«Старшип»: что нужно знать о сверхтяжелой ракете SpaceX, которая доставит людей к Луне и Марсу

20 апреля состоялся первый полноценный полет сверхтяжелой ракеты-носителя SpaceX. Она взлетела, но взорвалась через четыре минуты. И это все равно успех.

Запуск «Старшипа» был самым ожидаемым стартом последних лет. Несмотря на то что космический корабль даже не отделился от первой ступени, инженеры получили много полезных данных и узнали о проблемах. SpaceX впервые смогла увидеть, как все системы работали вместе на практике.

Расскажу, почему команда SpaceX во главе с Илоном Маском радовалась после взрыва «Старшипа», какие неудачи пришлось пережить инженерам во время строительства и какую пользу ракета принесет для всего человечества.

А еще это самая большая, самая мощная и первая полностью многоразовая ракета. Вот что нужно о ней знать.

Ракета высотой 120 метров состоит из двух частей. Первая ступень — ускоритель Super Heavy с 33 метановыми двигателями. Это рекордное число для всех когда-либо построенных ракет. Super Heavy способен выводить на орбиту до 150 тонн полезного груза. Это не может сделать ни одна существующая ракета.

Вторая ступень — сам космический корабль «Старшип» с шестью двигателями. Они оптимизированы для работы в атмосфере и вакууме. Корабль должен самостоятельно приземляться на Луну и Марс, а также взлетать оттуда после дозаправки. Но это пока только планы.

До полета 20 апреля обе ступени тестировали только по отдельности.

Обе ступени будут возвращаемыми и многоразовыми. По оценке Маска, повторный полет обойдется примерно в миллион долларов. Это очень дешево. Для сравнения, запуск одной ракеты Falcon 9 стоит около 50—60 миллионов.

Как и действующие ракеты SpaceX, «Старшип» и Super Heavy будут приземляться на специальные площадки. Во время летных испытаний прототип космического корабля уже возвращался на землю. Super Heavy пока так не испытывали. SpaceX планирует ловить падающий ускоритель с помощью своей стартовой башни. Ее назвали «Мехазилла». Ускоритель не сможет самостоятельно приземляться на платформу, так как у него нет посадочных опор. Маск говорил, что в будущем корабль «Старшип» тоже будут ловить с помощью этой башни.

Двигатели «Старшипа» и Super Heavy работают на жидком метане и жидком кислороде. Это необычный выбор для космических ракет. Например, другие ракеты SpaceX летают на керосине и жидком кислороде. Но метан более эффективен, чем керосин. И он больше подходит для корабля, который полетит к Луне и Марсу. Согласно планам Илона Маска, ракетное топливо будут добывать прямо из марсианской атмосферы: она преимущественно состоит из углекислого газа.

Корпус «Старшипа» выполнен из нержавеющей стали. Это тоже неожиданное решение. Такой материал сохранит прочность при высоких температурах. Корабль будет тормозить в горизонтальном положении, чтобы не тратить много топлива. Для осуществления этой задумки традиционный для ракет алюминий не подходит. Он будет слишком сильно нагреваться.

Также на «Старшип» устанавливают керамические плитки. Они тоже должны защитить корабль от перегрева.

«Старшипом» называют не только сам корабль, но и всю систему целиком в такой конфигурации. У нее будут и другие модификации. Super Heavy сможет выводить на орбиту лунный посадочный модуль, топливный танкер и транспортный корабль.

Super Heavy должна заменить другие ракеты SpaceX. Это Falcon 9 и Falcon Heavy. А «Старшип» заменит грузовой и пилотируемый космические корабли Dragon. По оценке SpaceX, запуски новой системы будут дешевле в том числе потому, что ее можно использовать повторно.

Ракета успешно оторвалась от стартовой площадки и прошла зону максимального аэродинамического сопротивления. Super Heavy подняла корабль на высоту более 39 километров. Он так и не побывал в космосе — для этого нужно было подняться на высоту более 100 километров.

Спустя 2 минуты и 49 секунд после запуска первая ступень должна была отделиться, а у второй ступени должны были запуститься двигатели. Этого не произошло. Ракета начала бесконтрольно вращаться в воздухе, а после взорвалась. Сначала взорвалась первая ступень, затем вторая. Высоту в 39 километров ракета набрала уже в неконтролируемом состоянии.

SpaceX сообщила, что полет прекратила автоматическая система. Издание N+1 обратило внимание, что система подрыва должна была сработать раньше. На фотографиях видно, как космический корабль отламывается от первой ступени. Полет прекратился бы автоматически еще до этого момента. Также во время трансляции было видно, что взрыв первой ступени возник в районе двигательного отсека. А должен был возникнуть на перегородке между баками горючего и окислителя.

При успешном сценарии полет должен был продлиться около полутора часов. Ускоритель Super Heavy бы отделился от второй ступени и приводнился в океане. А космический корабль поднялся бы выше линии Кармана, повторно вошел в атмосферу Земли и тоже приводнился в океане. SpaceX не планировала использовать эти две ступени при следующих запусках. Их хотели затопить.

Вот какие проблемы возникли при запуске.

Взорвался блок управления гидравлической системой. Этот блок отвечает за управление вектором тяги 13 центральных двигателей. Взрыв был виден во время трансляции. SpaceX до этого запуска никогда не тестировала вектор тяги одновременно для всех этих двигателей. И от этой системы уже отказались. На следующем прототипе Super Heavy установлена электрическая система вектора тяги. Скорее всего, инженеры прогнозировали проблемы в работе текущей системы, но решили все же запустить ракету с ней.

Блок управления гидравлической системы — основной орган управления ракетой. Без него контролировать ракету можно, только меняя мощность на разных двигателях. Но с ними тоже возникла проблема.

Как минимум 8 из 33 двигателей не работали. Они зажглись при запуске, но потом выключились. Изначально двигатели запускают не на полную мощность, чтобы проверить их работоспособность. Так как на тот момент все работало штатно, мощность прибавили — и ракета отделилась от стартовой площадки. Затем она постепенно набирала мощность до 100%.

На Super Heavy установлены две системы двигателей. Центральные 13 двигателей запускает бортовая система ракеты. Но за запуск остальных 20 двигателей внешнего контура отвечает система стартовой площадки. Эти двигатели нельзя перезапустить в полете. Большинство вышедших из строя двигателей как раз из внешнего контура. Возможно, они повредились во время старта из-за обломков стартовой площадки.

Три двигателя перестали работать почти сразу после старта. Остальные выключались постепенно. Скорость набора высоты была ниже ожидаемой, ракета летела вверх, но все же отклонилась от курса. Она не вывела космический корабль на высоту, с которой тот мог начать самостоятельный полет.

Первая ступень не отделилась. Почему — пока неизвестно, SpaceX еще не опубликовала отчет. Ракета уже начала переходить к горизонтальной фазе полета, но отстыковка не произошла.

Ракета начала заваливаться после прохождения зоны максимального аэродинамического сопротивления. До этого момента ракета испытывает наибольшее воздействие аэродинамических сил атмосферы Земли. То, что она прошла эту область почти без трети двигателей и блока управления гидравлической системой, — важное событие. Но из-за низкой тяги она прошла ее позже, чем планировалось. К этому моменту не работали уже два основных двигателя и шесть двигателей внешнего кольца.

«Старшип» более минуты находился в неконтролируемом полете.

Стартовая площадка сильно повредилась. «Старшип» запускали не с привычных космодромов, а со специально построенной для этого события площадке. Она сделана из особого огнеупорного бетона. В феврале 2023 года площадка успешно пережила прожиг 31 двигателя. Однако при запуске бетон не выдержал работу 33 двигателей на полной мощности.

Ударная волна полностью разрушила бетон, а его осколки повредили инфраструктуру рядом. Власти округа Кэмерон штата Техас заявили, что осколки камней, частицы песка и пыли разлетелись на восемь километров от стартовой площадки. Летящие осколки как раз и могли повредить двигатели.

Илон Маск признал, что инженеры не рассчитали потенциальный урон. SpaceX не успела достроить к этому запуску стальную плиту с водяным охлаждением.

Несмотря на все проблемы и провалы программы, запуск «Старшипа» можно считать успехом. Впервые такая тяжелая ракета поднялась в воздух и не взорвалась сразу. Инженеры получили первые данные о работе ракеты в реальных условиях. И если для людей не из космической отрасли взрыв ракеты мог показаться неудачей, то сотрудники SpaceX могут быть рады тому, что ракета уже летает.

Сложно было представить, что первый полет «Старшипа» пройдет без происшествий. Например, компания Илона Маска потеряла три ракеты Falcon 1, прежде чем та достигла орбиты.

Президент SpaсeX Гвинн Шотвелл говорила, что успехом будет считаться ситуация, при которой стартовая площадка не взорвется. Так и произошло. Также на сайте SpaceX говорится, что при первом запуске «успех зависит от того, что мы узнаем, и сегодня мы получили огромное количество информации о наших прототипах и наземных системах, что поможет нам улучшить будущие полеты». С успешным запуском компанию поздравил и глава NASA.

NASA выбрало «Старшип» в качестве посадочного модуля для высадки на Луну в 2026 году. Это будет вторая пилотируемая высадка в рамках программы «Артемида» по возвращению людей на спутник Земли. Модификация «Старшипа» для этого полета не вернется на Землю, ее можно будет использовать для полетов к лунной орбите и возвращения на Луну.

Илон Маск планирует отправить «Старшип» к Марсу в 2026 году. Для этого космический корабль будут заправлять с помощью танкеров, которые находятся на орбите Земли. Эти танкеры — модификации «Старшипа». В 2017 году Маск говорил, что без дозаправки не получится отправить космический корабль с 150 тоннами полезной нагрузки к Марсу. По прогнозу Маска, корабль сможет доставить на планету 100 человек за раз.

«Старшип» будут использовать в космическом туризме. Японский миллиардер Юсаку Маэдзава уже выкупил все места на первом туристическом рейсе. Он станет первым частным пассажиром, который долетит до Луны. Полет запланирован на 2023 год, но сроки могут сдвинуть.

С момента последнего теста прошло слишком мало времени. Точной и даже приблизительной даты пока нет. Сейчас инженерам нужно разобраться с последствиями первого пуска. В лучшем случае можно предположить, что в следующий раз «Старшип» будут запускать через несколько месяцев.

За информацией о запусках можно следить:

1. На официальном YouTube-канале SpaceX.
2. В официальном твиттер-аккаунте SpaceX — необходимо включить VPN.
3. В неофициальном твиттер-аккаунте Starship, который ведут энтузиасты. Для доступа тоже нужен VPN.