Несмотря на взрыв, Илон Маск приближается к своей новой космической эре
Космический корабль Starship от SpaceX намного более совершенен, чем его конкуренты
Космический корабль SpaceX стартует со стартовой площадки во время летных испытаний со звездной базы в Бока-Чика, штат Техас, 20 апреля 2023 года. - Ракета успешно стартовала в 8:33 утра по центральному времени (13:33 по Гринвичу). Планировалось, что капсула Starship отделится от первой ступени ракеты-носителя через три минуты полета, но отделение не произошло, и ракета взорвалась.
Первый полет длился чуть меньше четырех минут. Запустив 30 из 33 двигателей, первый из “сверхтяжелых” ускорителей SpaceX стартовал с площадки в Бока-Чика, на побережье Техаса, в 13:33 по Гринвичу. Минуту спустя он прошел через “max Q”, точку, в которой нагрузка на транспортное средство, вызванная тягой двигателей и сопротивлением атмосферы, достигает максимума. Через две минуты ракета достигла высоты 20 км (12 миль) и двигалась со скоростью 1600 км/ч, несмотря на то, что по меньшей мере еще два ее двигателя отключились.
Однако к третьей минуте стало ясно, что что-то не так. Остальные двигатели не отключились в назначенное время; ракета, казалось, странным образом меняла свою ориентацию; отделение второй ступени, прототипа космического корабля под названием Starship, от сверхтяжелого шло не так, как планировалось. Несколько секунд спустя, когда ракета явно вышла из-под контроля, ее “система прекращения полета” сделала то, что было задумано, и взорвала ее над Мексиканским заливом.
Что именно пошло не так, было не сразу ясно, по крайней мере, сторонним наблюдателям. Возможно, решающим был взлет при слишком малом количестве работающих моторов и еще большая потеря во время подъема, но есть и другие возможности. Хорошей новостью является то, что SpaceX заявляет, что строит супертяжеловесы и звездолеты в нормальном темпе; в принципе, должно быть возможно повторить тест достаточно скоро, как только станет ясна природа проблемы и будет найдено решение. Плохая новость заключается в том, что конструкция, которая поддерживает сверхтяжелый корабль во время его запуска, похоже, была повреждена до такой степени, что вполне может потребовать значительной перестройки, а не простого ремонта. Это может повлечь за собой значительные задержки.
Компания и ее многочисленные сторонники подчеркнут позитив. Ракета поднялась в воздух и преодолела максимальную скорость Q, чего она раньше не делала. И смысл летных испытаний заключается в том, чтобы найти проблемы в процессах, которые не могут быть протестированы на земле. В этом смысле тест прошел успешно. И если это немного радужный взгляд, то в глубине души он справедлив. Если бы полет прошел полностью по плану, это было бы поистине феноменальным успехом. Пройти часть пути и быть готовым вскоре попробовать снова, безусловно, достаточно хорошо. К возможности того, что система звездолетов ознаменует огромный скачок вперед в космических путешествиях, по-прежнему следует относиться очень серьезно.
Ни одной ноги, на которую можно было бы опереться
Сверхтяжелая ракета – самая мощная из когда-либо созданных; ее тяга при взлете обычно более чем в два раза превышала бы тягу ракет Saturn V, которые доставляли людей на Луну, хотя с тремя выключенными двигателями она, возможно, не совсем достигла бы этой цели. Звездолет, который должен стать его второй ступенью, когда он доберется туда, станет самым крупным космическим аппаратом, выведенным на орбиту одним запуском со времен космического шаттла.
Если SpaceX устранит как проблемы, возникшие сегодня, так и другие, которые, несомненно, выявит программа испытаний, система Starship сможет не просто выводить на орбиту больший полезный груз, чем любой конкурент, она сможет делать это при затратах на тонну, намного меньших, чем когда-либо в отрасли. Такая низкая стоимость является одним из преимуществ системы, состоящей всего из двух частей, обе из которых полностью пригодны для повторного использования. Другой заключается в том, что система, которая может взлетать, приземляться и снова взлетать в короткие сроки, открывает новый спектр возможностей для полетов за пределы околоземной орбиты. Если это оправдает надежды Илона Маска, босса SpaceX, система Starship будет способна доставлять человеческие экипажи на поверхность Луны и даже Марса.
Но есть много дополнительных возможностей, которые необходимо добавить, прежде чем это станет реальностью. Даже если бы он был полностью успешным, это первое испытание стало бы лишь началом процесса разработки, который потребует гораздо больше усилий и инвестиций.
План полета для этой первой миссии был очень похож на те, которые стали обычными для Falcon 9 от SpaceX, ракет, с помощью которых компания стала доминировать в бизнесе запуска спутников. Ракета-носитель первой ступени должна была долететь до края космоса, а затем вернуться под напряжением на поверхность, когда вторая ступень выйдет на орбиту.
Но было два принципиальных различия. Когда ракета-носитель Falcon 9 возвращается на Землю, она разворачивает свои опоры и приземляется. Если бы сверхтяжелый самолет выполнил маневры, необходимые для того, чтобы забраться так далеко, он бы рухнул прямо в Мексиканский залив.
Основная причина этого различия заключается в том, что, хотя Super Heavy предназначен для полного повторного использования, как и ракеты-носители первой ступени Falcon 9, в отличие от ракеты-носителя Falcon 9, у него нет опор, на которые можно приземлиться. Раскладываемые ножки, достаточно прочные, чтобы поддерживать его, увеличили бы его вес недопустимо. Вместо этого супертяжеловесы опустятся на площадки, с которых они были запущены, где их подхватят и удержат в воздухе огромные механические руки.
Платформа на стартовой площадке, используемая для тестового полета в четверг, известная своим поклонникам как “Mechazilla”, оснащена именно такими рычагами. Они использовались для подъема звездолета и укладки его поверх Super Heavy на стартовой площадке в Бока-Чика за пару дней до запуска. Понятно, однако, что SpaceX хочет быть уверенной, что она знает, как вернуть большие ускорители на Землю с необходимой точностью, прежде чем пытаться поймать один из них, не в последнюю очередь потому, что испытательные ракеты являются расходным материалом, чего нельзя сказать о стартовых площадках с большой инфраструктурой. Единственным результатом первого испытания, который компания должна была бы признать настоящим провалом, был бы взрыв, выведший из строя портальную установку. Фальшивые “посадки” в море – очевидный способ развить веру в эффективность ракеты-носителя, прежде чем пытаться поймать ее на лету.
Второе отличие между планами испытательного полета и стандартным полетом Falcon 9 заключалось в том, что когда Falcon 9 выводит что-то на орбиту, оно остается там до тех пор, пока его оператор не решит вернуть это обратно. Звездолет, который находился на вершине Сверхтяжелого корабля и разделил его судьбу, продержался бы на орбите немногим более часа, даже если бы все работало идеально. Его двигатели собирались вывести его на траекторию, которая позволила бы ему вновь войти в атмосферу над Тихим океаном до того, как он совершит полный оборот вокруг Земли. Его последним пристанищем должен был стать участок моря примерно в 100 км от северо-западного побережья Кауаи, самого северного главного острова Гавайской цепи.
В конце концов, звездолеты выйдут на орбиту, развернут спутники, затем вернутся и приземлятся в объятиях портала Мехазиллы. Но прежде чем это произойдет, они должны показать, что могут пережить повторный въезд.
Ни ускорители Falcon 9, ни Super Heavy не достигают нижних слоев атмосферы достаточно быстро, чтобы нуждаться в теплозащитных экранах. Starship так и делает, и именно поэтому те его части, которые будут подвергаться наибольшему нагреву, покрыты шестиугольными плитками “термозащиты”. Однако насколько хорошо они работают, будет неизвестно до тех пор, пока в будущих тестах компания не попытается вывести звездолеты из строя в целости и сохранности. Эта система значительно более амбициозна, чем теплозащитные экраны, используемые на гораздо меньшем космическом корабле Dragon компании, который в настоящее время используется для доставки экипажей на Международную космическую станцию и обратно. Вероятно, это тот аспект системы Starship, который больше всего выходит за рамки возможностей, продемонстрированных SpaceX на сегодняшний день.
Призом за правильное решение станет система запуска с беспрецедентными возможностями. Компания заявляет, что звездолет, запущенный сверхтяжеловесом, будет способен поднять на орбиту 100-150 тонн груза. Это намного превышает мощность самой мощной на сегодняшний день коммерческой ракеты-носителя Falcon Heavy от SpaceX, которая по сути представляет собой три ракеты Falcon 9, соединенные вместе таким образом, чтобы поднимать до 64 тонн. Груз, который можно было поднять с помощью космического челнока, составлял всего 24 тонны.
Это также больше, чем у любой из трех крупных новых пусковых установок, над которыми работают другие компании: Ariane 6 разрабатывается ArianeGroup, совместным предприятием Airbus и Safran, французского оборонного подрядчика; Vulcan Centaur, проектом которого руководит ula, совместное предприятие Lockheed Martin и Boeing; и New Glenn, который разрабатывается Blue Origin, компанией, основанной Джеффом Безосом, исполнительным председателем Amazon (см. диаграмму). Действующая система звездолетов будет не только больше, чем все они. Поскольку он будет полностью пригоден для повторного использования, он также должен быть намного дешевле. Ariane 6 и Vulcan Centaur используют подход "раз- и готово", хотя ula надеется, что в конечном итоге сможет восстановить свои двигатели первой ступени Vulcan. New Glenn спроектирован таким образом, чтобы иметь полностью многоразовую первую ступень, как у Falcon 9.
Однако система Starship предназначена не только для доставки полезных грузов на околоземную орбиту. НАСА выбрало версию Starship в качестве космического корабля, с помощью которого оно вернет людей на поверхность Луны. Мистер Маск всегда планировал, что это будет транспортное средство, которое доставит их на Марс. Для того, чтобы произошло что-либо из этого, необходима еще одна новая технология: дозаправка на орбите.