Starship: от хоппера до ловли ускорителя. Процесс посадки.

11 января должен состоятся уже седьмой запуск сверхтяжёлой РН «Starship». Давайте сегодня взглянем на историю всех запусков различных прототипов, а также на процесс их испытания.

Starhopper:

Это самый первый прототип системы. По-сути представлял из себя бак с посадочными опорами и одним двигателем Raptor Centre (с отклоняемым соплом).

Совершил 3 прыжка и 1 прожиг (по мнению Маска хоппер подскочил на 30 см):

1. 3 апреля 2019 года. Длительность — 3 секунды. Высота ~30 см (на кадрах трансляции не видно).
2. 5 апреля 2019 года. Длительность — 5 секунд. Высота — 1 метр (предел «привязи»).
3. 25 июля 2019 года. Длительность — 22 секунды. Высота — 20 метров. Первый «свободный» прыжок. Двигатель Raptor SN2 отработал штатно.
4. 27 августа 2019 года. Длительность — 1 минута. Высота — 160 метров. Двигатель Raptor SN6.

Starship SN4 — SN6:

Всего было осуществлено 2 прыжка на 150 метров. Прототип SN4 взорвался после огневых испытаний. SN2 и SN3 разорвались во время криотестов.

1. 4 августа 2020 года. SN5 совершил прыжок с двигателем SN27 на высоту 150 метров и успешно сел на другой конец площадки. Вместо обтекателя — имитатор массы.
2. 3 сентября 2020 года. SN6 совершил прыжок, аналогичный SN5. Двигатель — SN29.

SN5 поместили на суборбитальный стартовый стол.

Starship SN8 — SN19:

После успеха предыдущих прыжков была начата сборка очередных прототипов. На этот раз это были полноценные корабли, с тремя двигателями и аэродинамическими поверхностями для управления ориентацией.

1. 9 декабря 2020 года. SN8 с тремя двигателями Raptor стартовал с суборбитального стартового стола. Отключение двигателей и переворот в горизонтальное положение произошли штатно. Через 6 минут 32 секунды 2 двигателя зажглись для обратного переворота в вертикальное положение. Внезапное падение давление в метановом баке привело к уменьшению калачи топлива и жёсткой посадке. Прототип взорвался сразу после контакта с площадкой. Высота прыжка составил 12.5 км.
2. 2 февраля 2021 года. SN9 совершил аналогичный прыжок, но не успел перевернуться из-за отказавшего двигателя, и взорвался при ударе боком об площадку. Все дальнейшие прыжки совершались на 10 км.
3. 3 марта 2021 года. SN10 совершил успешные взлёт и посадку, однако взорвался из-за пожара, через 8 минут после посадки.
4. 30 марта 2021 года. SN11 взорвался во время запуска неисправного двигателя для манёвра вертикализации.
5. 5 мая 2021 года. SN15 совершил полностью успешный прыжок на 10 км.

Прототипы SN17 — SN19 не были собраны, а SN16 никогда не летал.

Производство Шипов на данный момент.

Starship S20 — S32:

S20 стал первым полностью готовым, для запуска системы, кораблём. В IFT-1 он должен был отправится вместе с BN4 (Booster №4). Был списан, после создания Raptor-2. В данный момент находится на Rocket Garden. S22 и S23 были не достроены, а в дальнейшем списаны.

1. S24 — первый лётный прототип. Был уничтожен вместе с бустером во время первого полёта на высоте 39 км. Причина — многочисленные отказы двигателей бустера, потеря связи с ним и пожар в двигательном отсеке.
2. S25 — второй летавший прототип. В IFT-2 успешно отделился от SuperHeavy B9, но был подорван системой прекращения полёта (FTS).
3. S26 и S27 — тестовые баки без крыльев и двигателей. Прошли множество испытаний. Отправлены в распил в октябре-ноябре прошлого года. Причина — ненужность, необходимость в сводном месте в Rocket Garden.
4. S28 — совершил IFT-3 вместе с B10. Во время полёта потерял ориентацию, в результате чего вошёл в атмосферу не под правильным углом. Это привел к перегреву и потери корабля. Также он входил в атмосферу с частично открытым люком ПН, из-за заклинивания механизма.
5. S29 — первый шип, переживший вход в атмосферу, в ходе IFT-4. Несмотря на сильный прогар верхнего руля смог успешно приводнится в индийском океане.
6. S30 — в ходе IFT-5 прогара крыльев почти не было, а шип также успешно совершил посадку в индийском океане. Запускался на «легендарном» В12.
7. S31 — последний собранный корабль v1. В ходе эксперимента с него сняли 1700 плиток. Также был выбран более крутой угол входа в атмосферу. Осуществил посадку днём. Впервые перезапустил Raptor в вакууме.
8. S32 — недособранный корабль v1. На данный момент списан вы пользу v2.
9. S33 — первый корабль v2. Имеет смещённые крылья, для избежания их прогара. Должен быть запущен 11 января в IFT-7.

S29 перед запуском IFT-4. Представитель v1.

Бустеры:

За всё время было собрано несколько полноценных ускорителей и несколько тестовых баков.

1. BN1 — первый прототип ускорителя. Не предназначался для испытаний. Списан 30 марта 2021 года.
2. BN2.1 — второй прототип. Являлся тестовым баком для проверки прочности сварных соединений по давлением при низких температурах. 18 июня 2021 года прошёл испытание с использованием гидравлических имитаторов тяги трёх двигателей.
3. B3 — предназначался для наземных испытаний. Прошёл два теста на прочность соединений (одно «обычное», второе криогенное). 19 июля 2021 года прошёл испытание с зажиганием трёх Рапторов. Предполагалось аналогичное испытание, но с девятью работающими двигателями.
4. B4 готовился для первого полёта системы вместе с S20. Являлся представителем бустера v0.5, так как вмещал только 29 двигателей Raptor-1. 6 августа 2021 года была произвела первая стыковка с S20. Списан в пользу B7/S20.
5. B5 — испытания не производились.
6. B6 был преобразован в тестовый бак B6.1, который был разрушен во время теста FTS.

B7 — B16:

Полноценные бустеры версии-1.

1. B7 — осуществил IFT-1 20 апреля 2023 года. Был разрушен системой FTS из-за многочисленных проблем с бустером.
2. B8 — должен был полететь в IFT-2. Также как и В7 не имел HSR (Hotstage Ring). Списан и распилен.
3. В9 — запущен 18 ноября 2023 года в IFT-2. Взорвался сразу после манёвра BoostBack Burn. Первый бустер, на котором было установлено HSR.
4. В10 — вместе с S28 осуществил третий полёт системы Starship 14 марта 2024 года. Был подорван системой FTS во время Landing burn (посадочное зажигание), из-за отказа большинства двигателей (запустилось всего 3).
5. B11 — 6 июня 2024 года, в ходе IFT-4 успешно приводнился в Мексиканском заливе, с точность 5 мм. В момент посадки руки Мехазиллы сомкнулись, производя виртуальный захват.
6. В12 — 13 октября 2024 года стал первым пойманным бустером. На данный момент находится в Rocket Garden. По последним данным, двигатель R314 будет повторно запущен на В14.
7. В13 — летал в IFT-6 20 ноября 2024 ноля, в котором планировалась его ловля. В итоге приводился в 30 км от берега в Мексиканском заливе. Причина отмена ловли — поломка антенны на башне обслуживания (Мехазилле).
8. В14 — на данный момент находится на OLM-A, в ожидании S33. На неделе проходил тест управления рулями, по итогу которого с него временно сняли HSR (вероятно для обслуживания рулей). Запуск перенесён на 11 января.
9. В14.1 — тестовый бак. На нём проходили тесты захватов перед IFT-5 и ловлей В12. Как я думаю, это верхняя часть бывшего В8.
10. В15 — в процессе сборки. Находится в MegaBay. После IFT-7 должен отправится на криотесты.
11. В16 — в процессе сборки. Также находится в MegaBay. Раньше предполагалось, что В16 станет ускорителей второй версии. На данный момент это не так. Бустеры второй версии начнутся скорее всего с В18.

Производство бустеров на данный момент.

Повторное использование:

Теоретически повторное использование (реюз) может начаться уже с В16.

IFT-7:

Должен состоятся не раньше 13 января 2025 года. Запуск предполагает ловлю В14 и первый полёт второй версии корабля.

Вывод полезной нагрузки:

На сегодняшний день Starship не вышел на орбиту и не выводил какую-либо ПН. В IFT-7 впервые будет запущено 10 массо-габаритных макета StarLink-3. Они, как и шип будут двигаться по суборбитальной траектории. Этот запуск позволит испытать механизмы раскрытия/закрытия отсека ПН и выпуска спутников через PEZ Dispanser.

В будущем Starship v2 сможет выводить до 150 тонн в одноразовом и 80-100 тонн в многоразовом варианте.

Технология испытания собранных прототипов:

После сборки того, или иного корабля/бустера, он должен пройти серию испытаний, что бы отправится в полёт.

1. Прочность соединений. Дабы убедится, что все соединения герметичны, ещё на этапе сборки различные элементы (особенно баки) проходят тесты на наддув газообразным азотом.
2. Криотесты. Первым дело после сборки прототип отправляется на проверку способности выдерживать криогенное топливо (СН4 — -180°; О2 — -200°). Как правило баки заполняют жидким азотом (-200°).
3. Spin Prime. После установки двигателей на ускоритель/корабль, они отправляются на стартовый стол (бустер), или на площадку Мэссей (корабль). Сущность Spin Prime состоит в том, что топливо из баков прогоняют через двигатели, но без зажигания. Это нужно для проверки герметичности всех трубопроводов.
4. Static Fire. Финальная стадия испытаний. Как следует из названия, на этом этапе происходят зажигание и полноценная работа всех/нескольких двигателей.

Помимо вышеперечисленных пунктов, имеются также отдельные производственные тесты на брак и прочность металла.

Криотест В14. Декабрь 2024 года.

Посадка ускорителя:

Теперь давайте вернёмся к тому, как ускоритель возвращается на стартовую площадку.

1. Через 2 минуты 42 секунды после старта происходит горячее разделение ускорителя и корабля. «Горячее», потому что сначала корабль запускает свои двигатели и только потом ускоритель отделяется.
2. Сразу после отделения бустер разворачивается на ~120°, тем самым гася горизонтальную скорость и поднимая апоцентр (высшую точку орбиты) до ~97 км.
3. После boostback burn (ббб) бустер разворачивается двигателями против движения (на 180° от положения во время ббб).
4. На высоте ~1 км происходит финальное торможение — landing burn. Зажигаются центральные 13 двигателей, а через несколько секунд работать остаются только 3. Также происходит нацеливание на механические захваты.
5. Дальше происходит сам захват бустера захватами Chopsticks.
6. Прекращение посадки (abort catch) происходит во время ббб.

Коллаж из фото, сделанных во время IFT-5.

Ну а на этом у меня всё. Спасибо за прочтение.