Главная новость — новейшая версия Starship полетит вновь в 01:30 по московскому времени 20 мая. По этому случаю мы решили сделать подробный разбор проекта: вспомним, как все начиналось, узнаем об улучшениях в третьей версии и порассуждаем о будущем.
Зарождение идеи и ранняя разработка
Началось все в далеком 2005-м, еще задолго до первой успешной посадки Falcon 9, которая случилась в 2015 году. В начале Илон Маск просто рассказал о концепции 100-тонной ракеты, назвав ее BFR (Big Falcon Rocket). После этого идея почти нигде не появлялась — вплоть до 2012 года. В этом году началась активная разработка прототипов. Например, были анонсированы двигатели Raptor, которые изначально планировались для очень абстрактного проекта MCT (Mars Colonial Transporter). Также началась работа над самой ракетой, которая должна была выводить на низкую околоземную орбиту 150–200 тонн полезной нагрузки.
Следующий большой шаг был в 2016 году — Илон Маск на Международном конгрессе астронавтики представил свой проект. В тот момент с амбициями главный инженер SpaceX, конечно, переборщил — сам Starship должен был иметь высоту 81 метр, сейчас последняя конфигурация в высоту 55–60 метров. В 2017-м амбиции чуть снизили, а в 2018-м началась разработка прототипа, который был назван Starhopper. Он был нужен, чтобы научиться принципам посадки огромного корабля, протестировать двигатели и уменьшить количество провалов при запусках настоящего корабля, переименованного в этом же году в привычный нам Starship.
В 2019 году начались тесты Starhopper, сначала «привязные» — корабль был привязан к стартовой площадке стальными тросами, чтобы ограничить подвижность корабля. Во время таких тестов Starhopper зажигал двигатели и поднимался всего на несколько метров или даже сантиметров.
Дальше тросы убрали, и начались испытания, во время которых прототип совершал «прыжки» — SpaceX называло это «hops», от этого и произошло название корабля. Таких полетов было два: на 20 метров в июле и на 150 метров в августе 2019-го.
Далее последовали прототипы, выглядящие уже как корабль: MK и SN. MK1 взорвался в ноябре 2019-го при испытании, SN1 разрушился прямо на испытательном стенде, SN3 и SN4 взорвались при тестах. В SpaceX усвоили уроки и начали новую серию тестов с SN5 до SN15. Первые два корабля выполнили все те же «прыжки» на 150 метров, а дальше пошли летные испытания до высоты 10–12 км, во время которых ошибок было огромное количество: первые два взорвались при посадке, третий успешно приземлился, взорвавшись через несколько минут, а четвертый взорвался в воздухе. Первый успешный полет — SN15 — ознаменовал конец эпохи низких перелетов и начало тестирования огромного бустера Super Heavy.
Модели SN с 12-й по 14-ю были пропущены, так как от Земли даже не оторвались, ведь параллельно разрабатываемый SN15 был огромным прорывом, и SpaceX решила не тратить время на тесты промежуточных моделей. Они были демонстративно разрезаны и сданы на металлолом. А SN7 не был даже предназначен для полетов, он был нужен для теста баков, и SpaceX намеренно взорвала две его версии.
Легендарные тесты IFT
Ранее компания запускала массивный корабль на 12 км, и это было просто потрясающе. Но, конечно же, к этому надо было добавить самую тяжелую ракету-носитель в мире, которая способна была поднять корабль, в заправленном состоянии в 230 раз превышающий по массе «Союз». Время между тестами второй ступени (SN) и испытаниями двух ступеней (IFT) вместе составило почти два года. За этот промежуток инженеры построили сами бустеры, а компания договорилась с управлением гражданской авиации и построила собственный космодром Starbase — с башней Mechazilla, имеющей огромные железные «руки» для сборки ракеты и даже для ее поимки в полете. Компания очень торопилась закончить проект, поэтому даже не сделала систему водяного охлаждения, из-за чего при запуске ракета буквально взорвала стартовый стол на куски.
План типичного полета
Пока что все пуски IFT планировались одинаково:
1. Запуск из Бока-Чики. Связка корабля и бустера настолько тяжелая, что требуется несколько секунд, чтобы просто оторваться от Земли.
2. Примерно через 2 минут 40 секунд отделение ступеней. SpaceX использует «горячее разделение»: сначала выключаются 30 из 33 двигателей первой ступени, потом включаются двигатели самого корабля, и только потом происходит разделение — Starship буквально отталкивает Super Heavy своей тягой. Двигатели бустера на несколько секунд выключаются, чтобы провести переворот на 180 градусов для возвращения.
3. Еще через 8 секунд двигатели первой ступени зажигаются снова и начинают так называемый «Boostback burn», после время которого бустер начинает лететь назад. Двигатели Starship работают еще 6 минут на полной мощности.
4. После падения со скоростью болльше скорости звука начинается посадка — двигатели первой ступени включаются на высоте примерно 2 км и замедляют корабль, чтобы он либо мягко приземлился в океан, либо был пойман башней Mechazilla.
5. Starship выключает свои двигатели, выйдя на суборбитальную траекторию. Тут производятся разные эксперименты и вывод имитации полезной нагрузки. После этого корабль входит в атмосферу и делает просто нереальный маневр — переворот на «животик», как называют это в SpaceX. Дело в том, что при такой невероятной скорости корабль легко может сгореть в атмосфере от трения об воздух, поэтому на нем установлены тысячи маленьких тепловых панелей, которые защищают его от «пожара».
6. Starship включает свои двигатели и мягко садится в океане.
Поимка первой ступени
Это, конечно, одно из самых зрелищных событий в истории. Башня Mechazilla ловит огромную ступень ракеты своими металлическими руками. Тут сложно все: расчитать траекторию идеально, чтобы попасть в руки башни, количество топлива и тайминг для успешной поимки.
Улучшения Starship V3
Сначала сравним первые ступени:
V2
- Диаметр: 9 м
- Высота: 71 м
- Сухая масса: ~195–200 т
- Стартовая масса: 3675 т (с топливом)
- Двигатели: Raptor 2
- Решетчатые рули: 4 штуки
V3
- Диаметр: 9 м
- Высота: 72,5 м (на 1,5 больше)
- Сухая масса: ~195–200 т
- Стартовая масса: 3900 т (на ~200 т больше)
- Двигатели: Raptor 3 (тяга больше на 16,2 МИЛЛИОНА Ньютонов)
- Решетчатые рули: 3 штуки, на 50% больше и прочнее
Сравнение Starship V2 и V3
Корабль прибавил в высоте на 18 МЕТРОВ, имеет теперь три дополнительных двигателя, уменьшился в массе на 20–30%, прибавив при этом в массе топлива на 800 тонн и увеличил полезную нагрузку в 3 РАЗА.
Планы на будущее
Starship по правде является сумасшедшим прорывом в ракетостроении: его концепция выглядит очень странной и неудобной (12 миссий на орбиту, только чтобы заправить корабль), но это снижает стоимость запусков в тысячи раз.
Если вы не знакомы с принципом заправки корабля, мы уже готовим статью на эту тему.
В планах SpaceX помощь в миссиях Artemis, запуск огромных спутников Starlink, полная замена семейства Falcon и, конечно, колонизация Марса, которую нам обещали уже к 2020-му.
Ждем колонизации пока что Луны, а сейчас еще более ждем запуска Starship V3 уже в следующую среду!