Starship, kosmos, lasery.

Starship w wariancie domowym.

Ale bez laserów. Zamiast laserów są ledy.
I bez kosmosu. W tym przypadku zostajemy na ziemi.
Ale Starship jak najbardziej jest, ale taki trochę mniejszy, tak 200x mniejszy.
Czy wspominałem, że ten egzemplarz nie będzie wykonany ze stali nierdzewnej? No, to nie będzie. Wydrukujemy go na drukarce 3D.

Zostańcie ze mną! Jest tutaj sporo ALE,

ale…

Pół roku temu SpaceX udowodniło, że wieża ciśnień, przypominająca trochę R2D2, a trochę kubeł na śmieci może wznieść się w powietrze napędzana silnikiem rakietowym i precyzyjnie wylądować. Mowa oczywiście o demonstratorze technologii, pojeździe Starhooper, który był zapowiedzią budowanego obecnie, superciężkiego systemu Starship. Kiedy ten powstanie, zdetronizuje najsilniejszego dzisiaj Falcona Heavy (nota bene również od SpaceX), lecz co najważniejsze, wskoczy na pozycję lidera w historii rakiet, w ogóle. System Starship przewyższy osiągami giganta wszechczasów, Saturna V. Rakietę, która wysłała ludzi na Księżyc. Razem ze swoimi kosmicznymi parametrami, Staship niesie funkcje, które dotąd spotykaliśmy jedynie w literaturze SF, a z których SpaceX czyni standard i fundamentalną cechę swoich rozwiązań: wielokrotność użycia.

Wizualizacja Starshipa.

Starship, podobnie jak wcześniej Flacon 9 i Falcon Heavy to rakieta, której elementy będą wykorzystywane wielokrotnie. Starship natomiast ma ambicje stać się systemem w całości odzyskiwanym. Pierwszy stopień po opuszczeniu ziemskiej atmosfery i rozpędzeniu swojego drugiego stopnia oddzieli się i wróci na ziemię tak, jak robiły to dotychczas boostery Falconów. Drugi stopień po wykonaniu zadania nie stanie się odpadem, tak jak nakazuje rakietowy obyczaj. Drugi stopień, to Starship – statek kosmiczny, od którego nazwę dziedziczy ten system. Statek kosmiczny, który z jednej strony nawiązuje do orbiterów systemu wahadłowców, a z drugiej jest dużo, dużo, duuuuuużo lepszy pod każdym względem.

Ależ to było pompatyczne. Wracamy do naszej rzeczywistości.

Zróbmy naszego Starshipa!

Jeśli masz dostęp do drukarki 3D i lutownicy, to kilka drobiazgów z Allegro dzieli cię od fajnego gadżetu: Starhipa w skali 1:200 zamrożonego w locie. Udostępniam tutaj wszystkie materiały związane z tym projektem. Bazowałem na darmowych materiałach z sieci, więc po paru modyfikacjach niech koncept pozostanie otwarty dla każdego.

Zaczynamy od modelu statku kosmicznego. Paczka z plikami do druku znajduje się [Tutaj]

Należy jednocześnie podkreślić, że autorem oryginalnego modelu 3D jest użytkownik o nazwie MartianDays, publikujący swoje prace na Sketchfab. Owszem, dysponowałem swoim modelem Starshipa, ale nadającym się do filmów i grafik, niekoniecznie do druku. Praca MartianDays doskonale odzwierciedla sylwetkę Startshipa, w swoim obecnym wariancie. Bo jak wiemy, koncept ten ewoluował już wielokrotnie, ale prace realizowane przez SpaceX w Boca Chica sugerują, że obecny design może być już bardzo bliski temu, co poleci w kosmos.

U góry: pierwotny model od MartianDays.
Po prawej: model skonwertowany do druku, ale jako jedna bryła.
U dołu: model przygotowany dla drukarki 3D.
Po lewej: kilka dodatkowych elementów do druku.

Po kilku modyfikacjach model został przygotowany do druku 3D. W powyższej paczce znajdziecie odpowiednie pliki. Żeby przyspieszyć druk i ułatwić późniejszy montaż elektroniki statek składa się z trzech elementów, które montuje się wsuwając jeden w drugi. Już sam model może stanowić fajny gadżet, ale nie poprzestajemy na tym! To ogień z silników zrobi największą robotę.

Zwróćcie uwagę, że model do druku został brutalnie pozbawiony okien przedziału załogowego. Po długim namyśle („Eeee, co będę kombinował? Wywalam.”) stwierdziłem, że efekt podświetlenia szyb uzyskam najszybciej usuwając te szyby. W przeciwnym wypadku okna należałoby wydrukować z przezroczystego materiału lub kształtować je z cienkiej pleksi. Fajnie jest być ambitnym, ale jeszcze fajniej zrealizować projekt i nie rozdrabniać się z detalami.

Jako mistrzowi druku 3D udało mi się uzyskać wydruk, który należało jeszcze tylko milion razy poprawić. Po intensywnych pracach z papierem ściernym i pilnikiem powstał kompletny Starship. Kolejny krok to zamiana czarnego statku na imitację stali. Chociaż finalny efekt (razem z podświetleniem) jest satysfakcjonujący, to przyznam, że warto byłoby obróbce kolorystycznej poświęcić dużo więcej czasu.

Druk pozostawia drobne linie, pochodzące z nakładanych warstw plastiku PLA. Zmatowiłem całość drobnym papierem ściernym, ale w sieci znajdziecie wartościowe poradniki, które uczą dużo lepszych metod (chemiczne i manualne sztuczki). Malowanie zadecyduje jak wiernie uda się odtworzyć wygląd statku. Jeżeli składacie modele replik, to nie będę nawet udawał, że mogę Wam coś podpowiedzieć. Zrobicie to po prostu lepiej. W przypadku mojego Starshipa użyłem farb, które miałem pod ręką: uniwersalny czarny spray jako podkład i uniwersalny srebrny, jako finalny. Prawdziwy Starship będzie pokryty częściowo osłoną termiczną. Zatem na modelu wystarczyło zamaskować ten obszar taśmą izolacyjną przed malowaniem na srebrno.

Po tym akapicie modelarze zdążyli osiwieć.

Z perspektywy czasu, żałuję, że nie zorganizowałem srebrnej farby z intensywnym połyskiem. Mój Starship jest srebrny, ale matowość psuje efekt. W związku z tym, że wewnątrz rakiety, również znajdą się diody led, to malując warto nanieść trochę srebrnej farby na wewnętrzne ścianki, widoczne przez okna. Pozostawienie tego obszaru czarnego, będzie pochłaniać światło.

Odpalamy Raptory.

W rolę trzech ptaszków wcieli się wydrukowane gniazdo na profile led (pliki podlinkowane na początku tekstu). Profile led to półprzezroczyste (mleczne) rurki PCV o zewnętrznej średnicy 16mm i wewnętrznej 10mm. Znajdziecie je na Allegro, w sklepach internetowych lub marketach budowlanych (swoje kupiłem Tutaj, przy czym mam pełną świadomość, że z czasem oferta ta wygaśnie i link przestanie działać). W zestawie z rurkami powinniście otrzymać wewnętrzny profil, na który przykleja się taśmę LED i razem wsuwa w rurkę.

W tym projekcie użyłem pojedynczego profilu led o długości 1m, który dociąłem na trzy równe kawałki 33,333333333333333333333 cm. PCV jest miękkie, więc z łatwością da się je przyciąć piłką do metalu i dopracować krawędzie papierem ściernym.

Jako źródło światła wybrałem taśmy led RGB o gęstości 120 diod na 1 m długości (opisywanych czasem 600 diod / 5 m, na wypadek, gdybyście mieli problem z googlaniem diod 120). Tak wysokie zagęszczenie dobrze współgra z mlecznym profilem, bo zanika granica między poszczególnymi punktami światła – cała rurka jarzy się jednolicie.

Do taśm zamówiłem specjalne szybkozłącza-zaciski (takie przewody wraz z gniazdami do bezpośredniego „uchwycenia” taśmy led), żeby nie musieć lutować przewodów RGB i + od razu do taśm. Chciałem mieć więcej swobody podczas eksperymentowania i ewentualnego przerabiania połączeń. Niestety taśma 120 ma diody upakowane tak gęsto, że szybkozłącze nachodziło na najbliższą diodę i nie domykało się. Skończyło się na zwykłym lutowaniu kabli do taśm.

Dwa po lewej: Przykład szybkozłącza niedomykającego się na taśmie, ponieważ dioda „wchodzi” do szybkozłącza.
Po prawej: Stara, dobra metoda. Przylutowanie na stałe.

Tutaj kilka, dość ważnych uwag:

  • 120 diod / 1 m daje najlepszy efekt przy intensywnym świeceniu, kiedy sterownik ustawiony jest na max. Wtedy faktycznie poszczególne diody, wewnątrz rurki zlewają się w całość i nie widać pojedynczych gołym okiem.
  • Diody zasilane na max grzeją się. Ich temperatura przekracza granicę plastyczności rurek i druku PLA. Dowiedziałem się o tym w tzw. „hard way”. Mój Starship jest zdeformowany, bo nie wiedziałem, że dzieje się coś takiego.
  • Moc sterownika LED można oczywiście zredukować. W takim ustawieniu świeci teraz mój Starship. Wtedy brak niechcianych efektów.
  • Przy minimalnej mocy świecenia da się zauważyć poszczególne ledy. Nie są to oczywiście pojedyncze punkty. Rurka nadal jest jednolitym pasem światła, ale z zauważalnymi „zgrubieniami” źródeł światła.
  • Powyższe różnice da się wypatrzyć gołym okiem, ale ciężko jest mi podzielić się tutaj tym efektem. Nawet zdjęcie robione aparatem w trybie manualnym nie oddaje tej różnicy.
Po lewej maksymalna intensywność świecenia, po prawej minimalna. Zdjęcie wykonane przy niskim ISO i minimalnym czasie naświetlania, ale aparat i tak nie „zauważa” pojedynczych diod led.
Wizja artystyczna tego, jak należało połączyć przewody. W moim Starshipie jest miszmasz zwykłych szarych przewodów i taśmy izolacyjnej, które były wtedy pod ręką.

Ten model taśmy led można docinać co 2,5 cm, w oznaczonych miejscach. Taśma została pocięta na odcinki krótsze, niż profile. Zrobiłem tak, bo kilka diod potrzebowałem do podświetlenia okien (i jeszcze jednej rzeczy, o czym dalej). Skrócenie „płomieni” nie wydaje mi się jednak problemem. Górna część profilu wchodzi w gniazdo i nie wymaga tam podświetlenia, a dolna wygasa gładko, bo led nie sięga jej końca. Ze 120 sztuk led, na tym zabiegu zaoszczędziłem 12. Do każdej rurki trafiło zatem 36 diod.

Fabrycznie taśma jest podklejona, więc po usunięciu folii ochronnej odcinki taśmy nakleiłem na profile-wkładki i wsunąłem w rurki. Coś sie rusza, coś przesuwa? Spokojnie, mamy asa w rękawie! Pistolet z klejem na gorąco ogarnie wszystkie luzy.

Do górnych końców taśm led przylutowałem wcześniej czterożyłowe kable RGB, o długości kilku centymetrów. Odpowiadające sobie żyły R, G, B i + (czarny lub biały) należy razem zlutować i warto przygotować sobie fragment rurki termokurczliwej, do późniejszego zaizolowania całości w chwili, kiedy dojdzie do tego kabel od sterownika. Na zdjęciu obok pokazałem trzy wiązki kabli prowadzące do taśm led, ale zapomniałem, że powinna być jeszcze czwarta. Ta, która trafi do kilku ledów podświetlających przedział załogowy.

Tak wygląda w środku gotowy pakiet „płomieni”. W każdej rurce umieszczona jest wkładka, a na niej naklejony pasek led.

Mamy ledy, trzeba je czymś zasilić. Oczywiście nie jest to żarówka, która pracuje na napięciu sieciowym. Potrzebujemy dwóch rzeczy: sterownika 12V RGB, który obsłuży każdy kolor i zasilacza o odpowiedniej mocy.

W specyfikacji swoich ledów wyczytałem, że 1 metr taśmy potrzebuje mocy 28,8W. Wygląd i superfunkcje niespecjalnie mnie interesowały. Sterownik powinien mieć odpowiednią moc, obsługę RGB, pilota i niewielki gabaryt. Co do zasilacza, to musiał pasować wtykiem do sterownika i mieć odpowiednią moc.

Mózg operacji: Sterownik RGB.
Dziwi Cię brak przewodów? To dlatego, że patrzysz na samą obudowę. W szale prac zapomniałem zrobić zdjęcie nowego urządzenia. Zawartość obudowy już trafiła do Starshipa.

Z zasilaczem nie było problemu. Dobrałem najzwyklejsze 30 watowe zasilanie ze złączem DC 2,1/5,5mm (chyba standard w takich amatorskich instalacjach ledowych).

Sterowniki do wyboru, do koloru. Padło na niewielką kostkę, z kompatybilnym złączem DC 2,1/5,5mm. Jeśli Wasz wybór nie będzie opisany mocą w watach, to z pewnością doszukacie się obsługiwanego natężenia prądu. U mnie było to 6 A (amperów).

12 V * 6 A = 72 W.
Nie jestem naukowcem, ale 72 to więcej, niż 28,8, zatem nada się.

Miałem nadzieję, że sterownik zmieści się do Starshipa (w ofercie nie było podanych wymiarów, ale wizualnie wydawało się, że będzie jak ulał. Niestety kostka była większa, więc po prostu zdjąłem obudowę i w Starshipie umieściłem samą płytkę elektroniczną. Chociaż układ pracuje z napięciem 12V i nie ma obaw o porażenie prądem, to i tak należy być super ostrożnym, żeby nie spowodować zwarcia. Można łatwo spalić sterownik, zasilacz, a w najgorszym wypadku spowodować pożar. A gaszenie palącego się zasilacza, to już poważne zagrożenie.

Sterownik RGB ze zdjętą obudową.
Po lewej: Odbiornik RGB, w który należy wystawić poza rakietę, żeby „widział się” z pilotem.
Po prawej, u góry: białe złącze DC 2,1/5,5mm, do którego wejdzie wtyczka zasilacza.
Po prawej, u dołu: Mutant-przejściówka. Białe złącze RGB+ podłączone do naprędce stworzonego wtyku od taśm RGB.

Podłączanie wcześniej przygotowanych wiązek led do sterownika było dość problematyczne. Sterownik miał żeńskie gniazdo gold pin, do którego nie pasowały niestety zwykłe, męskie gold piny. Gniazdo było w wersji na gold pin o okrągłym przekroju, dla bogaczy. Plebejusz, taki jak ja, ma na stanie tylko kwadratowe. Trochę pracy z pilnikiem pozwoliło zaokrąglić kwadratowe piny i pożenić jedno z drugim.

Ale najlepiej byłoby po prostu obciąć oryginalne białe gniazdo sterownika i przylutować się do wiązek RGB bezpośrednio. Tak zrobiłem przy kolejnych domowych ledach i tak polecam zrobić 😊 (chyba, że w Waszym zestawie są wszystkie niezbędne złącza). Pamiętajcie jednak, żeby przed lutowaniem sprawdzić, czy łączycie faktycznie R z R, G z G, B z B i plus z plusem. Wewnątrz białego kabla kolory przewodów mogą być poprowadzone losowo. Może okazać się np., że czarny kabelek to R, niebieski to G, itd..

Ostatnim etapem w montażu led jest podświetlenie przedziału załogowego (okien) i ten tajemniczy dodatek, o którym wcześniej wspominałem.

Otóż strzeliłem sobie trochę w stopę, bo wybrałem dla mojego Starshipa miejsce na ciemnej ścianie. Czarny kolor, imitujący osłonę termiczną zlał się z tłem. Górne czarne klapy rakiety nie są przez to widoczne. Z tego powodu podzieliłem ostatnie 12 diod na dwa pakiety: 6 jest luźno umieszczonych w przedziale załogowym, a 6 wychodzi wyciętym otworem na plecy Starshipa, żeby świeciły w ścianę. Tworzy to delikatną aurę, która pozwala zauważyć kontur dziobowej części rakiety.

Diody led, podświetlające ścianę, podkreślają kształt części dziobowej rakiety.

Jesteśmy o krok od gotowego Starshipa. Do jego działania brakuje jeszcze dwóch rzeczy: odpowiedniego ulokowania odbiornika IR (taki dinks, który zbiera to, co nadaje do niego dioda podczerwieni z pilota) oraz wypuszczenia na zewnątrz gniazda zasilającego.

Odbiornik IR.

Odbiornik IR, to prosta sprawa. Po prostu przełożyłem go przez trójkątny otwór w gnieździe rurek led. Natomiast jeżeli Wasz sterownik RGB komunikuje się z pilotem radiowo, to wszelkie kombinacje można sobie darować i antenę (jeżeli w ogóle taka jest) zapakować do wnętrza rakiety.

Z zasilaniem byłoby równie prosto, gdyby nie fakt, że wtyczka DC 2,1/5,5mm od zasilacza nie zmieści się nigdzie w gnieździe rurek led. Można oczywiście zdemontować wtyczkę, przełożyć kabel przez trójkątny otwór i zintegrować ponownie wtyczkę z kablem. Takie podejście sprawi jednak, że zasilacz stanie się na stałe połączony ze Starshipem. Możliwości jest sporo. W moim egzemplarzu zrobiłem krótki przedłużacz żeński-męski DC 2,1/5,5mm, który przechodzi właśnie przez gniazdo. Teraz zasilacz da się swobodnie odłączyć.

Krótki przedłużacz DC 2,1/5,5mm.
Po lewej łączy się ze sterownikiem RGB.
Po prawej jest wypuszczony przy rurkach led i można go swobodnie podłączać do zasilacza.
Proszę zwrócić uwagę na gustowny twór, jakim jest czarna taśma izolacyjna.
Niektórzy preferują rurki termokurczliwe, inni wolą takie organiczne profanacje.

Gratulacje! Starship jest gotowy. Pilotem można dowolnie sterować kolorem i natężeniem światła.

Ale czegoś tutaj brakuje. Zgadza się, rakietową lampkę można postawić na półce lecz w obecnej formie nie jest zbyt stabilna. W paczce z plikami, dołączyłem jeszcze dwa elementy, które pozwolą umieścić Starshipa na ścianie. Są to uchwyt do przykręcenia lub przyklejenia na ścianę i niewielka spinka, która zadba, żeby rurki z płomieniami nie rozjeżdżały się na boki.

Starship z elementami umożliwiającymi zawieszenie na ścianie.
Kolor czerwony, poglądowy. Oczywiście najlepiej wydrukować je czarnym lub białym filamentem, żeby nie rzucały się w oczy.
Po prawej: uchwyt do przykręcenia/przyklejenia na ścianie.
Po lewej spinka grupująca rurki led.

Szach mat Elon Musk. Niby tak szybko budujecie tego Starshipa, a my tutaj w Polsce mamy już działający egzemplarz. 😜

Narzędzia

  • Drukarka 3D z filamentem PLA.
  • Piłka do metalu (lub coś do cięcie elementów plastikowych).
  • Papier ścierny (użyłem P220, ale warto mieć pod ręką trochę niższe P, z grubszym ziarnem).
  • Lutownica i trochę cyny.
  • Pistolet do kleju na gorąco.
  • Kombinerki, szczypce do kabli, niewielki śrubokręt płaski.
  • Nóż tapicerski.
  • Zapalniczka (do rurek termokurczliwych).

Materiały

  • Czarny i srebrny spray (ale po przeczytaniu tekstu sami zadecydujecie, jakich farb użyć).
  • Okrągły profil LED (rurka). Średnica zewnętrzna 16mm, wewnętrzna 10mm.
  • 1 metr taśmy LED RBG, 120 diod/m (SMD5050), moc: 28,8 W/m.
  • Sterownik LED RGB (12 V, 6 A, 72 W) z pilotem.
  • Zasilacz 12 V, 30 W.
  • Przewody czterożyłowe RGB.
  • Taśma izolacyjna.
  • Rurki termokurczliwe (warto mieć pod ręką trochę 1,5mm, 2,5mm, 4mm).