Да, в некотором смысле…?
У меня есть некая репутация «ненавистника Elon Musk». И это действительно так — я ненавижу любого эгоцентричного, маниакального олигарха, у которого явно есть проблема с клептоманией. Сейчас нужно быть слегка бредовым, чтобы не видеть это. Но я не принципиально против продуктов Маска, потому что они на самом деле не «его». Ракета Falcon 9 и автомобиль Tesla Model 3 — великолепны, даже если они не такие технологические прорывы, как Маск любит заявлять. Однако называть эти проекты «проектами Маска» — значит делать плохую службу тем инженерам и техникам, которые реально трудились, чтобы их реализовать. Так что, что касается последнего тест-полёта Starship, давайте попытаемся сделать невозможное: отделить искусство от художника и, может быть, дать этим инженерам достойную оценку. Был ли это успех? Сдвинуло ли оно проект вперёд?
«История в деталях» — телеграм канал для тех, кто любит видеть прошлое без прикрас, через неожиданные факты и забытые мелочи. Погружайтесь в историю так, как будто вы там были. Подписывайтесь!
Что ж — этот тест-полет, похоже, прошёл очень хорошо.
Во-первых, усилитель первой ступени (Super Heavy Booster, SHB), который они использовали — B15 — ранее участвовал в тест-полетe №8. B15 прошёл серьёзную реконструкцию после своего первого полёта: с 8 марта по 5 сентября этого года, прежде чем выполнить этот тест-полет. Во время полёта он сработал безукоризненно: вывел Starship вверх и в сторону, произвёл корректное разделение и затем осуществил контролируемое приводнение (splashdown) в Мексиканском заливе. Были опробованы новые манёвры посадки, которые могут сэкономить массу за счёт уменьшения количества топлива, необходимого для посадки, и поскольку приводнение прошло успешно — эти манёвры, по-видимому, прошли гладко. Это не первый раз, когда SpaceX реиспользовала SHB (так же делали при тест-полёте №9), но это первый раз, когда она успешно была реиспользована — что является огромным рубежом.
Как и в предыдущих миссиях, это был суборбитальный полёт, но в отличие от предыдущего теста Starship удерживал суборбитальную скорость и не достиг орбитальной — примерно на 1 000 миль-в час недосчитался. Тем не менее он выполнил все поставленные задачи. Он доставил 16-тонную макетную нагрузку, провёл перезапуск двигателя в космосе, возвращение и контролируемое приводнение в Индийском океане. Как и с SHB, SpaceX тестировала эффекты отсутствующих плиток теплозащиты в стратегических местах и «динамический манёвр крена» с Starship — и так как он добрался до места приводнения, это, по-видимому, прошло очень хорошо.
Как миссия — спросить больше сложно. Я искренне имею в виду, что инженеры и команда, работавшие над Starship, должны быть невероятно горды тем, чего они здесь достигли. С этой точки зрения проект — успешен.
Но, увы, Starship — это не просто инженерный эксперимент. Он должен работать в реальном мире и быть реально жизнеспособной ракетоносной системой. С этой точки зрения проект назвать успешным нельзя. Позвольте объяснить.
Нагрузка
Нагрузка слишком мала. Ракета Falcon 9 может вывести существенно больше, чем 16 тонн на орбиту, и её затраты на запуск и время оборота — лишь доли от того, что будет у Starship, даже если они решат вопрос полной повторной многоразовости. Чтобы Starship имел экономический смысл или был жизнеспособным носителем — и даже больше, чтобы справляться с комплексными миссиями, которые финансировали его разработку — он должен выводить 100 тонн, если не 150 тонн на орбиту, особенно когда под вопросом его надёжность (об этом далее).
Но увеличение полезной нагрузки ракеты — нелёгкое дело, особенно для той, которая также использует ракетные двигатели для посадки. Видите ли: чтобы вывести больше массы, вам нужно больше топлива. Но это топливо имеет массу, значит вы нуждаетесь в ещё большей массе топлива для его запуска. Это известно как «уравнение ракеты», и оно означает, что чтобы увеличить нагрузку, нужно экспоненциально больше топлива. У Starship эта проблема дважды: он также использует двигатели, чтобы замедлиться при посадке. Да, верно, что он предварительно сбрасывает большую часть нагрузки до посадки, так что большая нагрузка не обязательно сразу означает больше топлива для посадки. Но это не учитывает тот факт, что ракета, вероятно, потребует больше структурных опор для удержания большей нагрузки — а это добавит массу — или тот факт, что многие из миссий, для которых его заказывали, например у NASA (программа Artemis), требуют, чтобы он приземлялся с существенно большей, чем 16 тонн, нагрузкой на борту и к тому же с экипажем!
Если SpaceX увеличит тягу и удельный импульс двигателей Starship (а это безумно трудно) и сделает его носить существенно больше топлива, они могли бы увеличить эту нагрузку на несколько процентов. Но увеличивать её более чем на 100% — почти невозможно.
Тем не менее, я слышу защитников Маска, утверждающих, что SpaceX якобы ещё не использует полную нагрузку, по этой причине нагрузка такая низкая, а не потому, что у Starship есть проблема с нагрузкой. Но это неправда.
Во время тест-полетов ракеты обычно используют тестовую нагрузку около половины своего максимума для целевой орбиты. Например, Blue Origin’s New Glenn использовала 25 тонн тестовой нагрузки в своём первом полёте на низкую околоземную орбиту (LEO), а её теоретический максимум — 45 тонн.
Изначально не планировалось, что будет «поколения» Starship. Маск ожидал, что он сразу сможет выводить более 100 тонн на LEO, что значит — тестовые нагрузки должны были быть по 50 тонн. Но затем Маск объявил, что у них есть проблемы с тягой, что не удивительно, поскольку цифры, которые он называл, казались выдуманными, и на деле у него была нагрузка на LEO более похожая на 45 тонн. Однако первые тест-полеты вообще не имели полезной нагрузки.
SpaceX пришлось полностью переработать конструкцию с «Gen 2» Starship, чтобы даже начать выводить тестовую нагрузку на орбиту. Опять же, Маск заявлял, что второе поколение может выводить 100 тонн на LEO, но все тестовые нагрузки составляли около 15 тонн. В последние месяцы это пересмотрели, и теперь Gen 2 Starship якобы может вывести 35 тонн на LEO. Это вовсе не подозрительно.
Другими словами: они не сильно «недогружают» его, и его нынешний теоретический максимум вывода на LEO почти вдвое меньше, чем у Falcon 9 Super Heavy. Без сказания — такая нагрузка сделает Starship финансово нежизнеспособным и непригодным для тех миссий, которые для него планировались.
Тест-полет №11 был последним для корабля Gen 2. Маск утверждает, что предстоящее поколение Gen 3 будет иметь нагрузку 100 тонн на LEO, как он ранее говорил и про Gen 1, и про Gen 2, и что ракета Gen 4 сможет вывести 200 тонн на LEO. Хотя он не объяснил, каким образом они на Земле собираются почти утроить грузоподъёмность для Gen 3 или даже увеличить её в 5,7 раза для Gen 4!
Это типичное дело Маска. Он сдвигает цели, «откатывает» канистр вперед, чтобы создать иллюзию значительных прыжков, тогда как на деле этого не видно. Я не могу переоценить, насколько большая проблема это для будущей жизнеспособности Starship!
Криогенная заправка
Большая цель Starship — доставить людей на Луну и Марс. Именно поэтому люди и государственные агентства вложили миллиарды долларов в него. Но он не может сделать это одним баком; ему необходимо дозаправляться на орбите другим Starship. Более того, он, вероятно, будет нуждаться в дозаправке несколько раз на орбите, прежде чем отправиться к нашим небесным соседям.
Снова — я не могу переоценить, насколько это сложно. Запустить такие гигантские аппараты, чтобы они успешно состыковались без повреждения критических частей (например, гигантского теплозащитного щита) — крайне сложно. Затем есть роботическая передача криогенного жидкого топлива в микрогравитации и в жёстких условиях космоса. NASA пыталась решить эту проблему десятилетиями на сравнительно небольших аппаратах и всё ещё далеко от успеха. Тем временем всего пару месяцев назад Starship потерпел катастрофический взрыв во время заправки на Земле.
SpaceX изначально планировала посадить Starship на Луну в этом году, но перенесла свой пилотируемый миссию Artemis на 2027-й.
Итак, фактически SpaceX имеет год, чтобы протестировать и доказать эту технологию на уровне безопасности, достаточном для пилотируемого полёта. Но сейчас они могут взять лишь настолько полезной нагрузки, чтобы дозаправить всего лишь 3 % от баков Starship на 1200 тонн топлива. То есть нужно более 33 запусков, чтобы полностью заправить Starship на орбите для такой миссии, что при нынешнем темпе запусков займет более восьми лет! И, само собой, это не просто резко увеличивает общие затраты запуска до библейских неосуществимых величин, но и драматически увеличивает риск катастрофического окончания миссии на орбите до нежизнеспособных уровней.
Тот факт, что SpaceX не подошла даже к элементарному тесту этой критически важной части своего носителя и всё ещё далека от того, чтобы иметь полезную нагрузку, делающую такое предприятие хоть отчасти жизнеспособным — потрясает. Это демонстрирует, как далеко им ещё идти.
Теплозащитные щиты и многоразовость
Замечали ли вы, что этот Starship вошёл в атмосферу с суборбитальной скоростью, примерно на 1 000 миль/ч меньше, чем он должен был бы при «настоящей» миссии? Это, может, и не кажется большим, но это значит, что объект входил в атмосферу с примерно на 13 % меньше кинетической энергии, чем должен был бы. Теплозащитные щиты, которые предохраняют ракету от плавления и разрушения при повторном входе, обычно эксплуатируются буквально на грани своих возможностей: если щит слишком толстый, он весит слишком много и уменьшает полезную нагрузку. Поэтому та самая 13-% разница — существенное снижение при тестировании того, что эти щиты способны выдержать.
Но этому не стоит удивляться, потому что после 11 тест-полетов SpaceX всё ещё не решила вопрос своих теплозащитных щитов и далеко не там, где нужно быть.
Чтобы Starship приблизился даже к самым пессимистичным прогнозам стоимости запуска, ему нужен теплозащитный щит, который может выдерживать несколько запусков практически без восстановления. Так он мог бы быть быстро запущен повторно, и стоимость перезапуска была бы мизерной.
Им нужно что-то совсем передовое, что-то на пределе возможного в материалахедения.
Но, как видно из отличного видео пользователя Thunderf00t, даже к тест-полёту №8 они всё ещё использовали более худшую версию плиток, чем те, что применялись на космическом шаттле. И, когда я говорю «хуже», я имею в виду именно это! Встраивание металлических опор внутри керамических плиток и болтовое крепление их к ракетному корпусу — одна из самых безумно глупых вещей, которые можно было сделать. Единственный способ, при котором это имело бы смысл — если вы планируете быстро заменять весь теплозащитный щит после каждого запуска. Но это стоило бы баснословных денег, что потенциально делает многоразовое использование второй ступени нежизнеспособным вариантом.
Им потребовалось восемь тест-полетов, чтобы разработать это шокирующе плохое решение, и теперь они целенаправленно недотестируют нынешний теплозащитный щит. Словно Маск ожидал чудесного скачка в материалахедении, который магически решит эту задачу. У них просто нет жизнеспособного решения, и сейчас они хватаются за соломинку.
Опять же: я не могу переоценить, насколько это проблема. Если они не смогут решить её, не «сломав банк», то всё предприятие Starship окажется пустой тратой времени. Так что ещё раз: тот факт, что они всё ещё отчаянно пытаются разработать теплозащитный щит после 11 тест-полетов показывает, насколько катастрофически они отстают. Это должно было быть базовым шагом в развитии Starship.
Безопасная посадка
SpaceX не может уйти от факта, что для того, чтобы Starship был сертифицирован для пилотируемого космического полёта, ему нужно доказать, что он может вернуть свой экипаж на Землю безопасно при почти 100 % успеха. Это достаточно просто для спускаемых аппаратов вроде капсулы Dragon: она использует парашюты для замедления и имеет несколько резервных парашютов. У Starship такой резервной системе нет. Он должен доказать, что практически никогда не может допустить ошибку при посадке.
Хотя тест-полёты №10 и №11 наконец заставили Starship совершить контролируемое приводнение, это нисколько не доказательство того, что он может. Эти посадки проводились с нулевой полезной нагрузкой, тогда как пилотируемая посадка, которую SpaceX должна проводить в 2027 году, будет с десятками тонн на борту. Эта дополнительная масса значительно изменит положение.
Есть также вопрос: не пропускает ли нынешний теплозащитный щит слишком много тепла, делая внутреннюю часть ракеты непригодной для проживания во время входа. Тот факт, что мы больше не получаем видеопоток из интерьера Starship во время этих запусков предполагает, что это — возможно — заметная проблема. Ведь если щит пропускает тепло, металлический интерьер может легко нагреться до красного свечения.
Есть также проблема с «палочками-захватчиками» (chopsticks). Как у SHB, так и у Starship предполагается, что он будет «пойман» башней (tower catch) во время посадки. SHB доказал, что это возможно, но он приземляется при гораздо меньшей скорости и по гораздо более простым траекториям. Хотя эти приводнения показывают, что вполне вероятно, что Starship тоже сможет это сделать, несколько людей выразили обеспокоенность тем, что он, похоже, приводнивается в нескольких футах от цели, что уже достаточно, чтобы сделать «захват» неудачным.
Тот факт, что было уже 11 запусков, и SpaceX ещё не даже начала демонстрировать надёжную пригодность внутренней температуры при посадке с нагрузкой, и успешный захват башней — это тревожно! Не только SpaceX нужно достичь такого этапа, но они также должны доказать это раз за разом с потенциально десятками успешных посадок, прежде чем можно будет даже рассматривать пилотируемые полёты. Опять же: большинство контрактов Starship, которые оплатили его разработку, предназначены именно для пилотируемых полётов. Тот факт, что они ещё не начали этот процесс, показывает, насколько они безумно отстают от графика.
Проблемы Gen 3
Все описанные выше проблемы усугубляются предстоящим поколением Starship Gen 3. Чтобы решить проблему полезной нагрузки, Маск сделал ракету Gen 3 больше, чем Gen 2, чтобы она могла нести больше топлива. Он также убрал критические теплозащитные щиты с ракетных двигателей, чтобы сэкономить массу, и использует аблятивное охлаждение (где мы используем топливо, чтобы охлаждать двигатель) вместо этого. Аналогично, он увеличивает нагрузку на двигатели, чтобы они производили больше тяги в компенсацию за дополнительную массу увеличенного топлива.
Мы уже видели, как полёты Starship заканчивались катастрофой из-за «вспышек» внутри ракетных двигателей, которые приводят к их взрыву. Аблятивное охлаждение и более жесткая нагрузка на двигатели значительно увеличат риск повторения этого.
Дополнительный размер и масса усложнят посадку верхней ступени. Теплозащитный щит потребуется, чтобы справляться с ещё большей кинетической энергией. Он также должен покрывать большую площадь и не давать отказа на более широкой поверхности. Более того, это сделает замену такого щита более дорогой и времязатратной, что усложнит и многоразовость, если они когда-нибудь приземлят его.
Но просто сделать ракету больше не обязательно означает увеличить полезную нагрузку. Дополнительный размер добавляет массу, но он также потребует дополнительных опор для обеспечения структурной целостности, добавляя ещё больше массы, что потенциально снизит полезную нагрузку, если не будет увеличена эффективность двигателей. Мы уже видели, как у Starship проваливалась структурная целостность, так что мы знаем, что они не могут сделать её намного легче, чем она есть.
Тем не менее, вы не можете просто «прибавить» тягу ракеты — вам также нужно сделать её более прочной, чтобы выдержать дополнительную силу и вибрационные нагрузки, которые возникнут, особенно для ракет вроде Starship, у которых множество двигателей расположены очень близко друг к другу, которые передают тепло и вибрации друг другу. Так что даже если новые двигатели теоретически могут производить больше тяги — на практике есть высокая вероятность, что им придётся работать на пониженном режиме, чтобы выжить при запуске. На самом деле, SpaceX уже пришлось сбросить тягу своих нынешних двигателей, чтобы они пережили запуск. Таким образом: не стоит ставить ставку на то, что Gen 3 существенно увеличит полезную нагрузку по сравнению с Gen 2.
Но также сделать Gen 3 больше значит, что она требует больше дозаправки на орбите. Это уже ключевой риск в профиль миссии Starship, поскольку при каждой дозаправке вы рискуете завершением миссии из-за стыковки или катастрофического взрыва. Это усиливает давление на SpaceX, чтобы сделать этот процесс надежным на 100 %. При этом стоимость миссии на Луну или Марс возрастает, поскольку дополнительные миссии дозаправки могут добавить буквально миллиард долларов к стоимости миссии.
Вывод
Итак, был ли Полёт 11 успехом?
Я не могу переоценить, насколько впечатляет то, что инженеры SpaceX смогли это выполнить. Это глубоко впечатляет.
Но он впечатляет лишь потому, что концепция Starship вообще бессмысленна. Ему требуется настоящее волшебство или колоссальные технологические прыжки, чтобы быть жизнеспособной ракетой-носителем, не говоря уже о приближении к своему проектному заданию. Именно поэтому процесс застопорился. Между инженерной реальностью и тем, что Маск пытается сделать — пропасть, которую нельзя пересечь узкой командой, маленькими инвестициями или участием в научном мире и несколькими тест-полётами.
Именно поэтому тест-полет №11 показывает не просто, что они развиваются черепашьим темпом, но что запланированные решения их проблем не имеют смысла. Этот тест-полет показывает, что у них нет способа пересечь эту пропасть. И я не знаю, назвал бы я это успехом.
Вина лежит прямо у ног Маска. Он тот, кто решил направление и концепцию Starship. Все эти инженеры лишь пытаются воплотить её. Вот что происходит, когда управление сосредоточено в руках эгоцентричного, неинформированного олигарха, а не распределено среди экспертов.