Оригинал материала
Первый испытательный полет двухступенчатого «Старшипа»
27 сентября 2016 года на очередном Международном конгрессе астронавтики в Гвадалахаре (Мексика) глава компании SpaceX Илон Маск презентовал концепцию «Межпланетной транспортной системы» (Interplanetary Transport System), целью которой он назвал пилотируемые полеты на Марс в обозримом будущем. С этого момента проект начал получать всё более четкие очертания, пройдя ряд изменений — и технических, и «брендовых».
В 2019 году самая мощная в мире на сегодняшний день сверхтяжелая ракета-носитель Starship («Старшип») стала в целом такой, какой мы знаем ее сейчас: состоящей из двух многоразовых частей — первой ступени Super Heavy и второй ступени и одновременно космического корабля Starship. Расчетная грузоподъемность ракеты — 150 тонн на низкую орбиту, длина на стартовом столе — 120 м, диаметр — 9 м 1.
На первой ступени Super Heavy установлено 33 двигателя Raptor с очень эффективной замкнутой схемой с полной газификацией компонентов топлива 2. На второй ступени стоит три атмосферных управляемых двигателя Raptor и три неподвижных Raptor Vacuum с увеличенными соплами (для орбитального полета). Для заправки Starship используется эффективное топливо металокс: горючее — жидкий метан, окислитель — жидкий кислород. О перспективности этой топливной пары говорит интерес к ней многих разработчиков ракет и двигателей, и не только в США, но и в России и Китае. Для команды SpaceX металокс важен еще и тем, что его можно в больших количествах производить из локальных ресурсов Марса, ведь разрабатываемый Starship в перспективе станет «Межпланетной транспортной системой».
Еще одной особенностью новой ракеты стало использование для ее конструкции прочной, но сравнительно недорогой нержавеющей стали AISI 301. Обычно в ракетостроении используются алюминиевые сплавы или углепластик.
В 2019–2021 годах в округе Бока-Чика (штат Техас), на берегу Мексиканского залива и всего в нескольких милях от границы с Мексикой, на полигоне SpaceX проводились многочисленные испытания прототипов второй ступени Starship, включая полеты на высоту выше 10 км. Часть летных демонстраций заканчивались эффектными взрывами, привлекающими внимание СМИ 3.
Но в 2022 году полетов и взрывов не было, специалисты компании параллельно собирали сразу несколько экземпляров первых и вторых ступеней, включая Super Heavy с серийным номером SH B7 и Starship с серийным номером S24. Были построены стартовый стол для сверхтяжелой ракеты, башня обслуживания и заправочная инфраструктура.
Также весь год кроме технических и строительных работ шел процесс получения разрешительных документов от Федерального управления гражданской авиации (FAA), регулирующего частные космические полеты в США. Много времени заняла экологическая экспертиза, по итогам которой был выпущен многостраничный документ, подтвердивший, что космодром в Бока-Чика не нанесет вреда окружающей среде при выполнении SpaceX всех рекомендаций 4.
Лишь 14 апреля Федеральное управление гражданской авиации (FAA) выдало компании лицензию на пуски Starship на пять лет, тем самым официально признавая Starbase (так полигон в Бока-Чика назвал Илон Маск) космодромом 5.
С технической точки зрения для первого пуска Starship всё уже было готово, последним шагом стал успешный статический прожиг первой ступени Super Heavy на стартовом столе, состоявшийся 9 февраля. Правда, двигатели Raptor при этом работали не на полную мощность.
Пусковое окно для первого испытательного полета полной сборки сверхтяжелой ракеты, состоящей из ступеней SH B7 и S24, было открыто 17 апреля с 15:00 до 17:30 по московскому времени. Для первого комплексного летного испытания планировался 90-минутный суборбитальный, или баллистический, полет на восток от Бока-Чика. Через 2 минуты 52 секунды после запуска должно было произойти разделение ступеней. Мягкая посадка для Super Heavy в этот раз не была предусмотрена, достаточно было приводниться в Мексиканском заливе недалеко от космодрома. Starship, включив свои двигатели на 6 минут 28 секунд, должен был набрать скорость, близкую к орбитальной, чтобы подняться на 235 км. Обогнув земной шар, он бы приводнился в Тихом океане около Гавайев. Планировалось при возвращении на Землю в плотных слоях атмосферы испытать аэродинамическое торможение при помощи подвижных крыльев и керамические плитки термической защиты.
Всё было готово к старту 17 апреля, но пройдя все этапы подготовки и заправку, за 40 секунд до пуска команда центра управления SpaceX остановила обратный отсчет из-за замерзшего клапана давления.
Резервная попытка 20 апреля оказалась более успешной. Пуск ракеты с космодрома в Бока-Чика состоялся в 16:43 по московскому времени.
Спустя 3 минуты 13 секунд после старта ракета достигла максимальной высоты в 39 км, преодолев этап максимального аэродинамического сопротивления атмосферы. Во время трансляции полета было видно, что часть двигателей не работала, они выключались и включались 6. Но система управления справлялась и при восьми неработающих двигателях. К сожалению, разделение Starship и Super Heavy не произошло, ракета начала неконтролируемо вращаться и была взорвана по команде из центра управления.
При пуске ракеты пострадал стартовый стол. После запуска Илон Маск признался, что планировалось поставить вниз стальную плиту с водным охлаждением, но из-за сжатых сроков решили обойтись высокопрочным бетонным покрытием, и оно частично разрушилось от мощного выхлопа ракеты. Под стартовым столом образовался кратер диаметром около 20 м и глубиной в несколько метров.
После аварии Федеральное управление гражданской авиации (FAA) приостановило полеты с космодрома до расследования ситуации командой SpaceX.
Несмотря на неудачу в такую особую для Илона Маска дату (4.20 — отсылка к книге «Автостопом по Галактике»), этот старт Starship стал началом полноценных летных испытаний ракеты. Сотрудники компании и многие эксперты оптимистично относятся к первым результатам испытаний. Есть понимание, что впереди много работы, но шансы на успех есть.
У SpaceX обширные планы на Starship: это запуск новых спутников Starlink второго поколения на околоземную орбиту, пилотируемые полеты для коммерческих заказчиков и работы с NASA.
В апреле 2021 года компания получила контракт на 2,9 млрд долл. для обеспечения высадки астронавтов экспедиции Artemis 3 («Артемида-3») на поверхность Луны. А в ноябре 2022 года SpaceX выиграла второй контракт на более чем миллиард долларов — на создание второго посадочного лунного модуля на основе Starship для экипажа Artemis 4 и модернизации всего лунного проекта компании.
Александр Хохлов
Фото SpaceX
1 spacex.com/vehicles/starship/
2 youtube.com/watch?v=ZokkuPclmY4
3 trv-science.ru/2021/03/ispytaniya-starshipov-na-kosmodrome-spacex-v-boca-chica/
5 spacepolicyonline.com/news/faa-issues-license-to-spacex-to-launch-starship/