И причина этого совершенно идиотская.
Десятый испытательный полёт Starship вот-вот должен был состояться — или должен был, пока вторая ступень, предназначенная для этого запуска (Starship 37), катастрофически не взорвалась во время заправки топливом для статических огневых испытаний, что полностью уничтожило аппарат. Хотя это крайне позорный инцидент, особенно он стал ударом для тех, кто вдохновлён марсианскими амбициями Маска. Видите ли, окно для запуска на Марс открывается лишь раз примерно в два года, когда орбиты Земли и Марса максимально сближаются. Следующее такое окно — в 2026 году, и именно тогда Маск планировал отправить Starship на Марс. Однако из-за этой катастрофической задержки, наложившейся на череду предыдущих неудач, этого просто не произойдёт. Таким образом, SpaceX не сможет добраться до Марса до конца 2028 года — в лучшем случае. И это ещё не вся история. Этот провал подчёркивает серьёзную проблему в концепции Starship, которая может не позволить ему когда-либо достичь Красной планеты или даже Луны.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos
Итак, что же вызвало взрыв?
Согласно первоначальному анализу SpaceX, причиной стала неисправность резервуара COPV (композитного баллона, обмотанного волокном), содержащего азот. Сжатый азот используется для продувки топливных линий, чтобы предотвратить случайные взрывы, поскольку он является инертным газом. Это практически то же самое, что произошло с OceanGate. Похоже, композит не выдержал даже проектной нагрузки, что привело к разгерметизации резервуаров, прорыву топливных линий, по которым заправлялся Starship жидким метаном и кислородом, и в итоге — к гигантскому взрыву.
Такого просто не должно было произойти. Космическая индустрия использует COPV уже десятилетиями. Как шаттл NASA, так и ракета SLS широко применяли такие резервуары, поскольку они существенно легче металлических. И NASA никогда не сталкивалось с их отказом. Почему? Потому что они умеют точно собирать свои ракеты, надёжно обеспечивая допустимое давление, и умеют проверять резервуары на дефекты. Очевидно, что SpaceX не справилась ни с тем, ни с другим. Я подозреваю, что резервуар COPV имел дефект, который они не заметили, а температурный шок от заправки криогенным топливом вызвал его разрушение.
Появились слухи, что SpaceX может заменить COPV на металлические резервуары — но этого не будет. У Starship уже есть серьёзные проблемы с полезной нагрузкой и структурной прочностью, и замена столь важного компонента на гораздо более тяжёлый лишь усугубит обе проблемы. Нет, SpaceX придётся устранить эту неисправность. А учитывая, что бюджет на разработку Starship, вероятно, стремительно иссякает (подробнее об этом здесь), это может быть крайне затруднительно.
Но на самом деле проблема, мешающая полёту на Марс, совсем в другом.
Чтобы Starship добрался до Марса, его необходимо дозаправить на орбите. SpaceX собирается осуществлять это с помощью других Starship, которые будут запускаться, стыковаться с марсианским кораблём и передавать криогенное топливо. С учётом нынешней колоссальной недогрузки, которую вряд ли получится устранить в ближайшее время, потребуется как минимум 33 миссии-дозаправки, прежде чем Starship сможет отправиться к Марсу (подробнее об этом здесь).
В этом сценарии масса проблем. Во-первых, при текущем темпе запусков Starship процесс дозаправки занял бы около восьми лет, а двигатели корабля вряд ли переживут восемь лет в суровых условиях низкой околоземной орбиты. Однако главная опасность — риск катастрофической аварии во время дозаправки, способной сорвать всю миссию.
Было осуществлено девять запусков Starship, каждый из которых предварялся статическими огневыми испытаниями — то есть заправка происходила около 18 раз, и на 19-й произошёл взрыв. Это говорит о том, что при сохранении текущего положения вероятность катастрофической неудачи при каждой заправке — около 5%.
Можно подумать, что SpaceX наверняка решит эту проблему. Но это вовсе не гарантировано. Седьмой и восьмой тестовые полёты Starship провалились по той же причине: утечка топлива. Они были первыми полётами версии Starship V2, специально разработанной с более прочными топливными трубопроводами для устранения прежних проблем (подробнее здесь). Так что вовсе не факт, что SpaceX сможет или захочет устранить эти неполадки.
Как я уже упомянул, для марсианской миссии потребуется 33 орбитальные заправки с помощью криогенной передачи топлива от других Starship. Такого не делал никто и никогда. И на то есть причина — это безумно сложно! Огромные перепады температур между участками, освещёнными Солнцем, и теми, что находятся в тени, вызывают экстремальные деформации и напряжения в компонентах, из-за чего они перестают функционировать или не могут состыковаться. Вакуум и отсутствие гравитации дополнительно осложняют контроль давления. Попытка создать герметичное соединение, способное передавать тонны криогенного топлива под высоким давлением без утечек, потери давления или отказов — почти невозможно.
Учитывая это, уровень неудач при дозаправке на орбите почти наверняка будет выше, чем на Земле.
Но давайте предположим крайне оптимистичный сценарий, что частота отказов на орбите такая же, как при наземной заправке — 5%. Что тогда?
Марсианский Starship потребуется заправить перед стартом и затем 33 раза на орбите — всего 34 критически важных заправки. Если заправка взорвётся на Земле, это просто задержит миссию, но не сорвёт её. Каждая заправка имеет 5% шанс на провал. Вероятность того, что все 34 заправки пройдут успешно, составляет всего 17.4%.
Иными словами, у миссии Starship на Марс 82.6% шанс закончиться взрывом, причём гораздо ближе к Земле, чем к Марсу.
Так что даже если Маску чудом удастся добиться работоспособности Starship и вывести полезную нагрузку на орбиту, проблема дозаправки делает марсианскую миссию — а значит и лунную — практически невозможной.
Конечно, мои расчёты весьма приблизительны. Объём данных, на которых основана цифра 5%, слишком мал для надёжной статистики, и здесь сделано множество допущений (например, что Starship вообще сможет добраться до орбиты), так что не стоит воспринимать это буквально. Однако, как я уже отметил, вероятность неудачи при орбитальной дозаправке выше, поскольку возможных точек отказа больше, а системы подвергаются значительно большему стрессу. Так что, возможно, 5% — это ещё слишком оптимистично.
Для сравнения: NASA никогда не сталкивалось с катастрофическими отказами при наземной заправке за всю свою историю. Тот факт, что у SpaceX уже был хотя бы один такой случай, говорит о серьёзной ненадёжности их топливных систем и процессов даже в идеальных условиях. Если они не могут справиться с этим, то в условиях орбиты уровень катастрофических неудач точно будет выше 5%.
Есть простое решение: операционная избыточность. Это внедрение таких систем и процессов, которые позволяют обнаруживать, устранять или смягчать потенциальные отказы. Например, NASA применяет рентгеновскую проверку, испытания на разрыв и акустические тесты, чтобы убедиться в надёжности резервуаров COPV. Совокупно эти тесты снижают риск использования дефектного резервуара практически до нуля.
Но Маск, похоже, принципиально против операционной избыточности. Автопилот Tesla FSD использует только камеры, игнорируя промышленный стандарт, включающий лидары, радары и ультразвук — всё это обеспечивает избыточность восприятия. Посадка Starship также не имеет избыточности: обычные аппараты используют парашюты и запасные парашюты, особенно при перевозке людей. Starship же должен сажать экипаж, полагаясь исключительно на тормозные двигатели — если они откажут, экипаж погибнет. Даже посадки ускорителей Falcon 9 всё ещё страдают от отсутствия резервных систем — примерно 3% таких посадок заканчиваются неудачей.
Игнорировать избыточность в условиях высокого риска — чрезвычайно опасно. Советский Союз наглядно продемонстрировал это на примере Чернобыля. В условиях ограниченного бюджета они отказались от дорогостоящей избыточности, вроде бетонных оболочек и правильных конструкций управляющих стержней. Итог известен всем. Маск и его «кремниевая» философия «работать налегке» и «действовать быстро, ломая всё» — это то же самое мышление. Он выбрасывает избыточность ради видимости инноваций. Это уже стоило ему Starship 37 — и в будущем будет стоить SpaceX куда больше. К сожалению, с учётом того, что бюджет на Starship практически исчерпан (SpaceX привлекла $10 миллиардов и почти всё уже потрачено на эти испытания), возможно, для Маска уже слишком поздно, чтобы всё исправить.
Вот почему Марс ускользает у Маска сквозь пальцы: он не понимает одного базового принципа инженерии, который остальной мир усвоил ещё 39 лет назад.