Думаю, многие посмотрели видео, как первая ступень ракетоносителя Starship (Super Heavy), компании SpaceX Илона Маска возвращается обратно на стартовый стол. Великое достижение американской космической отрасли, хоть и частной.
Но к этому проекту есть много вопросов. Давайте разбираться. Что такое первая ступень Super Heavy?
Длина ступени 71 м при диаметре 9 м. Стартовая масса 3600 т. Это сверхтяжелый многоразовый ракетный ускоритель. Маск заявил, что Starship с этой ступенью сможет поднимать грузы от 160 т до 200 т. На ступени установлены 33 двигателя Raptor (собственная разработка SpaceX).
Достаточно странная схема работы этой батареи двигателей:
После старта двигатели работают в течение 169 секунд, после чего 30 двигателей выключаются, оставляя только три центральных двигателя с тягой 50 %. Примерно через 6 минут после старта 13 двигателей снова запускаются для выполнения посадочного манёвра, и ракета-носитель подхватывается парой механических рычагов башни-манипулятора «Mechazilla».
Старт происходил с частного космодрома Starbase в Бока-Чика, Техас. Возврат Super Heavy происходил примерно по той же траектории, что и вторая ступень ракетоносителя Falcon 9.
Хотя, в первоначальной схеме Falcon 9 приводнялась на платформу в океане. Это и логично, ракета не летит вертикально вверх, а поднимается под углом и за время полета оказывается далеко от стартовой площадки (за 620 кмот места старта). Чтобы ступень Falcon 9 и Super Heavy вернулись на место старта, они не должны далеко улететь или делать маневр, включая двигатели и тратя топливо. Об этой странном решении поговорим ниже.
Для начала посмотрим короткое видео старта Starship и возвращения первой ступени Super Heavy
Видно, что с первых секунд старта ракета имеет наклон, т.е. с таким тангажом она точно за время полета ракеты и работы первой ступени окажется за сотни километров от стартовой площадки. По описанию работы ступени, она после отделения от нее второй ступени, делает петлю и возвращается по обратной баллистической траектории. Для этого, ступени нужно подняться еще выше и израсходовать много топлива.
Перед самим приземлением включается часть двигателей для торможения. При этом в ракетоносителе для такого маневра и подлета должен оставаться запас топливо. Его нужно больше, чем в одноразовом разгонном блоке, ракета должна иметь большую массу и большую тягу. Это неэффективно с точки зрения стоимости вывода 1 кг груза на орбиту.
Но в SpaceX утверждают, что т.к. Super Heavy многоразовая, то запуск грузов будет происходить дешевле и быстрее. Но что делают с таким разгонным блоком перед вторым стартом. Его обследуют и дефектуют, т.к. многие узлы двигателей и механизмов поворота двигателей (и сами двигатели) подвергаются высоким температурам и перегрузкам. Посмотрите на видео, как пламя от работы двигателей попадает внутрь отсеков с двигателями.
Достаточно вспомнить, что делали с двигателем челноков Space Shuttle. Их снимали и по-сути, разбирали для дефектовки. Поэтому эта программа NASA была слишком дорогой и ее закрыли. Дешевле использовать одноразовые ракетоносители. Интересно, делают ли в SpaceX обследование каждого узла Super Heavy. Или там умеют это делать без разбора ракеты?
Проще и дешевле делать недорогие одноразовые ракеты, как наши «Союзы», чем пытаться возвращать металл, который нужно обследовать перед следующим стартом.
Далее. Точность возвращения на стартовую площадку у Super Heavy должна быть феноменальной, чуть ли не с погрешностью в 1 см. Старт и посадка должны происходить в абсолютно безветряннюю погоду. Ошибка в работе двигателей или внезапно появившийся боковой ветер могут привести к повреждению конструкции Mechazilla и даже к потере стартового комплекса и самой Super Heavy. Восстановление стартового комплекса может затормозить космическую программу, особенно пилотируемую.
Это больше похоже на какое-то шоу для американцев и всего мира. Есть вообще мнение, что возвращение Super Heavy – это компьютерная графика. Видео от Леонида Коновалова (канал Кинооператор рассказывает).
Если допустить, что это так, то зачем Маску понадобилось идти на такой шаг? Стремление показать величие США в космической отрасли? Как и во время лунной программы Аполлон? Ладно, раньше США конкурировали в космосе с СССР. Но зачем это делать сейчас? Версия смелая и требует изучения.
Если кто-то найдет видео частной съемки возвращения Super Heavy – напишите в комментариях.