Главное - сесть: задачи Starship на четвертый полет
Система SuperHeavy/Starship готовится к четвертому летному испытанию, целью которого, по словам Илона Маска, основателя и генерального директора SpaceX, станет демонстрация возможности корабля безопасно вернуться на Землю. Надёжный, лёгкий и, главное, многоразовый теплозащитный экран — самая большая техническая проблема, стоящая перед инженерами SpaceX. Дело в том, что еще никому не удавалось создать полностью многоразовый тепловой щит. Так, теплозащитный экран Space Shuttle требовал после приземления полугодового ремонта. И это в лучшем случае. 1 февраля 2003 года тепловой щит челнока "Колумбия" частично разрушился во время прохождения плотных слоев атмосферы, что привело к гибели экипажа.
В плюсе - начало отработки системы дозаправки в космосе
SpaceX нужно еще многое доработать, прежде чем Starship будет готов к эксплуатации, в частности, провести проверку открытия и закрытия створок грузового отсека, который будет использоваться для вывода спутников на орбиту в будущих полетах. В третьем полете также не удалось запустить один из шести двигателей «Звездолета» в космосе из-за незапланированного вращения корабля.
Не все пока в порядке и с системой дозаправки "Звездолетов" в космосе, хотя первое ее испытание в марте специалисты признают успешным. Лиза Уотсон-Морган, менеджер пилотируемой посадочной системы Human Landing System в НАСА, сказала, что она довольна результатами мартовского эксперимента по перекачке топлива. «Они нашли необходимое количество кислорода для перелива из одного резервуара в другой… Удалось осадить [жидкий компонент]… и отделить паровую фазу. Обычно это признаки успешного испытания». Целью эксперимента была перекачка 10 тонн из коллекторного бака в основной бак с жидким кислородом. «Судя по данным, которые я получила… похоже, что [эксперимент] удался», — сказала она.
Однако все это происходило на одном Starship. Демонстрация же перелива топлива с корабля на корабль, вероятно, состоится не раньше 2025 года. Это необходимо для SpaceX и НАСА, которые выбрали Starship в качестве аппарата для доставки астронавтов с окололунной орбиты на поверхность Луны и обратно в рамках программы Artemis. Чтобы модернизированный «Звездолет» мог долететь до Луны, выйти на орбиту, совершить посадку и вернуться, вероятно, потребуется 10 или более дозаправок на низкой околоземной орбите.
Главная проблема "Звездолета" - надежный и многоразовый тепловой щит
Впрочем пока, SpaceX надо решить куда более важную проблему - обеспечить выживание "Звездолета" во время возвращения на Землю. Четвертый испытательный полет, который должен состоятся в начале июня (возможно, уже 1 июня) будет посвящен именно этому. А также безопасному приводнению первой ступени - ускорителя Super Heavy. Во время третьего испытания в марте Starship сгорел в атмосфере, а ускоритель рухнул в воды Мексиканского залива на сверхзвуковой скорости, чего пережить, конечно, не смог.
«Я думаю, что SpaceX приложила немало усилий в последнем тесте, чтобы понять, где они находятся, — сказала Уотсон-Морган в интервью издания ArsTechnicа. — Теперь им в целом понятно, в каких областях предстоит работать. Частью их коммерческого подхода является повторное использование оборудования. НАСА этого не требовало, но здорово, что они подготовили много-много «железа» в высоком темпе. Им придется сделать для нас очень много, если они не смогут правильно использовать матчасть повторно. Поэтому для них это важно».
Представители SpaceX хотели бы, чтобы ускоритель Super Heavy для следующего испытательного полета, называемый Booster 11, выполнил управляемое приводнение в нужной точке Мексиканского залива недалеко от Starbase. Облетев земной шар, верхняя ступень Starship, известная как Ship 29, попытается выжить после стремительного входа в атмосферу Земли.
«Звездолет» покрыт примерно 18 тысячами шестиугольных теплопоглощающих керамических плиток, защищающих конструкцию из нержавеющей стали во время входа в атмосферу, когда температура достигает пикового значения 1430° по Цельсию. В последние минуты мартовского испытательного полета бортовые камеры зафиксировали захватывающее розовато-оранжевое свечение плазмы, обтекающей корабль высоко над Индийским океаном. Это видео передавалось на Землю через широкополосную сеть Starlink.
Во время следующего полета предполагается понять, как «Звездолет» переживет самые высокие температуры при входе в атмосферу и как при этом будут функционировать все его системы. Цель SpaceX обеспечить многоразовое использование Starship, что невозможно без сверхнадежного и также многоразового теплозащитного экрана. Корабль должен отправляться в следующий полет без его капитального ремонта.
Между тем экран Starship создан по образцу тепловых щитов кораблей Space Shuttle, которые после возвращения на Землю требовали примерно полугодового ремонта. При этом щиты челноков выдерживали вход в атмосферу за исключение "Колумбии", экран которой был поврежден еще при старте и во время спуска 1 февраля 2003 года прогорел, погубив корабль и семь астронавтов. "Звездолет" же перешел в неконтролируемое вращение и сгорел в плотных слоях атмосферы во время первой попытки вернуться на Землю.
Илону Маску и его компании придется решить эту главную проблему, прежде чем задумываться о реализации дальнейших планов, которые у них крайне амбициозные. В более отдаленном будущем SpaceX хочет возвращать Super Heavy и Starship непосредственно на старт с помощью посадочных двигателей. Предполагая приводнение в Мексиканском заливе во время следующей миссии, Маск заявил, что SpaceX может попытаться посадить ускоритель Super Heavy прямо на стартовую площадку в Техасе уже во время пятого полета в конце этого года. Из-за более жестких условий входа в атмосферу с орбиты «Звездолету» нужно больше времени для достижения требуемого уровня надежности, но Маск сказал, что SpaceX может начать сажать корабли в Техасе уже в 2025 году.
Цели НАСА
Главный интерес НАСА к четвертому запуску Starship будет заключаться в том, чтобы SpaceX точно воспроизвела характеристики двигателей, продемонстрированные в последних двух полетах.
«Что касается четвертого полета, он, по большей части, будет повторением третьего, без перекачки топлива, без открытия створок отсека и без других элементов, над демонстрацией которых работала SpaceX, — рассказала Уотсон-Морган. — Для нас, прежде всего, важен успешный запуск двигателей Raptor и выход на главную ступень тяги на ускорителе №11. Если «Рэпторы» смогут демонстрировать характеристики в каждом испытательном полете, это будет хорошим показателем того, что SpaceX и НАСА на верном пути к модификациям, необходимым для посадки на Луну HLS (спускаемый аппарат на базе Starship - прим. ред.). В связи с этим мы определенно хотим увидеть успешное разделение ступеней, а затем запуск «Рэпторов» на корабле №29».
Повторное включение двигателя на орбите, необходимое для того, чтобы «Звездолет» совершил управляемый спуск в атмосфере, является обязательным условием для будущих запусков на стабильную более высокую орбиту, по которой корабль сможет летать часами, днями или неделями, чтобы развертывать спутники и испытывать систему дозаправки ступеней.
Траектория запуска Starship в первых испытательных полетах была направлена на орбиту с очень низким перигеем, что означает, что корабль естественным образом возвращался бы в атмосферу до завершения полного витка вокруг Земли, без необходимости выполнять двигательный спуск с орбиты.
Повторный запуск двигателей Raptor в космосе важен и для будущих дальних полетов, сказал Уотсон-Морган. «Если мы не сможем включать все 33 двигателя на ускорителе и 6 двигателей на корабле, нам будет сложно добраться туда, куда мы хотим», — сказала она.
