Вымученные уроки: как SpaceX готовится к десятому полету Starship
Получив одобрение от Федерального управления гражданской авиации FAA, компания SpaceX готовится к десятому летно-конструкторскому испытанию (ЛКИ) системы Starship/Super Heavy. Эксперт в области ракетно-космической техники Игорь Афанасьев рассказывает о целях предстоящего полета и разбирается в предыдущих неудачах Илона Маска.
13 августа завершились испытания двигательной установки верхней ступени Starship S37 на стартовой площадке в Южном Техасе: после замены одного двигателя проведена пробная раскрутка турбонасосов (spin prime). Корабль возвращен в ангар для проверки, ремонта теплозащитного экрана и проведения других работ по подготовке к старту.
Как сообщила SpaceX, запуск состоится 24 августа не раньше 18:30 по местному времени в Техасе (25 августа в 02:30 по Москве). Как и во всех предыдущих миссиях, гигантская ракета высотой 123 метра взлетит с испытательного полигона Starbase рядом с мексиканской границей. Система состоит из мощной первой ступени Super Heavy B16 с 33 двигателями Raptor и второй ступени Starship S37 с шестью двигателями. Обе ступени работают на кислороде и метане.
К десятому полету планировалось устранить технические проблемы, с которыми столкнулась программа Starship: с января по май SpaceX пережила четыре неудачных ЛКИ, а в июне еще один корабль Starship взорвался при тестах на земле.
Эти неудачи контрастировали с успехами 2024 года, когда состоялись четыре запуска, и каждый раз Starship достигал новых целей: например, компания впервые вернула ускоритель на стартовую площадку, подтвердив свою новаторскую концепцию по захвату и повторному использованию первой ступени ракеты.
«Антирекорды» 2025 года — отдельная история. Из-за неудачи система Starship не смогла пройти полный цикл околоорбитальных полётов, отложив на будущее такие этапы программы, как возврат и повторное использование верхней ступени, а также демонстрацию дозаправки на орбите.
Хотя в прошлом году представители SpaceX планировали их на 2025-й, ожидается, что эти тесты можно будет провести лишь в следующем году. Они критически важны для Илона Маска, который обещает отправить несколько кораблей Starship на Марс для строительства поселения. Да и NASA стремится ускорить испытания, поскольку выбрало систему SpaceX в качестве основы пилотируемого лунного посадочного модуля для программы Artemis. Позже Starship станет ключевым элементом для развертывания сети спутников Starlink нового поколения.
Неудачные запуски Starship в 2025 году
Год начался с запуска модернизированного варианта системы, известного как Version 2 или Block 2.
В ночь с 16 на 17 января во время седьмых ЛКИ ускоритель Super Heavy B14-1 стартовал хорошо, успешно вернулся на стартовую площадку, где был захвачен манипуляторами башни обслуживания. Однако корабль Starship S33 целей полета не достиг — из-за утечки топлива преждевременно выключились двигатели, и ступень потеряла управления. Корабль должен был пролететь полмира и приводниться в Индийском океане. Вместо этого Starship развалился на части, и его обломки рассеялись по обширной территории над Багамами и островами Теркс и Кайкос.
6 марта ЛКИ продолжились. В восьмом полете планировалось повторить траекторию предыдущей миссии, с приводнением в Индийском океане. Однако из-за взрыва и пожара в хвостовом отсеке второй ступени Starship S34 была потеряна связь, корабль начал кувыркаться и разрушился. Ускоритель Super Heavy B15-1 успешно вернулся на стартовую площадку, хотя два двигателя при повторном включении заартачились. Чтобы компенсировать недостаток тяги, траектория снижения была изменена. Один из неисправных двигателей удалось запустить, и операция захвата прошла успешно.
27 мая, во время девятого ЛКИ, впервые повторно использовался ускоритель Super Heavy B14-2. Он сработал успешно, завершил подъём и возвращение с большим углом атаки, но приводниться в Мексиканском заливе не смог, не выдержав динамической нагрузки при полете в атмосфере. Корабль Starship S35 достиг, наконец, момента планового отключения двигателей, но не смог отделить полезную нагрузку из восьми спутников-имитатора: из-за утечки топлива произошла потеря управления. Кувыркаясь в атмосфере, аппарат разрушился над Индийским океаном.
После майского полета SpaceX планировала осуществить десятое ЛКИ к концу июня — началу июля. Однако 18 июня произошла очередная авария, на этот раз на земле, и задержала запуск на несколько месяцев: Starship S36 взорвался на испытательном стенде в Техасе во время заправки криогенным топливом, повредив при этом наземную инфраструктуру.
SpaceX сообщила, что взрыв, вероятно, произошел из-за повреждения баллона с газом наддува — азотом — в отсеке полезной нагрузки. Этот резервуар, известный как «сосуд высокого давления в композитной намотке» COPV, лопнул, вызвав пожар и разрушение корабля. В будущих полетах планируется использовать баллоны, работающие при более низком давлении. Руководство SpaceX приказало усилить проверки резервуаров на наличие повреждений, провести дополнительные испытания и ужесточить критерии приемки оборудования. Также будут внесены изменения в конструкцию для предотвращения подобных инцидентов.
Что стало причиной последней аварии Starship
Лишь в августе FAA, отвечающее за обеспечение безопасности коммерческих пусков, официально завершило расследование последней аварии Starship, произошедшей в мае. Выяснилось, что на корабле вышел из строя диффузор системы наддува основного бака горючего. Неисправность проявилась через несколько минут после запуска. Датчики зафиксировали аварию системы наддува и повышение давления в носовом обтекателе над баком.
Ступень успешно компенсировала отказ и завершила работу двигательной установки. Однако утечка топлива из обтекателя привела к перегрузке системы управления ориентацией: обнаружив проблему, Starship S35 автоматически сбросил топливо в космос, чтобы предотвратить его взрыв при неуправляемом входе в атмосферу над Индийским океаном. Из-за этого ЛКИ завершилось раньше плана.
«FAA приняло результаты расследования SpaceX, — говорится в заявлении регулятора. — В отчете основной причиной потери корабля назван отказ компонента системы подачи топлива. SpaceX разработала меры для предотвращения подобных инцидентов в будущем».
Специалисты воспроизвели неисправность диффузора на стенде и изменили конструкцию детали. Теперь, по их словам, «сжатый газ будет лучше поступать в топливный бак, а нагрузка на диффузор значительно снизится». «SpaceX может продолжить стартовые операции к десятому полету в рамках действующей лицензии», — заявило FAA, одобрив результаты расследования и дав зеленый свет на запуск Starship «по готовности».
«Следующий полет продолжит расширять возможности ускорителя Super Heavy, — сообщила SpaceX. — Планируются испытания на посадочном импульсе. Миссия будет включать отделение полезной нагрузки, а также эксперименты по возвращению верхней ступени Starship на стартовую площадку для захвата башней обслуживания».
Главные цели десятого полета Starship
Улучшение теплозащиты корабля критично для будущего программы. Как и в предыдущих испытательных полетах этого года, SpaceX установила на Starship S37 различные варианты керамических и металлических плиток. Цель — протестировать альтернативные материалы при возвращении в атмосферу. В прошлом году Starship осуществлял успешный вход и управляемое приводнение. Однако датчики фиксировали «горячие точки» (места перегрева) на нержавеющей стали после того, как от корпуса в некоторых местах во время запуска и спуска отваливались плитки.
Чтобы сделать верхнюю ступень Starship такой же многоразовой, как и ускоритель Super Heavy, нужен более эффективный теплозащитный экран. Требования к возвращению с орбиты и попыткам захвата корабля на стартовой площадке значительно перевешивают сложность посадки ускорителя. Летящий из космоса корабль нагревается сильнее, чем ускоритель, развивающий меньшую скорость.
Поэтому важнейшей целью для SpaceX в десятом полете будет сбор информации о том, насколько хорошо различные материалы теплозащиты сохраняют устойчивость при входе корабля в атмосферу. Инженеры хотят получить эти данные как можно скорее, чтобы принять решения по проектированию следующего Starship — Version 3 или Block 3, — который реально выйдет на орбиту. До сих пор все запуски намеренно завершались на скорости, чуть меньше орбитальной, что позволяло аппарату входить в атмосферу на половине витка вокруг Земли.
В принципе, после нескольких месяцев задержек успешный результат десятых ЛКИ должен открыть SpaceX путь к будущим демонстрациям, таким как отделение имитаторов космических аппаратов (макетов спутников интернет-связи нового поколения Starlink). Предполагается также получить данные о теплозащите. То и это было частью плана полета для последних трех запусков Starship, некоторые так и не достигли цели.
Планируется также провести серьезные испытания ускорителя. Но теперь массивная первая ступень не вернется на космодром, а совершит управляемое приводнение в Мексиканском заливе. Это позволит компании протестировать новые возможности ускорителя. Например, проверяя управляемость на финальном спуске с использованием другой комбинации Raptor можно будет выяснить, сможет ли Super Heavy справиться с проблемой отказа одного из трех основных посадочных двигателей.
Во время последнего испытательного полета SpaceX уже экспериментировала с новыми способами посадки ускорителя, но Super Heavy взорвался, не долетев до океана. Вероятно, это произошло из-за разрушения трубопровода подачи топлива. По словам специалистов компании, во время спуска ракета летала под большим углом, проверяя пределы своих возможностей. Похоже, эти пределы найдены, и теперь лететь так не надо будет.
У SpaceX осталось всего два корабля Starship версии 2. Затем компания перейдет к более продвинутой конфигурации версии 3, которая будет оснащена улучшенными двигателями Raptor.
«Каждый урок, полученный в ходе летных и наземных испытаний, влияет на разработку следующего поколения Starship и Super Heavy, — заявили в SpaceX. — Текущее поколение готовится к двум полётам, которые расширят возможности корабля и приблизят нас к созданию полностью многоразовых и надежных ракет».
Илон Маск ранее уже показал обновленную версию Starship Version 3. Рассказали, какими возможностями она обладает.
