Разбор полета: новая потеря Starship ставит под угрозу самые смелые космические проекты
Сверхтяжелая ракетно-космическая система Starship/Super Heavy в восьмой раз поднялась со стартовой площадки OLP-A космодрома Starbase в Бока-Чика, Техас. Через восемь минут после старта управляемость нарушилась, и корабль S34 начал разрушаться. Его обломки вошли в атмосферу, устроив эффектный фейерверк над Карибским морем. Уже в двух полетах подряд вторая ступень взрывается на активном участке. Эксперты осторожно заговорили о возможном провале амбициозного проекта Илона Маска. А ведь его «Звездолет» нужен для таких фантастических проектов, как строительство «деревень» на Марсе и добыча термоядерного топлива на планетах-гигантах.
Аномальное отключение «Рапторов»
Неприятности во время восьмого полета «Звездолета» Илона Маска начались еще раньше: после чистого разделения при повторном включении (импульс boostback) для возвращения ускорителя B15 не заработали два двигателя на втором внутреннем кольце нижней части первой ступени, хотя остальные одиннадцать внутренних двигателей компенсировали потерю тяги. Для сравнения: во время седьмого полета для возвращения не включился только один из двигателей.
Соответственно, один из этих двух заупрямившихся «Рапторов» ускорителя не удалось запустить и во время последнего торможения перед захватом башней. С другой стороны, B15 заходил на посадку на конечном этапе по менее наклонной траектории, что позволило избежать значительного ущерба башне или стартовой площадке от выхлопных газов двигателей.
Касательно второго этапа полета: утечка топлива в хвостовой части, сопровождавшаяся пожаром (первая отметка в T + 00:07:44, хотя возгорание могло случиться раньше) привела к взрыву одного из трех двигателей Raptor Vacuum (RVac) и пожару в зоне трех центральных «атмосферных» «Рапторов», которые выключились в T + 00:08:05. С этого момента работали только два периферийных RVac. Из-за дисбаланса тяги в T + 00:08:08 корабль потерял управление и начал кувыркаться.
Два двигателя Rvac продолжали работать и давать тягу, но скорость не росла, а колебалась вокруг одного значения. Корабль шел со скоростью 20200 км/ч (5,6 км/сек) на высоте 146 км, когда в Т + 00:09:09 отключился пятый Rvac. В то же мгновение изображение с S34 пропало. Еще через 15 секунд отключился последний RVac, а вскоре после этого SpaceX прервала интернет-стриминг телеметрических данных с корабля (вероятно, когда сама телеметрия была потеряна).
Второй «салют» над Багамами — явный провал SpaceX
Разрушение, по всей видимости, произошло внезапно. Горящие останки S34 вошли в атмосферу над Багамскими островами. Хотя на этот раз, похоже, ни один крупный фрагмент не упал за пределы зоны, запретной для полетов самолетов, как это произошло во время седьмого испытания Starship, когда нескольким коммерческим рейсам пришлось изменить свой курс, чтобы избежать столкновения с обломками.
Последний инцидент, как бы его ни преуменьшали поклонники SpaceX, также считается очень серьезным, поскольку повлиял на безопасность воздушного пространства в районе международных трасс полета авиалайнеров. Логично, что Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) начало расследование, показав, что не считает инцидент, произошедший с S34 чем-то обыденным.
Результаты испытаний вызывают беспокойство, несмотря на то, что на данный момент система Starship/Super Heavy находится в стадии летных испытаний, и нештатный исход запуска вполне вероятен. Наблюдатели ропщут: такая формулировка не может использоваться бесконечно.
Напомним, предыдущий ход работ по самой мощной ракетной системе вопросов не вызывал. В первых четырех полетах разработчики последовательно решали выявленные проблемы, затем им удалось вывести вторую ступень на запланированную суборбитальную траекторию и пережить спуск в атмосфере в более-менее кондиционном состоянии.
А вот внедрение новой модификации «Звездолета» — Starship v2, начатое с корабля S33, стало для программы шагом назад, поскольку вторая ступень была потеряна. Но, так как «система находится в стадии разработки», такие сбои казались ожидаемыми. Разрушение S34 вызвало гораздо больше беспокойства: произошел очередной отказ двигательной установки (в S33 линии подачи топлива были повреждены из-за сильных резонансных вибраций, что привело к утечкам и последующему пожару). Изменения, внесенные в конструкцию после S33, ожидаемых результатов не принесли.
В результате на сегодня не удалось проверить эффективность многочисленных изменений, внесенных в конструкцию Starship v2. Последний так и не доказал свою способность пережить вход в атмосферу без повреждений конструкции, препятствующих его повторному использованию, и не продемонстрировал возможности достижения орбиты и возвращения на Землю.
Между тем, еще до восьмого полета «Звездолета» государственные организации и частные кампании США начали думать о новых возможностях в освоении космоса, которые открывает детище Илона Маска. Предполагалось, что после выполнения задачи по выходу на орбиту начнутся широкомасштабные демонстрации технологий лунного варианта Starship и развертывание спутников Starlink. Все это обеспечивало «Звездолет» работой на ближайшие несколько лет, если SpaceX удастся достичь целей по стоимости, характеристикам и частоте запусков.
Если бы IFT-8 прошел успешно, в следующем полете предполагалось достичь орбиты. Также, вероятно, была бы предпринята попытка захвата Starship с помощью «Мехазиллы». Теперь это невозможно, и IFT-9 наверняка снова повторит «скучную» суборбитальную траекторию прошлых миссий.
Однако в девятом полете будет использоваться ускоритель B14, который совершит свой второй полет и станет первым Super Heavy, который будет использован повторно, что станет важной вехой в истории программы. Теперь все надежды возлагаются на S35. Если и в этот раз не удастся успешно решить все задачи полета, придёт время серьёзно обеспокоиться.
Задачи Starship: от запуска орбитальных станций до добычи термоядерного топлива на Юпитере
Эксперты давно размышляют о том, как использовать Starship. Разработчики коммерческих космических станций видят в нем эффективное средство развёртывания крупных модульных конструкций на орбите.
В частности, компания Starlab Space планирует запустить всю свою станцию за один рейс Starship, а NASA работает над проектом телескопа Habitable Worlds Observatory, который мог бы полностью использовать возможности нового средства выведения.
Майкл Палушек, президент компании Princeton Satellite Systems, предлагает такие варианты использования гигантского корабля, как обеспечение космического производства фармацевтических препаратов и полупроводников. Он отмечает, что грузовой отсек Starship может доставлять на низкую околоземную орбиту сложное оборудование и сырье, возвращая готовую продукцию.
На другом полюсе — фантастические предложения, такие как добыча топлива для термоядерных реакторов — гелия-3 на Луне и трития в атмосфере газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн.
Однако способов эффективной добычи указанных веществ пока не существует. Тем не менее Starship может обеспечить запуск достаточно крупных автоматических межпланетных аппаратов типа Jupiter Icy Moons Orbiter, проект которого NASA разрабатывало более двух десятилетий назад.
Ярослав Якубивски из Массачусетского технологического института участвует в разработке маленького спускаемого аппарата для поиска биосигнатур в атмосфере Венеры, который предполагается запустить в 2026 году с помощью сверхлегкой ракеты Electron компании Rocket Lab. Он говорит, что у его коллег есть идеи для более крупных экспедиций. В начале 2030-х предполагается запустить к Венере космический аппарат с воздушным шаром диаметром пять метров для дополнительных исследований, а затем решить амбициозную задачу по сбору образцов атмосферы Утренней звезды и их возвращению на Землю!
Такая концепция изучалась в 2023 году в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) для отработки технологий с тем, чтобы совершить полет в 2040-х. «Существует множество проблем, связанных с тем, как это сделать, — говорит Якубивски, — В частности, чтобы заполнить [гелием или водородом] воздушный шар диаметром 27 метров требуется очень высокая скорость накачивания, а для запуска [образцов к Земле] под ним должна быть подвешена большая ракета».
Для старта этой и аналогичных автоматических экспедиций требуются средства выведения сверхтяжелого класса. До недавнего времени NASA смотрело в сторону ракеты SLS, но после прихода администрации Трампа судьба последней повисла на волоске.
«Мы провели расчетные исследования, и Starship оказался основным решением, — говорит Якубивски. — Учитывая полезную нагрузку и стоимость, другим носителям потребовалось бы не менее двух пусков, и риски, связанные с этим, просто не оправдывают их необходимость».
«Деревни» на Марсе не построить без «Звездолета»
Все помнят, что, по замыслу Илона Маска, изначально Starship предполагалось использовать для создания постоянной колонии на Марсе. При этом основатель SpaceX мало говорит о том, что люди будут там делать и как жить, ограничиваясь несколькими «художественными» концепциями.
Джордж Лордос из Массачусетского технологического института отмечает, что грузоподъемность Starship позволяет проводить экспедиции большего масштаба, чем NASA предполагает в своих «марсианских архитектурах» (максимум — высадка на поверхность четырех астронавтов). «Каждому из этих четырех членов экипажа необходимо будет решать множество задач, — говорит Лордос. — В какой-то момент круг этих обязанностей не позволит эффективно заниматься наукой и станет угрозой безопасности».
Ссылаясь на опыт освоения Антарктиды, он выступает за укрупнение экипажей. Такое решение более затратное, но позволит увеличить научную отдачу при условии, что будет возможно не только доставить людей на Марс и обратно, но и оказывать им значительную поддержку во время работы на Красной планете.
Группа из Массачусетского технологического института разработала концепцию крупной марсианской базы Pale Red Dot, победившую в студенческом конкурсе NASA в 2023 году. База включает несколько модульных жилищ, которые можно будет объединять для создания двух «деревень» с населением в 36 человек. Жилые блоки (по два за полет) с жестким основанием и надувным куполом будут доставляться на Starship и опускаться на поверхность Красной планеты с использованием «небесного крана».
Модули могут быть приспособлены и для других целей (модуль-бассейн сверху, совместимый с убежищем от солнечных бурь снизу — вода в качестве радиационного щита). Предполагается добыть на Марсе достаточно воды не только для питья и получения ракетного топлива, но и для заполнения бассейнов, поскольку Starship (в первом приближении) способен снять значительные ограничения по массе, запускаемой с Земли.
«Звездолет» не убьет космическую конкуренцию
Starship обещает большую грузоподъемность, низкую удельную стоимость доставки полезного груза и высокую частоту пусков, благодаря чему он сможет превосходить любую другую ракетно-космическую систему, захватив все задачи, где есть выбор (хотя многие проекты могут быть привязаны к конкретному носителю или стране запуска). Куда же тогда денутся другие средства выведения?
Эти опасения в последние годы не покидают всех провайдеров космических запусков. Увеличение числа кластерных миссий типа Rideshare, которые SpaceX выполняет на ракетах Falcon 9, отняло у них клиентов, подрывая их бизнес-кейсы. Аналогичное использование Starship, возможно, дополненное орбитальными буксирами, может ещё больше угрожать жизнеспособности существующих ракет. Однако некоторые эксперты думают иначе.
«Мы видели сверхтяжелые носители на старте, они выглядят потрясающе, но я хотел бы напомнить всем, что они отлично подходят для определённых целей, но не решают все задачи», — говорит Питер Бек, генеральный директор Rocket Lab. По его мнению, полеты класса Rideshare, выполняемые SpaceX, не исключают запуски малых ракет-носителей. На это указывает растущий спрос, который его компания наблюдает на сверхлёгкий Electron. «По сути, разные вещи нужны в разных случаях», — говорит он. Легкие и сверхлегкие носители хорошо подходят для запуска космических аппаратов в строго определенное время.
«Я не разделяю точку зрения, что SpaceX уничтожит весь пусковой рынок, — говорит Бек, сравнивая Starship с Airbus 380, а Electron — с бизнес-джетом. — У них разные цели и потребности, и один не заменяет другого».
По мнению экспертов, рынок запусков мог бы рухнуть, если бы удельная стоимость выведения уменьшалась ниже определенного уровня пропорционально росту массы выводимых полезных грузов. Но этого не происходит: SpaceX постепенно повышает цены на пуски Falcon 9 и может сделать то же самое для Starship.
«SpaceX и Blue Origin будут использовать свои большие ракеты для развертывания собственных созвездий [спутников], — сказал Марино Франьито, коммерческий директор и директор по пусковым услугам компании Avio, которая производит европейскую лёгкую ракету-носитель Vega C. — Часть рынка будет сформирована ими самими». «Наша Vega C покрывает, возможно, 99% [рынка] спутников на низкой околоземной орбите, — сказал он. — Зачем нам строить большую ракету, которая, вероятно, будет дороже, если у нас не будет никакой доли рынка?»
Еще одна ложка дегтя в бочку меда — это необходимость орбитальной дозаправки Starship при выполнении масштабных задач, стоящих в планах Маска. В самом деле: одно дело вывести на орбиту 100 тонн и совсем другое — запустить, например, 20 тонн к Луне.
Сейчас нет разгонных блоков сверхтяжелого (под Starship) класса, а при заправках «Звездолета» стоимость экспедиции к Луне вырастет многократно.
Вообще, разработка космических систем (спутников, зондов и разгонных блоков), запуск которых может зависеть от Starship/Super Heavy — и которые были бы слишком большими или слишком дорогими для полета на других носителях, является серьезной проблемой: что делать с ними, если сверхтяжелая ракета по какой-то причине не будет доступна? Например, будет прикована к земле в период расследования летных происшествий, таких как было в двух последних полетах «Звездолета».
