Разбор полета: Super Heavy «приводнился» на сверхзвуке, а Starship сгорел в атмосфере
Третий тестовый запуск Starship не был вполне успешным, но прогресс в развитии проекта налицо. Как все происходило? Время заправки уменьшилось почти вдвое. Горячее разделение ступеней прошло успешно. Ускоритель Super Heavy вернулся, но был уничтожен при ударе о воды Мексиканского залива почти на сверхзвуковой скорости. Сам же космический корабль при спуске с орбиты сгорел в плотных слоях атмосферы, провалив задание по приводнению в Индийском океане.
Модификации корабля и ускорителя
Для третьего полета Starship Super Heavy и в ускоритель, и в корабль SpaceX внесла изменения, но их было меньше, чем между первым и вторым полетами. Так, в частности, ускоритель Super Heavy B10 имел эллиптическое, а не полусферическое днище между баками окислителя и горючего, а также дополнительные перегородки в нижней части резервуара с жидким кислородом – они должны были уменьшить плескание жидкости во время переворота корабля перед повторным включением двигателей. Изменения Starship S28 включали колоколообразные патрубки на дренажных отверстиях напорного бака, направляющие газы вниз и от теплозащитного экрана. Для усиления в конструкцию также добавили вертикальные стрингеры и дополнительные элементы на линии сварки кормового днища.
Для сокращения времени заправки и предотвращения потерь компонентов SpaceX добавила в аппаратуру стартового комплекса блоки переохлаждения (дополнительного захолаживания) и напорные насосы – четыре блока и два насоса для жидкого кислорода, и два блока и один насос для жидкого метана. Таким образом удалось уменьшить время заправки с 97 до 50 минут. В систему добавлены коллекторы, позволяющие ускоренно сливать компоненты топлива из баков ускорителя и корабля во время испытаний или в случае прерывания старта. Эта процедура также сократила время между попытками запуска, поскольку наземный персонал может использовать больше топлива повторно.
План полета
Поскольку заправка проходила быстрее, для третьего полета она начиналась за 1 час 15 минут до старта, а не за 2 часа, как во время предыдущего старта. Наземные системы начали нагнетать топливо в баки корабля за 11 минут до заправки ускорителя, тогда как во втором полете заправка корабля начиналась через 20 минут после заправки ускорителя. Теперь техники могут подавать топливо в обе ступени почти одновременно.
Третий полет в целом повторял по задачам второй: горячее разделение ступеней, приводнение ускорителя в Мексиканском заливе, выход корабля на орбиту высотой 250 х 50 км, самостоятельный вход корабля в атмосферу за счет аэродинамического торможение и приводнение в безопасном месте. Хотя график чуть обновился.
Во-первых, SpaceX намеревалась на орбите протестировать грузовой люк отсека полезной нагрузки, открыв его в Т + 00:11:56, а затем закрыв в Т + 00:28:21. Во-вторых, в момент Т + 00:24:31 планировался эксперимент «Переломный момент» по перекачке криогенной жидкости (10 т жидкого кислорода) из одного посадочного бака в другой. В-третьих, планировалось выполнить повторное включение двигателей Raptor корабля в Т + 00:40:46 для имитации будущего спуска с более высокой орбиты. В-четвертых, заявленные зоны посадки корабля сместились в Индийском океане, а не к северу от Гавайев, как в предыдущих двух полетах; часть зон, по словам эксперта Джонатана Макдауэлла соответствовала тормозному импульсу в 100 м/с. Считалось, что это более безопасная траектория, чем с приводнением у Гавайев.
Полет
Полное видео полета Starship, с таймкодами критических моментов миссии SpaceX выложила лишь утром 15 марта. Мы будем описывать полет, опираясь на эту трансляцию.
Ракетно-космическая система – Starship SuperHeavy (белый, покрытый инеем ускоритель B10, и черный – с одной стороны – покрытый теплозащитой корабль S28) ушла со старта на всех 33 двигателях первой ступени. Хорошая погода позволяла наблюдать за полетом как с дронов, так и с Земли. В момент Т + 00:00:52 была успешно преодолена зона максимального скоростного напора. На корабле и на ускорителе стояли видеокамеры (рокеткамы). Одна – внутри грузового отсека, другие – снаружи системы. Они были направлены назад и фиксировали дымный шлейф, тянущийся за ракетой, и вид удаляющейся земли. Уже в самом начале полета с корабля начали отваливаться элементы теплового экрана.
Корабль продолжил ускоряться, а ускоритель тормозился. Кроме трех центральных двигателей включились 10 двигателей внутреннего кольца. Они позволили развернуть ускоритель хвостом вперед и обеспечили первоначальный импульс. Двигатели выключились в Т + 00:03:33 на высоте 103 км, погасив скорость ускорителя до 937 км/ч. При этом ступень продолжила подъем по инерции, и достигла высоты 106 км. Отметка скорости остановилась и стала расти.
Между тем корабль продолжал подъем. Команда на отсечку двигателей прошла в Т + 00:08:36 при скорости 26486 км/ч (7357 км/ч) на высоте 150 км. С этим моментом связано много загадок и терминологических разночтений. Главное из которых: совершил ли "Звездолет" на этот раз полноценный орбитальный или только суборбитальный полет?
Судя по технографике, на корабле осталось немного топлива, видимо, для импульса, имитирующего торможение. Напомним: на второй ступени четыре бака – два основных (для выведения на орбиту) и два носовых (для посадки). В орбитальном полете от аппарата во все стороны отлетали какие-то светящиеся частицы, и из хвостовой части выходили газы. То ли работа микродвигателей управления, то ли дренаж компонентов.
Эксперимент по открытию грузового люка начался позже положенного, в Т + 00:16:40. Камера изнутри должна была показать, как распахиваются створки. Несмотря на высокое качестве изображение, осталось непонятно, сработала ли механика – только силовой набор конструкции и клубы пара, уходящие назад.
Наблюдатели предположили, что «перекачка топлива будет проходить вне эфира», и момента стоит подождать. Но подтверждений факта проведения эксперимента даже на следующий день не было.
Продолжалось истечение газов из хвостовой части. Корабль медленно вращался, и в Т + 00:23:55 летел на высоте 234 км со скоростью 26118 км/ч, приближаясь к апогею.
Двигатели для имитации импульса торможения в Т + 00:40:46 не включились, подготовка ко входу в атмосферу началась в Т + 00:43:03 на высоте 133 км. При этом корабль продолжал вращаться со скоростью несколько оборотов в минуту. С борта продолжалась трансляция – она шла через спутники Starlink. Почему он вращается? Возможно, это необходимо для равномерного прогрева конструкции Солнцем, но вращение должно замедляться перед входом в атмосферу, для восстановления нормальной ориентации теплозащитой вперед. А корабль входил в атмосферу «хвостом вперед» с углом атаки более 75 градусов.
Вход в атмосферу и потеря «Звездолета»
На высоте 118 км какие-то белые точки отставали от корабля, отставая и уходя в разные стороны. Наблюдатели предположили, что «операции всё-таки идут не по плану». Однако видеосигнал шел, ведущие бодрым голосом поздравляли зрителей и участников с выдающимся событием.
По мере снижения корабля в атмосфере устойчивость сигнала падала. Видеотрансляция прерывалась помехами, а потом возобновлялась. Судя по технографике, аппарат по-прежнему шел "хвостом вперед", однако пытался маневрировать. Все с нетерпением ждали посадки в Индийском океане: будет ли зажигание двигателей и затем приводнение? Комментаторы сообщали, что «инженеры смогли проверить двигатели на корабле, в том числе вакуумные, и теперь могут быть уверены на 100% в том, что они смогут работать в любых условиях».
Керамические плитки, по уверению разработчиков, «способные выдерживать температуру 1200 градусов по Цельсию», должны были обеспечить сохранность аппарата при входе в атмосферу. Судя по видео, плитки начали отлетать еще на орбите – на их месте проглядывала белая обшивка. Сюда могла проникать плазма, расплавляющая металлическую конструкцию Starship.
Камеры показывали, что при входе в атмосферу корабль совершал вращательное движение вокруг двух осей (медленно кувыркался), поворачиваясь к земле то верхней частью, то брюхом. Наблюдатели отмечают, что траектория полета системы была штатной («куда стреляли, туда и попали»).
Что касается результатов полета , то из заявленного списка не удалось выполнить финальную часть аэродинамического торможения и посадочный импульс первой ступени, включение двигателей второй ступени для имитации схода с орбиты, а также большую часть аэродинамического торможения корабля (разрушение произошло, когда скорость аппарата снизилась всего на 7-8% процентов). Все остальное либо требует подтверждений (открытие люка и перекачка топлива), либо удалось.
