigenlijke ITS-ruimteschip zou een diameter van 12 meter en drie landingspoten hebben. Het Vehicle zou 49,5 meter lang zijn en uitgerust met negen Raptors die gezamenlijk een maximale stuwkracht van 31 meganewton in de ruimte moesten kunnen leveren. Drie Raptors waren voor zeeniveau bedoeld (om te landen) en zes daaromheen geplaatste raptors zouden verlengde straalpijpen hebben voor effectiever gebruik in het vacuüm van de ruimte. Het voorste deel van het ruimteschip was bedoeld voor de passagiers het achterste deel zou grotendeels uit brandstoftanks bestaan. Tijdens de presentatie werd een foto van een prototype LOX-tank getoond met een aantal SpaceX medewerkers ervoor, waardoor het enorme formaat van het ruimteschip zichtbaar werd. Deze tank sneuvelde overigens begin 2017 tijdens een test waarbij de druk bewust werd opgevoerd tot de tank het zou begeven.[9] Aan boord zou ruimte zijn voor 100 ruimtekolonisten inclusief hun bagage. De voorkant bevatte een groot raam in een gemeenschapsruimte die een soort restaurant of kantine moest zijn. De Raptors moesten het ruimteschip vanaf de rand van de ruimte naar een parkeerbaan (om de aarde) brengen. Daar zou het worden bijgetankt om zijn weg naar Mars te vervolgen. Eén zijde van het ruimteschip werd voorzien van een hitteschild dat van achter iets langer is zodat het ook de Raptors zou beschermen tegen hitte die ontstaat tijdens het binnendringen van een atmosfeer. Op Mars had het ruimteschip rechtstandig kunnen landen. Nadat het dan zou worden bijgetankt met een installatie die methaan en zuurstof uit de Martiaanse atmosfeer kan winnen werd het ruimteschip geacht te kunnen terugvliegen. Dit type ruimteschip zou technisch gezien ook gebruikt worden voor bemande ruimtevaart naar manen van Jupiter of Saturnus.

Een voorstelling van het bijtanken in de parkeerbaan.

Het tankschip zou op dezelfde booster als het ruimteschip worden gelanceerd en is qua vorm en voortstuwing identiek. In de ruimte aangekomen moest het brandstof in het bemande ruimteschip laden waarmee het bemande ruimteschip naar Mars zou vliegen om er te kunnen landen. Het tankschip zou terugkeren naar de aarde om daar rechtstandig te landen.

Foto van de eerste Raptor test op 25 september 2016

De voor het ITS beoogde Raptor-raketmotor zou kleiner zijn dan eerder werd voorgesteld, ongeveer even groot als de Merlin 1-motoren van de Falcon-raketten, maar levert driemaal zoveel stuwkracht. De Raptor maakt gebruik van een zogenaamde "full-flow stage combustion-cycle". Als brandstof worden vloeibare methaan en vloeibare zuurstof gebruikt (methalox) die tot net boven de stollingstemperatuur zijn gekoeld. Door de brandstoffen zo extreem te koelen slinken ze en past er meer van in de tanks en door de leidingen. Deze techniek werd al eerder in de zuurstoftank van de Falcon 9-full thrust gebruikt.

De beoogde technische gegevens voor de vacuüm-Raptor zijn:

• een specifieke impuls van 382 seconden; 3.500 kilonewton aan stuwkracht bij 300 bar.
• een straalpijp met een diameter van ruim 4 meter.
• de druk in de verbrandingskamer is 3 maal die van een Merlin 1D.
• een expansieratio van 200

Voor de zeeniveau Raptor zijn de beoogde technische gegevens:

• een specifieke impuls van 334 seconden; 3.050 kilonewton aan stuwkracht bij 300 bar.
• de druk in de verbrandingskamer is 3 maal die van een Merlin 1D.
• een expansieratio van 40

Door het ruimteschip in de ruimte bij te tanken kan het formaat van de raket nog enigszins in de hand gehouden worden. Een totale lanceercombinatie is daardoor met een lengte van 122 meter, maar 12 meter hoger dan de Saturnus V. De combinatie is over bijna de gehele lengte 12 meter in diameter. Om dit in één keer te lanceren had de raket veel groter en duurder moeten zijn.

Volgens de plannen van 2016 zou in eerste instantie het ITS vanaf Lanceercomplex 39A van het Kennedy Space Center gelanceerd worden. Het is volgens Musk groot genoeg. LC-39A wordt momenteel voor de Falcon Heavy en Falcon 9 gebruikt. LC-39A was ook het Lanceercomplex voor de meeste Maanvluchten van het Apolloprogramma en later een van de twee lanceerplaatsen van het spaceshuttleprogramma.

De grote onderdelen van het ITS kunnen allemaal landen en opnieuw gelanceerd worden en zijn bedoeld voor 12 tot 15 vluchten. Door herbruikbaarheid moeten de kosten per vlucht betaalbaar worden. Musk streeft naar een ticketprijs van 200.000 dollar. Een bedrag dat in zijn visie veel mensen kunnen betalen wanneer ze hun huis verkopen. Anders dan bij de plannen van Mars One is een vlucht terug ook mogelijk, met methaan en zuurstof gewonnen op Mars (zie ook boven). Maar hij verwacht dat het grootste deel van de mensen daar geen gebruik van maakt. In 46 tot 106 jaar tijd moet het aantal kolonisten op Mars een miljoen zijn. Dat is volgens Musk het minimumaantal mensen dat nodig is voor een zelfstandige zelfvoorzienende samenleving. Middels terravorming moet Mars dan een leefbare planeet worden en de mensheid multiplanetair.

• Raptors voor zeeniveau zullen een straalpijp-diameter van 130 cm hebben en een stuwkracht van 1.700 kilonewton met een specifieke impuls van 330 s op zeeniveau die oploopt naar 356 s in het vacuüm van de ruimte.
• De diameter van straalpijp van de Raptor voor het vacuüm 240 cm met een stuwkracht van 1.900 kilonewton bij een specifieke impuls van 375 s.
• De eerste versies Raptors zijn ontworpen voor een kamerdruk van 250bar. In latere uitvoeringen wordt dit naar 300bar opgevoerd.
• De Raptors moeten net zo betrouwbaar worden als de motoren van passagiersvliegtuigen.

Tijdens een Reddit AMA op 14 oktober 2017 schreef Elon Musk dat er sinds de presentatie een en ander in het ontwerp van de BFR ruimteschepen (ook wel BFS, Big Falcon Ship genoemd) is aangepast. Er zullen drie in plaats van twee Raptors voor zeeniveau komen. Ook gaf hij inzicht in de Raptor. Het is een motor waarvan de grootte en kracht makkelijk aan te passen is. De Raptors zullen kleiner en minder krachtig zijn omdat voor de landing van het kleinere raketontwerp minder kracht nodig is. Een kleinere motor is simpeler in staat tot ”deep throtteling” (gas terugnemen). De kleine stuwmotoren voor de besturing zullen ook op methalox werken en de verbrandingskamer lijkt veel op die van de Raptor, maar is drukgevoed. Dit is zo omdat deze snel moeten kunnen starten en een turbopomp te veel tijd nodig heeft om op gang te komen.

Voor vluchten naar Mars is het nodig om het BFR-ruimteschip in de ruimte bij te tanken. Dit vergt vier tankbeurten die kort achterelkaar moeten plaatsvinden. Vloeibare methaan en zuurstof warmen namelijk op en moeten dan afgeblazen worden om de brandstof koud te houden (immers; verdamping onttrekt warmte aan een vloeistof). Wanneer het ruimteschip zijn snelheid en koers heeft behaald worden de grote brandstoftanks geleegd. Voor de landing is dan in kleinere tanks brandstof opgeslagen. Het grootste deel van de vertraging voor de landing (op aarde of Mars) wordt door de atmosfeer gedaan.

Om de BFR te testen wil Musk beginnen met suborbitale vluchten van slechts enkele honderden kilometers. De snelheden van deze testvluchten liggen nog zo laag dat een hitteschild op dit testvoertuig nog niet nodig is.[10]

Het verkleinde prototype van de Raptor uit 2016 heeft inmiddels 1200 seconden gedraaid met een maximum duur van 100 seconden per keer. 100 seconden is de beperking van de brandstoftanks van de testopstelling.

In oktober 2017 maakte de USAF bekend het ontwikkelingscontract met SpaceX voor de Raptor uit 2016 uit te breiden. Er wordt nu een fullscale Raptor gebouwd die voor april 2018 gereed moet zijn, met deze uitbreiding is een subsidie van 40,6 miljoen dollar gemoeid.

In april 2018 raakte bekend dat het ontwerp van de BFR nog enkele meters verlengd is ten opzichte van het ontwerp van 2017. De reden daarvan en het exacte lengteverschil zijn vooralsnog niet bekendgemaakt. Het lijkt daardoor wel de langste raket van de wereld te worden (net iets langer dan de Saturnus V en het toekomstige SLS Block-II).

De BFR zou moeten kunnen lanceren bij de meeste weersomstandigheden. Wind op zeeniveau zou maximaal ongeveer 60 kilometer per uur mogen zijn en wind op hoogte maximaal 300 kilometer per uur.[11]

Artistieke voorstelling van de BFR naar de ontwerpspecificaties van september 2018.

In september 2018 werd meer bekendgemaakt over het BFR-ruimteschip, en over een nieuw plan om daarmee de eerste ruimtetoeristen een reis om de maan te laten maken. De totale lengte van de BFR is 118 meter, de diameter bleef negen meter. Het ruimteschip zelf is 55 meter lang. Opvallende nieuwe details zijn een drietal staartvinnen in plaats van de eerdere kleine deltavleugels, twee kleine uitklapbare voorvleugels en zeven identieke hoofdmotoren. Met de zeven identieke motoren is het ruimteschip geschikt om tot 100 ton vracht in de ruimte te brengen. Voor zwaardere vrachtmissies kunnen een aantal motoren van voor vacuüm geoptimaliseerde straalpijpen worden voorzien. Rondom de ophanging van de motoren zijn kleinere vrachtruimen aangebracht. Deze vrachtruimen worden verwijderd als er ruimte voor voor vacuüm geoptimaliseerde motoren moet worden vrijgemaakt. Voor propulsieve landing zijn 3 motoren benodigd. De landingspoten zitten in de staartvinnen verwerkt. Het doel van de vinnen is de raket beter te stabiliseren tijdens de terugkeer in de atmosfeer. De onderste twee staartvinnen die aan scharnierpunten zijn bevestigd worden dan een aantal graden omhoog geklapt. De bovenste vin is een landingspoot in de vorm van een vin. Deze heeft geen aerodynamische functie maar zorgt wel voor esthetische symmetrie. Het drie-staartvinnen-landingsgestel-ontwerp was geïnspireerd door Hergé’s maanraket in de Kuifje-stripalbums Raket naar de maan en Mannen op de maan. Ook is “het grote raam van Nicola Tesla” uit het ITS ontwerp van 2016 weer teruggekeerd. Dit uit driehoekige ramen opgebouwde raamwerk lijkt op dat van een schets van een ruimteschip van Nicola Tesla. Ook wanneer er geen atmosfeer op een hemellichaam is zoals op de Maan, dan is er genoeg stuwkracht om af te remmen voor een propulsieve landing.

De booster-trap is uitgerust met 31 Raptors met daarbij de ruimte om die later met nog eens 11 motoren uit te breiden[12]. De gezamenlijke stuwkracht van de 31 motoren is gestegen van 52,7 meganewton naar 60,8 meganewton. Tijdens de presentatie gaf Musk aan dat deze derde ontwerp-revisie vooral het gevolg is van een verduidelijking van de vraag: welke taken moet de BFR kunnen uitvoeren. Het beantwoorden van die vraag was volgens hem ingewikkelder dan het ontwerpen van de BFR zelf.

Musk liet ook beelden zien van een Raptor die in McGregor werd getest met ultracryogene (tot vlak boven het stollingspunt gekoelde) brandstof. Iets wat nog niet eerder was gedaan. Op de vraag hoe het Starship zo snel (In 5 maanden) gebouwd kon worden antwoorde Musk Een van zijn credo’s The best design is no design of te wel: “het beste ontwerp is geen ontwerp”, wat inhoudt dat ieder detail wat er niet hoeft te zijn er ook niet mag zijn.

Op 20 november 2018 tweette Musk dat BFR hernoemd zal worden tot Super Heavy voor de booster[13] en Starship voor de tweede trap[14]. Een paar dagen daarvoor tweette Musk dat het BFR-ontwerp weer flink op de schop is gegaan en “heerlijk onlogisch” zou zijn[15]. De vormgeving blijft ongeveer gelijk. Het verschil zit hem in de materiaalkeuze voor het airframe, de tanks en het hitteschild[16]. Het zou nu van 300-serie roestvast staal in plaats van koolstofvezel worden gebouwd[17][18]. Ook is het Pica-X hitteschild komen te vervallen omdat de stalen romp door de cryogene brandstoffen wordt gekoeld[19]. Het roestvast staal zal aan de buitenzijde spiegelend worden afgewerkt om zoveel mogelijk hitte te reflecteren[20].

Begin 2019 gaf Musk ook aan dat de Super Heavy waarschijnlijk eenzelfde soort landingspoten (alias staartvinnen) krijgt als het Starship. Op de eerste (test)vluchten zal de Super Heavy waarschijnlijk met minder dan 31 motoren zijn uitgerust om de financiële schade bij een eventuele raketexplosie te beperken. Ook zei hij over de keuze in eerste instantie één type motoren voor zowel Starship als Super Heavy te gebruiken dat dit tijd bespaart en het nu vooral belangrijk is om zo snel mogelijk vluchten naar de Maan te bewerkstelligen. Ook werkt het reaction control system nu met stikstof-stuwers in plaats van de eerder geplande methalox verbrandingsstuwers. Door de toevoeging van de stuurvinnen zijn tijdens de landing geen krachtige stuwers meer nodig voor de besturing en in de ruimte zijn simpele stikstofstuwers krachtig genoeg. Het huidige Starship-ontwerp is ontworpen voor transport van maximaal 100 mensen.

In maart 2019 werden de mallen die voor de productie van een koolstofvezel Starship waren gemaakt gesloopt en het huurcontract voor het aanvankelijke productieterrein in de haven van Los Angeles beëindigd.[21]

Elon Musk kondigde voor de zomer van 2019 een nieuwe Starship-updatepresentatie aan voor lokale geïnteresseerden en journalisten in Boca Chica die kort na de laatste Starhoppervlucht zou worden gehouden. Hij stelde die presentatie echter uit tot 28 september, toen het exterieur van Starship MK1 zo goed als af zou zijn. Die dag was ook de elfde verjaardag van SpaceX' eerste succesvolle lancering. Daarom was ook de laatst overgebleven Falcon 1 booster naast Starship MK1 geplaatst. In aanloop daar naartoe werden al veel ontwerpaanpassingen duidelijk. Andere aanpassingen werden pas tijdens de presentatie bekend.

In mei 2019 maakte Musk via Twitter bekend dat het Starship 6 hoofdmotoren in plaats van zeven zal hebben en dat drie daarvan voor vacuüm worden geoptimaliseerd. Ook is het ontwerp voor de staartvinnen aangepast. De twee voor- en twee achter-vinnen, of beter flappen, omdat ze dwars op de luchtstroom gebruikt worden, worden hydraulisch aangestuurd. De vier hydraulische systemen worden op hun beurt door vier elektromotoren aangestuurd die worden gevoed door vier Tesla accu’s van het zelfde type dat voor de Model 3 wordt gebruikt.[22] Dat het ontwerp van de staartvinnen is aangepast had geen grote gevolgen op de reeds aangevangen bouw van de eerste twee Starships. Dat het ontwerp van de staartvinnen is veranderd werd duidelijk zichtbaar toen de eerste vin op 21 september 2019 op Starship MK 1 werd geplaatst. Duidelijk was dat deze met de nieuwe vorm, die lijkt op het eerdere BFR-ontwerp uit 2017 niet langer als landingspoot kan worden gebruikt. De twee staartvinnen zijn nu echter aan de zijkanten van het vehikel geplaatst en niet aan de onderzijde. Ook is de derde vaste staartvin van het ontwerp uit 2018 komen te vervallen. Elon Musk gaf aan dat twee vinnen en een zes losse landingspoten volgens de analyse van zijn team lichter is maar dat hijzelf daar nog niet honderd procent van overtuigd was maar het voor de eerste twee schepen hoe dan ook zo uit te voeren.

Voor eventuele aarde-naar-aarde-vluchten over een afstand van minder dan 10.000 kilometer hoeft de Super-heavy niet te worden gebruikt. Het Starship kan met de extra stuwkracht van 2 tot 4 extra Raptors de daarvoor benodigde snelheid halen. Het doorvoeren van deze aanpassingen is vrij simpel en heeft daardoor weinig impact op de schepen die reeds in aanbouw zijn. Starship MK1 heeft een eigen massa van 200 ton (getankt met Super Heavy en met maximale vracht 5.000 ton). Voor latere uitvoeringen (vanaf Starship MK-4 of MK-5) verwacht Musk de droge massa tot 120 ton te reduceren. En hij hoopt dat op termijn zelfs naar minder dan 110 ton te reduceren. Na meerdere studies en ontwerpen voor een hitteschild is gekozen voor een dun ceramisch hitteschild. Het hoeft niet dik te zijn omdat het staal behoorlijk heet mag worden voordat het zijn structurele stevigheid verliest. De tussentrap blijft aan het Starship zitten en beschermt de motoren zo tegen de hete plasmastromen tijdens de terugkeer in de atmosfeer. Het Starship is zonder Super Heavy 50 meter lang. De eerste Raptors (versie 1.0) zijn nog niet ontworpen om maximaal te presteren, maar om snel beschikbaar te zijn. In de loop der tijd verwacht Elon Musk de raptor effectiever te maken waardoor de stuwkracht, de specifieke impuls en de thrust to weight-ratio toenemen. Een soortgelijk proces van optimalisatie heeft de Merlin 1D ook doorgemaakt.

De Super Heavy wordt uitgerust met zes staartvinnen die vaste landingspoten vormen. Voor het landen van een Super Heavy wordt dezelfde stuurtechniek met gridfins gebruikt als bij de Falcon-boosters. De Gridfins voor deze raket zullen Anders dan bij falcon boosters van gelast staal zijn en niet van titanium. Het minimum aantal benodigde Raptors om met Super Heavy van de grond te komen is 24. Er komen echter meer Raptors op de raket omdat SpaceX rekening wil houden met het onverhoopt uitvallen van een of meer motoren. Er kunnen maximaal 37 Raptors onder worden gemonteerd. Meer motoren zorgt voor een effectievere acceleratie. De super heavy is 68 meter lang. De totale lengte van Starship-Super Heavy bleef 118 meter. De eerste Super Heavy wordt pas gebouwd als Starship MK-3 en MK4 af zijn. De belangrijkste horde die daarvoor genomen moet worden is dat er voldoende Raptors beschikbaar moeten zijn. Starship MK-1 en MK-2 zijn met drie Raptors uitgerust. MK-3 en MK-4 worden van zes Raptors voorzien. Musk gaf tijdens de presentatie aan te hopen binnen zes maanden een Starship met hulp van Super Heavy in een baan om de aarde te brengen. Hij noemde zijn keuze voor staal zijn beste ontwerpkeuze ooit. Het is lichter, sterker, bewerkbaarder en temperatuurbestendiger dan koolstofvezel en kost per ton twee procent van wat koolstofvezel per ton kost.[23] In reactie op een tweet van NASA’s directeur Jim Bridenstine die aangaf dat hij hetzelfde enthousiasme dat er is voor Starship ook verwacht voor de enkele jaren vertraagde, Commercial Crew-projecten[24] zei Elon Musk dat slechts vijf procent van zijn personeel aan Starship werkt en dat Falcon 9-Dragon 2 zijn hoogste prioriteit heeft.

In november 2019 gaf Musk aan dat een Starship-Super Heavy zo’n 900.000 dollar aan brandstof gebruikt. Hij denkt ook dat door de volledige herbruikbaarheid de operationele kosten van een lancering voor SpaceX zo’n twee miljoen dollar zullen zijn.[25]

Ook blijkt de Raptor in november 2019 doorontwikkeld. Er is een variant voor de Super Heavy ontwikkeld die 300 ton stuwkracht levert en is versimpeld in de zin dat gas terugnemen en het kantelen van de straalpijp bij deze variant niet mogelijk is. Deze versimpelingen maken het maximaliseren van de stuwkracht mogelijk.[26] Het middelste kluster motoren van de Super Heavy blijft wel uit zeven stuurbare Raptors met de mogelijkheid tot gas terugnemen bestaan omdat die voor de landing worden gebruikt.

In maart 2020 gaf Musk aan binnen twee maanden voor een aantal onderdelen Starship van 301-staal op een andere staallegering 304L over te gaan.[27][28] Ondertussen ontwikkelt SpaceX ook zelf een legering die eind 2020 in gebruik zou moeten worden genomen. Ook werd de Super Heavy twee meter langer; 70 meter, waardoor de gehele raket 120 meter lang wordt. De totale massa van de raket zal bij het opstijgen ongeveer vijf miljoen kilogram zijn. Na de bouw van Starship SN3 bleek het ontwerp van de landingspoten te zijn aangepast. Deze zijn nu omklapbaar vanuit het motorencompartiment in plaats van uitschuifbaar Vanaf de zijkant waardoor er geen extra beschermende beplating omheen hoeft.[29]

Op 15 maart 2018 kreeg SpaceX toestemming van de autoriteiten om een in onbruik geraakt terrein met daarop enkele industriële bouwwerken in de haven van Los Angeles te verbouwen tot BFR-fabriek. Het kavel zou in de toenmalige plannen overigens ook voor het onderhouden van Falcon 9-en-Falcon Heavy-boosters die vanaf Vandenberg AFB worden gelanceerd worden gebruikt en landingsschip Just Read the Instruction lag in het aangrenzende dok. De BFR zou daar worden gebouwd omdat deze te groot zou zijn om over de weg naar de lanceerbases te vervoeren. Dit moest dan ook per schip gaan gebeuren.[31]

Op 9 april 2018 plaatste Musk een foto van een mal op Instagram die aanvankelijk gebruikt zou worden om de koolstofvezel romp van de BFR te bouwen.[32] Bij de presentatie van 17 september 2018 werd een foto van het eerste rompdeel getoond. Inmiddels werd duidelijk dat er staal in plaats van Koolstofvezel gebruikt gaat worden. De bouw van het eerste koolstofvezel Starship was december 2018 onderweg en de bouw van de eerste Super Heavy-booster zou in het voorjaar van 2019 beginnen[33]. Door de keuze voor staal in november 2018 veranderde die plannen. De eerder genoemde mal was inmiddels overbodig geworden en uiteindelijk net als de reeds gebouwde koolstof delen gesloopt. De huur van het terrein werd per maart 2019 opgezegd.

Begin 2020 werd er toch weer onderhandeld met het stadsbestuur van San Pedro om op hetzelfde terrein toch een Starshipwerf te openen. Reden daarvoor is dat SpaceX veel extra capaciteit nodig heeft om zo snel mogelijk een vloot Starships te bouwen. Deze werf komt dus niet in de plaats van de andere werven.[34] Op 20 februari 2020 werd de nieuwe vergunning voor het gebruik van het terrein door het havenbestuur goedgekeurd. Op 26 februari vergaderde de gemeenteraad van San Pedro over het nieuwe huurcontract en gaf de definitieve goedkeuring.

Op 16 januari 2019 gaf SpaceX aan de bouw van de prototypes bij de SpaceX South Texas Launch Site (waar ook de Starhopper al werd gebouwd) uit te voeren. De voorbereiding zoals de productie van de motoren en andere onderdelen gebeurt in Hawthorn.

Op 4 februari 2019 (UTC) werd een Raptor-motor met het voorlopige ontwerp dat aanvankelijk op Starship en Super Heavy zal worden gebruikt opgestart. De motor brandde enkele seconden. Ongeveer twee uur later werd dit herhaald. Drie dagen later werd bij een vervolgtest kamerdruk van 257 Bar en een stuwkracht van 172 metrische ton gehaald. Dat is iets meer dan de minimale druk die voor het lanceren van de BFR benodigd is. Een week later op 10 februari werd het 20 jaar oude kamerdrukrecord van de RD-180 gebroken en een kamerdruk van 268,9 Bar gehaald. Voor deze test werd nog geen supergekoelde methalox gebruikt.

In juni 2019 gaf Musk aan te verwachten eind 2019 iedere twaalf uur een Raptor af te bouwen. Ook meldde Jonathan Hofeller (vice president of commercial sales van SpaceX) dat ze in onderhandeling zijn over een eerste commerciële lancering met Starship die in 2021 zou moeten plaatsvinden. Tevens noemde hij de nieuwe mogelijkheid die Starship met zich meebrengt om satellieten terug naar aarde te brengen voor bijvoorbeeld reparaties of upgrades[35]

Starships werden in 2019 op twee locaties gebouwd. In Cocoa in Florida en in Boca Chica in Texas. SpaceX is eind 2019 begonnen een werf aan Roberts Road op Merritt Island (Kennedy Space Center) klaar te maken. De werf in Cocoa zal na oplevering, sloop of verhuizing (het is niet duidelijk wat er met Starship MK 2 gaat gebeuren) van Starship MK 2 worden ontmanteld. Het is vanaf Roberts Road veel gemakkelijker om het starship naar lanceerplaats LC-39A te vervoeren. Vanuit Cocoa waren zowel landvoertuigen als een schip nodig geweest waarbij belangrijke verkeersaders en een spoorlijn hadden moeten worden afgesloten. Ondertussen werd in december 2019 ook veel van de apparatuur van Cocoa naar Boca Chica verhuist waar de productiecapaciteit wordt opgevoerd.[36]

De Starhopper (zonder motor)

Eind december 2018 verschenen foto’s van een roestvrijstalen testobject dat nabij Boca Chica geassembleerd wordt op sociale media. Deze testraket werd in de (sociale) media al gauw onofficieel “Starhopper” genoemd, een naam die al gauw ook door Elon Musk werd geadopteerd. Andere aanvankelijk gebruikte namen waren “Hoppership” en “Big Falcon Hopper”. In eerste instantie werd vermoed dat het om de bouw van een watertoren voor de lanceerinstallatie ging omdat de constructie werd gebouwd door een bedrijf dat in de bouw van watertorens is gespecialiseerd. Elon Musk gaf op Twitter enige nadere uitleg. Het test-schip voor hoppervluchten heeft dezelfde diameter als het uiteindelijke Starship maar is wel minder lang. Het wordt met drie Raptors uitgevoerd. Op 9 januari werd het bovenste grote deel van de “Starhopper” op de onderkant geplaatst en werden de contouren zichtbaar. In eerste instantie zaten er Raptors op die uit test-onderdelen waren opgebouwd. Voor de daadwerkelijke hoppervluchten zouden deze worden vervangen door vluchtwaardige Raptors. Op 5 januari 2019 gaf Musk aan te werken op een schema met de eerste test over vier weken, “wat waarschijnlijk acht weken betekent door onvoorziene technische problemen”.[37] Die technische problemen kwamen al gauw. De neuskegel, die voor de verdere afbouw van de Starhopper weer was gedemonteerd en naast het onderste deel was geplaatst, woei om in een storm en raakte zwaar beschadigd. SpaceX besloot de neuskegel niet te herbouwen. De neuskegel had slechts een esthetische functie.[38] De Starhopper werd op 8 maart naar de lanceerplaats vervoerd.

De eerste vluchten van de Starhopper waren zeer korte “aangelijnde” sprongetjes van enkele meters. De starhopper was toen nog met ankers en staalkabels aan de grond vastgezet zodat deze zichzelf niet per ongeluk omver kon werpen. Hiervoor was maar één Raptor benodigd die rond 15 maart 2019 in de Starhopper werd gemonteerd.[39] Uit toegewezen vergunningaanvragen was op te maken dat de eerste hoppervluchten al op 20 maart 2019 hadden kunnen beginnen. Vanaf die dag probeerde SpaceX bijna dagelijks de Raptor te starten maar liep tegen problemen door ijsvorming in de brandstofleidingen. Op 4 april om 00:56 UTC lukte het dan toch de Raptor te starten.[40] Twee dagen later werd dit herhaald waarbij de maximale kracht voor een aangelijnde vlucht werd gehaald.[41] SpaceX was van plan de hoppertests in juni 2019 te hervatten maar moest dat uitstellen omdat een van de Raptors tijdens de tests in de testopstelling in McGregor mechanische schade had opgelopen als gevolg van een sterke akoestische resonantie van 600 Herz. SpaceX besloot daarop het ontwerp van de Raptor eerst aan te passen. Op 7 juli 2019 meldde Musk dat het probleem was verholpen.[42]

Vanaf 13 juli 2019 hervatte SpaceX de tests met een nieuwe Raptor-motor (serie nr. 06) waarbij het de bedoeling was op 17 juli de eerste vrije hoppervlucht uit te voeren. In tussentijd waren ook 12 stuurmotoren, stikstofstuwers van het type dat ook op de Falcon 9 zitten, op de Starhopper aangebracht. Kort na de statische starttest op 16 juli ontstond een grote steekvlam[43] waarna SpaceX het testen voorlopig opschortte.[44] De steekvlam wijst op het lekken van methaan. Volgens Elon Musk was er nauwelijks schade. Een poging de Starhopper op te laten stijgen werd op 24 juli kort na het starten van de motor afgebroken. Doordat de temperatuur van de brandstof kouder was dan verwacht werd de kamerdruk in de Raptor te hoog en trad een abort sequentie in werking. De volgende dag lukte het wel de hopper zijn eerste vrije vlucht te laten maken en 20 meter omhoog en tientallen meters zijwaarts te vliegen.

De volgende test die voor eind augustus stond gepland had een 200 meter hoge vlucht zullen zijn. Musk gaf aan dat dat de laatste vlucht van de Starhopper zal zijn. De vlucht liet wat langer op zich wachten omdat de FAA nog nader antwoord op vragen nodig had voor ze toestemming voor de vlucht verleenden. De maximum hoogte van de vlucht werd door de FAA verlaagd naar 150 meter om de reikwijdte van de drukgolf van een eventuele explosie in de lucht te beperken. Ook moest SpaceX van de FAA 100 miljoen dollar in plaats van 3 miljoen voor eventuele schade reserveren. De sheriff verzocht enkele dagen tevoren de bewoners van Boca Chica Village tijdens de test niet thuis, of ten minste buitens huis te zijn. Bij een explosie zouden ramen kunnen sneuvelen. Omdat het exacte moment van de test vooraf niet bekend was zou tien minuten voor de test een politieauto in het gehucht zijn sirene aanzetten om de bewoners en verzamelde journalisten (waaronder een aantal professionele Youtubers) erop te attenderen dat het tijd was naar buiten te gaan.

Op 26 augustus werd de eerste poging tot lancering afgebroken toen de ontsteking van de motor niet werkte. De ontsteking moest volgens Musk worden nagekeken. Op 27 augustus even na 17:00 uur (lokale tijd) lukte het dan wel de Starhopper te laten opstijgen en op 150 meter hoogte zijwaarts te laten vliegen en te landen. Bij de landing raakte een van de COPV-drukvaten los en slingerde deze zichzelf weg. Een onbevestigde maar algemeen gedeelde theorie over dit voorval is dat dit kwam doordat de Starhopper hard landde omdat iets in de Raptor op het eind van de vlucht beschadigde en de motor minder stuwkracht had. Op beelden van de vlucht is te zien dat op het moment van het veronderstelde defect de uitstoot van de Raptor geel in plaats van transparant werd, wat erop wijst er ook iets anders dan methaan verbrandde.

Na afloop van het Starhopperprogramma zal de Starhopper tot een statische testopstelling voor Raptors worden verbouwd.

Voor Dragon-missie CRS-18 werden 4 voor Starship ontworpen hitteschildtegels op de Dragon aangebracht om deze tijdens een daadwerkelijke terugkeer in de atmosfeer te testen. De Dragon keerde op 27 augustus 2019 terug in de atmosfeer.

In maart 2019 werd ook begonnen met de bouw van het eerste Starship. Deze werd op dezelfde locatie vlak bij de nederzetting Boca Chica waar de Starhopper werd gebouwd geconstrueerd en heeft voorlopig de naam Starship MK 1. Musk verwachtte midden september 2019 drie motoren en de stuurvinnen op de raket te plaatsen.[45] Daags na de laatste Starhoppervlucht meldde Musk dat ze op koers liggen voor een 20 km hoge vlucht in oktober. Kort daarna wordt gepoogd dit prototype naar een hoogte zo’n 200 km te lanceren. Op 27 september 2019 werden de bovenste en onderste helft van het schip op elkaar gemonteerd en een dag later het afsluitende topje van de neuskegel. In de dagen daarvoor waren de stuurflappen bevestigd. Overigens werd het Starship een paar dagen na de presentatie van 28 september 2019 weer uit elkaar gehaald om er aan verder te werken. Op 30 oktober werd de onderzijde (brandstoftanks) van Starship MK1 van het fabricageterrein naar het lanceerterrein gebracht voor tests.

Op 20 november werd op het lanceerplatform in Boca Chica een test uitgevoerd waarbij de zuurstof en methaan tanks van Starship MK 1 met cryogeen (onbrandbaar) stikstof werden gevuld en de druk bewust tot maximum werd opgevoerd. De bovenste helft van het Starship was daarbij nog niet op de onderste helft geplaatst. Tijdens de test werd door de combinatie van druk en kou de bovenkant van de zuurstoftank uit het Starship geblazen.[46] SpaceX heeft overigens een reputatie op het gebied van testen tot het het begeeft om zo snel mogelijk de zwakke plek in een ontwerp te vinden en te verbeteren. Het falen van een prototype kan dus als een succesvolle test worden uitgelegd. SpaceX gaf aan dat het geen vertraging van belang verwacht als gevolg van de explosie. Op Twitter gaf Elon Musk aan snel tot het bouwen van een Starship naar MK 3/MK 4 specificaties over te gaan en noemde de bouw van Starship MK 1 een goede leerweg op weg naar betere uitvoeringen. SpaceX had, zo werd achteraf gemeld, in de weken daarvoor al besloten de geplande vluchten van Starship MK 1 te schrappen en alleen grondtests met dit schip uit te voeren. Begin december werd begonnen met de sloop van Starship MK 1. Op 14 december werd MK 1’s laatste staalplaatring van het platform verwijderd. Mogelijk zal het staal van de gesloopte raket worden hergebruikt voor een aantal Tesla Cybertrucks.

In januari 2020 werd in Boca Chica een ingekorte versie van een brandstoftank geconstrueerd om deze bij wijze van test onder druk te zetten tot deze het zou begeven. De tank kreeg in de media de bijnaam Starbopper of kortweg Bopper. De lasnaden van de Bopper hielden tot 7,1 bar. In de praktijk zullen Starshiptanks aan 6 bar worden blootgesteld. Musk verwacht met verder verbeterde lastechniek 8,5 bar te kunnen halen. Dat is 1,4 maal de nominale druk en een veiligheidsvereiste voor bemande vluchten.[47] Een testartikel voor een soortgelijke vervolgtest, Bopper 2.0 werd kort daarop geconstrueerd.[48] Tijdens de eerste test op 27 januari 2020 hield deze het tot 7,5 bar bij kamertemperatuur voordat er een klein reparabel lek ontstond. Bij de volgende test op 28 januari werden cryogene temperaturen gebruikt[49] Bopper 2.0 explodeerde bij een druk van 8,5 bar.[50] Ook andere tanks zoals de stikstoftanks van de stuurraketten werden in januari 2020 tot brekens toe getest.

Starship MK 2 in aanbouw

Op 14 mei 2019 werd via het internetforum van NasaSpaceFlight (NSF) bekend dat er aan Cidco road in Cocoa, Florida met de bouw van een tweede Starship was begonnen.[51] Dit werd op Twitter bevestigd door Elon Musk.[52] De bouw van dit tweede Starship vond plaats op een terrein van het bedrijf Coastal Steel. Coastal Steel bleek een dekmantel van SpaceX te zijn waarmee de opstart van de werf onder de radar kon gebeuren. Musk gaf aan de bouw op twee locaties als een competitie tussen twee teams te zien. Beide teams zijn verplicht informatie met elkaar te delen maar de teams zijn niet verplicht elkaars aanbevelingen op te volgen. Zo hoopt Musk erachter te komen wat de beste bouwlocatie en de beste bouwmethode is. Een duidelijk verschil met Starship MK 1 is dat MK 2 wordt opgebouwd uit stalen ringen die uit langere stukken plaatstaal bestaan terwijl MK 1 uit kortere staalplaten werd opgebouwd. Dit scheelt een aantal lasnaden. In verband met de mogelijke komst van orkaan Dorian werd een van de reeds gebouwde rompdelen van het Starship in een net gereedgekomen hangar geplaatst om zo een deceptie als die met de neuskegel van de Starhopper te voorkomen.[53] Hoewel de bouw in eerste instantie net zo snel als die van MK 1 leek te gaan ging het vanaf september 2019 een stuk langzamer. Eind november 2019 was Starship MK2 grotendeels voltooid maar waren er nog geen montagepunten voor de stuurflappen aangebracht.

Het was na de explosie van Starship MK1 ook niet duidelijk of dit Starship MK2 nog zal vliegen of überhaupt helemaal wordt voltooid, aangezien SpaceX heeft aangegeven de prioriteit naar het bouwen van Starship MK3 en MK4 te hebben verschoven.

Op 2 december 2019, na het uitlekken van de sluiting van de Starship-werf in Cocoa, meldde SpaceX dat de Starship-activiteiten in Florida gepauzeerd zijn.[54] Het meeste personeel is naar Boca Chica overgeplaatst. Ook werkt een deel op SpaceX lanceerbases aan de Space Coast. Een aantal tijdelijke werkers heeft ontslag genomen.[55]

Rond 20 oktober 2019 leek op het productieterrein in cocoa te zijn begonnen met het stapelen van de stalen ringen voor Starship MK 4 wat betekende dat de constructie van dit Starship was begonnen. Die ringen waren in augustus 2019 al gemaakt. In november werden de stalen ringen echter gesloopt. Dit gebeurde omdat SpaceX de reeds geproduceerde ringen allemaal kleine afwijking in formaat hadden en dus niet goed op elkaar pasten.[56]

Ondertussen werden door fotografen eind november 2019 Starship-onderdelen op SpaceX nieuwe “Roberts Road-werf” op Merrit Island waargenomen. Starship MK4 zal in de toenmalige plannen daar worden geconstrueerd. En de werf in Cocoa zal op termijn worden gesloten. Op 1 december 2019 was 80 procent van het personeel van de Cocoa-werf reeds overgeplaatst of ontslagen. Anno februari 2020 is er nauwelijks iets gebeurd op de Roberts Road-werf en ligt de focus van SpaceX voorlopig op het werk dat in Boca Chica wordt verzet en is Starship MK4 geannuleerd.

Op 24 november 2019 werden de eerste onderdelen voor de Starboppers en wat toen Starship MK 3 werd genoemd in Boca Chica waargenomen.[57] Dat een verfijnd ontwerp en bouwproces wordt gebruikt blijkt al uit het feit dat diverse onderdelen pre-fab in Boca Chica worden aangeleverd en niet zoals bij bij Starship MK 1 ter plaatse worden gemaakt. Ook is er voor de bouw een staalroller is waarmee stalenringen uit een stuk staal kunnen worden gefabriceerd waardoor het aantal lasnaden wordt ingeperkt. Gelijktijdig wordt de Boca Chica-werf flink uitgebreid. Eind december 2019 hanteerde Elon Musk de naam SN1. SN staat bij SpaceX meestal voor Serial Number. Daarmee lijkt dit Starship minder als prototype te worden benaderd. Op 1 februari 2020 begon men met het stapelen van ringen.[58] Eerdere waarnemingen van het stapelen van ringen bleken achteraf voor testartikelen waaronder de Starboppers te zijn. Opvallend is dat het stapelen van de ringen niet meer per stuk wordt gedaan, maar dat er in een tent meerdere ringen worden gestapeld tot een segment dat vervolgens buiten met andere segmenten wordt samen gevoegd. Op 22 februari was de brandstoftank reeds voltooid. Op 25 februari werd deze op het lanceerplatform geplaatst om in de dagen daarna aan een druktest en een statische starttest te worden onderworpen waarvoor er een raptor onder moet worden gemonteerd.

Tijdens de bouw meldde Musk dat de lasinstallatie op de verkeerde instellingen had gestaan waardoor de lasnaden niet zo glad en sterk als de bedoeling was waren.[59] Op 28 februari werd de eerste druktest uitgevoerd. Ook de tank van Starship SN1 begaf het. De bodem werd eruit geblazen waardoor de rest zichzelf (onbedoeld) lanceerde, implodeerde en op de grond viel. In de dagen voor de test werd al duidelijk dat SN1 waarschijnlijk niet sterk genoeg was. Ook was er plaats voor maar een Raptor wat erop duidde dat SN1 niet zou gaan vliegen.

Starship SN 1 werd gebouwd om testvluchten tot een hoogte van 20 km uit te voeren. Deze vluchten zijn nodig om het atmosferische deel van de vlucht inclusief de landingsmanoeuvre, waarbij het schip kort voor de landing vanuit zijn horizontal positie naar de verticale landings positie moet bewegen, onder controle te krijgen. Omdat de snelheden bij deze vluchten veel lager zijn dan bij een terugkeer uit de ruimte wordt dit Starship niet met een hitteschild uitgevoerd. Een belangrijk verschil met Starship MK1 is dat de tank met zuurstof voor de landing in de neuskegel zal zitten. Daardoor wordt de massa beter verdeeld en ligt het zwaartepunt tijdens de afdaling door de atmosfeer beter gecentraliseerd. Ook ziet het exterieur er veel netter uit; bestaand uit glad staal met strakke lasnaden en zonder deuken of vervormingen. De doelen van SN1 zijn na de explosie doorgeschoven naar een volgend Starship. Het exploderen van tanks was iets wat tijdens de ontwikkeling van de Falcon 1 ook veel gebeurde. Dit hangt samen met de manier van werken van SpaceX waarbij ontworpen onderdelen zo snel mogelijk worden gebouwd en getest om te kijken of het ontwerp klopt en waar de zwakke plekken zitten.

Terwijl de bouw van Starship SN1 bezig was, werd op dezelfde werf ook begonnen met de bouw van onderdelen van Starship SN2. Volgens Elon Musk zou dit ruimteschip er nog veel netter uitzien dan SN1. Op 25 februari 2020 meldde Elon Musk dat de bouw van de tank nog die week zou beginnen.[60] De bouw van SN2 begon op 1 maart en vond plaats in de highbay die in februari 2020 op de Boca Chica-werf werd gebouwd. Op 2 maart tweette Elon Musk dat SN2 niet volledig wordt afgebouwd. Alleen de zuurstoftank werd gebouwd in een verkorte uitvoering om vervolgens op 7 en 8 maart met succes aan twee druk-tests te worden onderworpen. Dat gebeurt voornamelijk te zien of de bodem (het zwakke punt van SN1) het hield.

Vrijwel direct na de succesvolle druk test van SN2 werd in Boca Chica overgegaan tot de bouw van SN3. Deze zou geschikt moeten zijn om een of meer middelhoge hoppervluchten te kunnen maken met 20 kilometer als plafond. Op 17 maart 2020 werd begonnen met het stapelen van de delen van de neuskegel en een dag later werden de delen van de tanksectie (uitgezonderd het onderste deel) op elkaar geplaatst. Het onderste deel volgde op 26 maart. Op 29 maart werd de tanksectie naar het lanceerterrein gebracht voor de druktest. In de lanceerinstallatie zijn (tijdelijk) drie hydraulische cylinders aangebracht die tijdens de druktest de kracht van de drie Raptors simuleren door opwaartse druk op de bevestigingspunten uit te oefenen. Op 2 april werd een eerste druktest met stikstof op omgevingstemperatuur uitgevoerd. Later die dag werd ook begonnen met een druktest met vloeibaar stikstof op cryogene temperatuur. Deze test werd echter snel afgebroken omdat er problemen met de ventielen van de zuurstoftank waren. De daarop volgende nacht werd de methaantank die boven de zuurstoftank zit getest met cryogene stikstof. Ook SN3 begaf het en stortte in.[61] Elon Musk gaf al snel aan dat er mogelijk dit maal een fout in het testprotocol was gemaakt.[62] Door onvoldoende druk in de zuurstoftank en het gewicht van de vloeibare stikstof in de daarboven zittende methaantank verkreukelde de zuurstoftank waardoor deze scheurde en knakte. Elon Musk wil onderdelen van de onderzijde (de thrust section) die nog intact was hergebruiken.

Kort na de mislukte test van SN3 werd begonnen met de assemblage van starship SN4 waarvoor de meeste onderdelen al voorbereid waren. De werf in Boca Chica was halverwege april 2020 dusdanig uitgebreid dat er gelijktijdig aan onderdelen voor meerdere prototypes in verschillende bouwstadia werd gewerkt. Musk gaf aan dat dit prototype niet met flappen wordt uitgerust en dus alleen voor hoppervluchten waarbij de motoren continu werken geschikt is. Op SN4 zijn ook op enkele plaatsen groepjes van zeven zeskantige hitteschild tegels aangebracht. Dit is gedaan om verschillende bevestigingsmethoden te testen. De bouw ging sneller dan de bouw van eerdere tanksecties, maar de reparaties van test- en lanceerplaats namen iets meer tijd in beslag waardoor de test enkele dagen langer op zich liet wachten.

Op 23 april werd SN4 overgebracht naar het testterrein. In de nacht van 25 op 26 april werd de druktest bij omgevingstemperatuur succesvol uitgevoerd.[63] Een cryogene druktest werd de nacht daarop met succes doorstaan.[64] Hierdoor is de weg open om er motoren onder te monteren en hem klaar te maken voor een hoppervlucht.

Op 27 april 2020 werd een Raptor van het constructieterrein naar het lanceerterrein gebracht om onder SN4 te worden gemonteerd. SN4 moet korte vluchten vergelijkbaar met die van de Starhopper maken.

Op 23 april 2020, dezelfde dag dat SN4 de highbay verliet werden de eerste segmenten van SN5 er al gestapeld.

SpaceX heeft in augustus 2019 een bouwvergunning en omgevingsvergunning aangevraagd om op Lanceercomplex 39A van het Kennedy Space Center een tweede lanceerplatform en een landingsplatform te mogen aanleggen voor Starship. Door dit enkele tientallen meters naast het huidige platform te bouwen kan SpaceX de Falcon 9 en Falcon Heavy lanceringen blijven uitvoeren zonder telkens het platform te moeten ombouwen voor Starship.[65]

Om Starships van de fabriek in Cocoa naar het KSC te vervoeren worden de rakettrappen over de weg naar de weg naar de Indian River gebracht waar ze op een ponton worden geladen en via het Canaveral Barge Channel, de Banana River en het Saturn Barge Channel naar het KSC varen om bij de aanlegplaats van het Turning Basin aan land te worden gebracht.[66]

De Tripod op het testterrein in McGregor wordt sinds oktober 2019 verbouwd om als verticale testinstallatie voor Raptors te worden gebruikt. Op het terrein was al enkele jaren een horizontale testinstallatie voor Raptors.[67] De Tripod was in 1997 gebouwd door Beal Aerospace dat er eind jaren 90 raketmotoren testte. Van 2008 tot 2015 was deze in gebruik voor de eerste trappen van Falcon 9 versies 1.0 en 1.1. De Falcon 9 Full Thrust was te krachtig voor die installatie waardoor deze een paar jaar buiten gebruik was. Naast de Tripod wordt er nog een nieuwe testinstallatie met dezelfde functie geconstrueerd. Daardoor kan het tempo van het testen van Raptors flink worden opgeschroefd. Dat is nodig want Super Heavy gebruikt veel motoren die allemaal getest en goedgekeurd moeten zijn voor ze onder de raket mogen worden gemonteerd.

De eerste bemande vlucht met de BFR (afgezien van een of meer testvluchten om de Aarde) zal een vlucht om de Maan zijn (vrije terugkeer traject). Op 17 september 2018 maakte SpaceX bekend wie de eerste betalende klant voor de BFR zal zijn. De Japanner Yusaku Maezawa (toenmalig CEO van ZOZO) is met SpaceX overeengekomen om op deze vlucht (tegen betaling van een niet nader bekendgemaakt bedrag) mee te gaan en zes tot acht nog door hem te selecteren topartiesten mee te nemen. De vlucht moet de artiesten inspireren in het kader van een kunstproject genaamd #dearMoon.[68] Verder gaan er een of meer personeelsleden van SpaceX mee, als piloot/astronaut.[69] De vlucht is gepland voor 2023, maar Musk wijst erop dat het ook later kan worden. In 2017 had Maezawa een reis om de maan met de Falcon Heavy en Dragon 2-capsule voor twee personen geboekt die eind 2018 zou moeten plaatsvinden. Deze missie werd geüpgrade naar deze BFR-vlucht zodat SpaceX de Falcon Heavy en Crew Dragon niet hoefde aan te passen voor deep space en vol op de ontwikkeling van de BFR kan inzetten.

Vóór deze eerste bemande vlucht om de maan zal SpaceX eerst een aantal testvluchten uitvoeren: onbemande vluchten om de maan, en bemande om de aarde. De vluchten om de Maan zullen 4 tot 5 dagen duren.

NASA onderzocht in 2018 de mogelijkheid om de enorme ruimtetelescoop LUVOIR (Large UV/Optical/IR Surveyor) in de jaren 2030 met de BFR te lanceren.[70] Het vrachtruim van de BFR zou echter te klein zijn, zo concludeerde NASA en ze gaan daarom voorlopig uit van een lancering op een SLS Block II[71].

Gwynne Shotwell gaf in oktober 2019 aan voor 2022 een onbemand Starship op de maan te willen laten landen om daar materiaal voor een bemande maanmissie die kort daarop moet plaatsvinden te brengen. Daarmee lijkt SpaceX een hoger ontwikkelingstempo na te jagen dan NASA dat onder het Artemisprogramma vanaf 2024 bemande maanlanders naar de maan wil sturen. Overigens gaf Shotwell als slag om de arm aan dat 2022 geen zeker doel is.[72]

Op 19 november 2019 werd Starship door NASA geselecteerd als een van de maanlanders voor het Commercial Lunar Payload Services-programma. SpaceX zal een vrachtlander-uitvoering van Starship gebruiken om een maandbasis te bevoorraden. Selectie betekent dat SpaceX in ieder geval een testlanding op de Maan zal trachten te volbrengen en daarvoor ontwikkelingssubsidie ontvangt.

Nog voor de BFR klaar is had SpaceX al onbemande ruimteschepen van het type Dragon 2 naar Mars willen sturen. SpaceX zou voor deze Red Dragon-missies de Falcon Heavy als draagraket gebruiken. De missies moesten vanaf 2020 beginnen om hun technieken te testen en meer over het landen op Mars te leren. Eerdere plannen voor een Red Dragon-missie in 2018 bleken al niet haalbaar en werden uitgesteld tot de volgende lanceermogelijkheid. In de loop van 2017 werd duidelijk dat het landingsgestel van de Dragon 2 dat door het hitteschild naar buiten moest komen niet aan de veiligheidseisen voldeed. Hierop werd besloten dit ontwerp los te laten en tot zeelandingen over te gaan. Bijgevolg betekende dit dat de Red Dragon niet kon doorgaan aangezien er op Mars geen vloeibaar water is. Musk kwam in tussentijd ook tot de conclusie dat een propulsieve landing op Mars met motoren aan de zijkant van het schip niet de beste manier is. Inmiddels is de verkleinde BFR in ontwikkeling en zet Musk daar vol op in.

In een Q&A na de presentatie in 2016 gaf Musk aan in 2017 een nieuwe (definitieve) versie van de Falcon 9 (block 5 uitvoering) te willen introduceren. Velen gingen er toen van uit dat deze de nieuwe krachtiger Raptors zou gebruiken en de basis van de technologie van het ITS zal bewijzen. Dit bleek echter niet het geval, de Falcon 9 block 5 gebruikt net als zijn voorgangers Merlin 1D-motoren maar is aangepast voor veelvuldig en snel hergebruik.

In november 2018 Tweette Elon Musk over het plan om een Falcon 9 tweede trap aan te passen als een mini BFR-schip met een hitteschild en stuurvinnen om zodoende technieken voor de terugkeer in de atmosfeer te testen. Deze tweede trap zou in juni 2019 gereed zijn. Met de overstap naar een roestvrijstalen ontwerp met geforceerde koeling is dit plan van de baan.

• (en) Making humans a multiplanetary species, Elon Musks presentatie van het ITS ontwerp, 28 september 2016.
• (en) Making life multiplanetary - Elon Musks BFR ontwerpupdate - 29 september 2017, Adelaide, Australië, IAC 2017
• (en) First private passenger on Lunar BFR mission - Elon Musks BFR presentatie ontwerpupdate en plannen voor project dearMoon de eerste BFR-ruimtetoeristenvlucht - 17 september 2018, SpaceX hoofdkwartier, Hawthorn Californië.
• (en) Starship update Elon Musk’s Starship presentatie van 28 september 2019 in Boca Chica, Texas