В этой статье я бы хотел обобщить всё что мы знаем о ракете Илона Маска Starship, рассказать о её будущем, а также подвести промежуточные итоги после первых трёх тестовых полётов.
Starship представляет собой полностью многоразовую ракету сверх тяжёлого класса, состоящую из двух ступеней: первой Super Heavy (Booster) и второй Starship (Ship, SN). После третьего тестового полёта, произошедшего в марте 2024 года, Starship без угрызения совести можно назвать самой большой и мощной ракетой в истории. В состыкованном состоянии высота первой версии ракеты составляет умопомрачительные 120 метров при диаметре равном 9 метрам для обеих ступеней. К слову, ближайшими конкурентами по размеру в истории, являются американская ракета Сатурн-V (Доставившая первого человека на Луну) с высотой равно 110 метром, а так же советский ракета-носитель Н-1 с высотой превышающую 105 метров.
Но ракета SpaceX во многом отличается от всех своих предшественников, при этом сам Маск честно заявлял, что черпал идти с той же Н-1 и других ракет и прототипов тех лет.
Одним из основных отличий хочу выделить сам подход к её созданию. SpaceX в первую очередь является частной компанией, и возможность получать прибыль от своих проектов стоит на первом месте. Starship изначально проектировался с целью быть способным вывести на орбиту почти любую полезную нагрузку, которую посчитает нужным заказчик. Несмотря на то, что для публики Илон Маск заявлял, что первостепенной задачей его ракеты будет доставка людей на Марс, всё таки стоит понимать, что реализация данной идеи - вопрос явно не ближайшего будущего. При этом,не смотря на общий поток критики в адрес Маска, Starship, не побоюсь этого слова, является одним из величайших продуктов инженерной мысли в истории.
Давайте более подробно погрузимся в технические особенности Starship и посмотрим в чём заключается его уникальность.
Главным коньком ракета-носителей SpaceX является их многаразовость. И этот случай не исключение. Обе ступени ракеты, по сути, являются абсолютно отдельными аппаратами, каждый из которых способен к абсолютно автономной работе.
Как было сказано выше, рентабельность запусков своих ракет для SpaceX стоит на первом месте. И почти очевидно, что делать ракету подобных размеров одноразовой крайне дорого. В случае же с многократным переиспользованием цена существенно снижается, что уже на практике доказала другая ракета SpaceX - Falcon9. А снижение цены в свою очередь способствует увеличению количества контрактов на запуски для SpaceX, что и является их главной целью.
По заявлению компании, один запуск Starship не должен превышать по стоимости 2 миллионов долларов, что для космической индустрии сущие копейки.
В купе с этим хочу подметить очень важную деталь, что абсолютно вся ракета строится в цехах SpaceX, что тоже способствует снижению центы, так как все комплектующие компания делает сама.
Рассказ о технических особенностях ракета-носителя хотелось бы начать с главной конфетки,а именно с её двигателей. Raptor.
Raptor - это двигатели нового поколения,использующие в качестве топливной пары жидкий кислород и метан. Всего на обеих ступенях Starship сумарно расположенно 39 двигателей из которых 33 находятся на первой и 6 на второй ступенях соотвественно.
На данном изображении мы можем лицезреть произведение двигательного искусства в чистом виде. И да, это два одинаковых двигателя одной модели, но с одним различием. Меньший двигатель предназначается для работы внутри атмосферы, а больший двигатель для работы корабля в вакууме. На первой ступени все 33 двигателя являются атмосферными, а на второй ступени 3 атмосферных и 3 вакуумных двигателя.
Каждый отдельный двигателя «Raptor I» способен производить тягу, равную 269 Тс.
В совокупности же первая ступень способна производить тягу, равную 75 315 кН или 7680 Тс.
Важно заметить, что на первой ступени двигатели разбиты на кольца.
Внешнее кольцо включает в себе 22 двигателя Raptor постоянной тяги. Внутренние же 13 двигателей имеют возможность изменять вектор тяги, что позволяет Super Heavy выполнять манёвры по возвращению на Землю.
В случае со второй ступенью мы видим три неподвижных больших вакуумных Raptor по бокам и три подвижных двигателя уровня моря в центре ступени.
На последнем выступлении СЕО SpaceX Илон Маск продемонстрировал внешний вид и характеристики будущих версий двигателей Raptor. Как мы можем видеть, с каждой моделью внешний вид двигателя становится лаконичнее, избавляясь от нагромождения трубок и внешних систем, которые перекочуют во внутрь корпуса. но несмотря на внешние «упрощениях» тяга и надёжность значительно вырастут.
От двигателей плавно переходим к более подробному рассказу о каждой из двух ступеней по отдельности.
Важно сказать, что все характеристики,приведеные в статье, являются достоверными.для первой версии Starship.
Всё на том же выступлении Маск по мимо двигателей показал и будущие версии Starship V2 и V3. Если вторая версия не сильно отличается от нынешней модели, то третья абсолютно поражает. Суммарная высота ракета-носителя увеличится со 120 метров до умопомрачительных 150. При этом на вторую ступень к нынешним 6 двигателям добавится ещё 3 вакуумных гиганта «Raptor Vac». Общая масса полезной нагрузки, которую будет способен вывести Starship V3, составит 200 тонн, что почти 50% от текущего веса МКС.
Super Heavy (Booster)
Первая ступень представляет собой 70 метровый бак с топливом, главной задачей которого является вывести вторую ступень на оптимальную высоту с последующим возвратом на Землю.
Многие задаются вопросом касательно четырёх решеток, расположенных в верхней части ступени. Данные механизмы представляют собой аэродинамические рули, благодаря которым Super Heavy способна резко менять свою ориентация в пространстве, а так же стабилизировать своё положения при взлете и посадке.
Первая ступень вмещает в себя 3300 т топлива, в составе которого в качестве горючего выступает жидкий метан, а в качестве окислителя - жидкий кислород.
Ступень рассчитана на суммарные 330 секунд работы во время старта.
Starship он же Ship, SN.
Вторая ступень представляется собой многофункциональный "космический корабль" длинна которого составляет 50 метров. По идеи Spacex, вторая ступень должна быть много функциональной, и на её базе в последствии будут строится модификации для пилотируемых полётов, а также для вывода крупногабаритного груза на орбиты Земли, Луны, Марса и других тел Солнечной системы.
Starship оснащён двумя парами закрылков для маневрирования и стабилизации при обратном входе в атмосферу Земли и в последствии Марса.
Помимо этого, с одно стороны ступень покрывают специальными чёрными плитками, имеющими форму шестиугольников. Данное покрытие выступает тепловым щитом для того, что бы позволять кораблю безболезненно входить в плотные слои атмосферы и не разрушаться от высоких температур.
В 2027 году одна из модификаций Starship под кодовым названием Starship HLS доставит людей на поверхность луны в ходе миссии «Артемида-3».
Теперь кратко пробежимся по всем трём тестовым полётам Starship.
IFT-1
20 апреля 2023 года состоялось первое лётное испытания Стака. Booster 7 и Sn 24.
В момент старта из за отсутствие системы подавления вибраций обломки стартового стола повредили часть двигателей Raptor первой ступени Starship, что привело к их отказу. Спустя 3 минуты и 57 секунд в точке Max Q аварийная система прекращения полёта взорвала летательный аппарат.
IFT-2.
Спустя 8 месяцев, 18 ноября 2023 года, второй стак, включающий в себя Booster 9 и Sn 25,стартовал с доработанного стартового стола и успешно запустил все 33 двигателя Raptor первой ступени. Во время T2. 40 звездолет произвёл огненное разделение ступеней, после которого во время манёвра по возврату на Землю Booster 9 взорвался спустя несколько секунд после разделения.
Sn25 продолжил полёт, но спустя 5 минут связь была потеряна, и было принята решения активировать систему прерывания полёта. Общее время теста составило 8 минут 5 секунд.
IFT-3
Спустя ещё 4 месяца, 14 марта 2024 года,стартовал на данный момент последний стак из Booster 10 и Sn28. Во время старта первая ступень сработала идеально. все 33 двигателя Raptor успешно зажглись и Т работали запланированное время до расстыковки ступеней в T2: 40, в результате которого Booster 10 успешно отделился,совершил манёвр возврата и приступил к снижению, но из за проблем с включением нескольких двигателей при посадке ступень произвела разборку на высоте 400 метров над уровнем моря.
В это же время Sn28 успешно вышел на запланированную орбиту, провёл ряд тестов в невесомости и в последствии начал обратный вход в атмосферу для мягкой посадки в океан. Из - за неизвестных причин во время входа Sn28 начал закручиваться, что привело к неправильной ориентации с последующей потерей связи. на высоте около 60 километров над уровнем моря.
Продолжительность полёта составила 49 минут и 35 секунд.
Динамика разработки Starship поражает. Менеечем за год с момента первого в истории полёта Spacex вышли почти на полностью готовый прототип. Даже не смотря на некоторые проблемы, выявленные во время "IFT-3" я с уверенностью могу сказать, что до осени 2024 года мы получим полностью отлаженную и готовую ракету для выполнения первых коммерческих заказов.
По заявлениям, в ближайшие 3-4 недели мы увидим четвёртое лётное испытание самой большой ракеты в истории. И я уверен почти на 100, что в этот раз Spacex удастся посадить как Super Heavy, так и Starship.
Важно понимать, что на данный момент Straship находится только на стадии разработки, и, скорее всего, финальный ракета-носитель будет отличатся от нынешних образцов.
Мы имеем дело с очень амбициозным проектом,над которым работает великолепная команда учёных и инженеров. Проектом, который в теории позволит вывести освоение космоса на совершенно другой уровень.