На пороге космической революции: что такое Starship и чего ждать от его второго полета

В ближайшие дни должно состояться  одно из самых ожидаемых космических событий конца 2023 года. Компания SpaceX осуществит второе орбитальное испытание нового космического корабля Starship. Но почему к этому событию приковано такое большое внимание? И действительно ли Starship может произвести революцию в космонавтике? Давайте разбираться.

Что такое Starship?

Starship — это название полностью многоразовой транспортной системы, созданной компанией SpaceX. Она состоит из одноименного космического корабля и ускорителя (первой ступени) под названием Super Heavy.

Прототип Starship и Super Heavy в собранном состоянии. Источник: SpaceX

Каковы размеры Starship?

Starship является крупнейшей в истории ракетой-носителем. Масса связки Starship и Super Heavy в заправленном состоянии составляет около 5000 тонн, высота — 121 м. Ступень Super Heavy (ее длина составляет 71 м) оснащена 33 двигателями Raptor, использующими метан в качестве горючего и жидкий кислород в качестве окислителя. Корабль Starship (его длина составляет 50 м) оснащен шестью двигателями Raptor. В многоразовой версии он сможет доставить 100–150 тонн груза на низкую околоземную орбиту.

Для сравнения: высота легендарной Saturn V (она использовалась для полетов американских астронавтов на Луну) составляла 110 м, масса — 2965 тонн. Ракета могла вывести на низкую околоземную орбиту до 140 тонн груза.

Чем Starship отличается от Falcon 9, Falcon Heavy и Dragon?

Ввиду многообразия техники SpaceX неспециалисты могут легко запутаться в ее наименованиях. Поэтому давайте разбираться.

Falcon 9 — это ракета, являющаяся основной «рабочей лошадкой» SpaceX. Она обладает многоразовой первой ступенью, которая садится на баржу в океане или на наземную площадку. Ракета может вывести до 22 тонн груза на околоземную орбиту.

Falcon 9 с установленным на нее кораблем Crew Dragon. Источник: SpaceX

Falcon Heavy — это, по сути, модифицированная версия Falcon 9, к которой добавлены две дополнительные ступени, используемые в качестве боковых ускорителей. Она может вывести на орбиту до 63 тонн груза.

Подготовка Falcon Heavy к пуску. Источник: SpaceX

Dragon — это капсульный космический корабль. Он существует в двух версиях. Cargo Dragon используется для доставки грузов на МКС и их возвращения на Землю. Crew Dragon используется для пилотируемых полетов.

Космический корабль SpaceX Dragon
Космический корабль Crew Dragon (концепт). Источник: SpaceX

Также стоит напомнить, что SpaceX разрабатывает Starship с 2012 года. За это время система неоднократно меняла как свой дизайн, так и название, что создает дополнительную путаницу. В разные годы она называлась Mars Colonial Transporter, Interplanetary Transport System и BFR.

Для чего нужен Starship?

Starship создается как многофункциональная система, предназначенная для выполнения множества различных задач. Одной из них является доставка большого количества грузов в космос. Компания SpaceX планирует задействовать грузовую модификацию Starship для вывода на орбиту следующего поколения спутников Starlink, которые имеют слишком большие габариты и массу для их запуска на обычных ракетах вроде той же Falcon 9.

Starship в представлении художника. Источник: SpaceX

Другое предназначение Starship — использование в качестве межпланетной транспортной системы. По задумке SpaceX, он станет краеугольным камнем проекта по освоению и колонизации Марса. Еще одна модификация корабля будет задействована для высадки американских астронавтов на южный полюс Луны по программе Artemis.

Starship на Луне (концепт). Источник: SpaceX

Наконец, Starship можно будет использовать для межконтинентальных пассажирских рейсов на Земле. По оценке SpaceX, он сможет осуществить перелет по маршруту Нью-Йорк — Шанхай всего за 39 минут.

В чем революционность Starship?

Starship станет первой в истории полностью многоразовой космической системой. И ускоритель, и сам космический корабль будут использоваться повторно, что позволит значительно снизить пусковые расходы. По словам Илона Маска, в течение 2–3 лет эксплуатации стоимость запуска снизится до суммы менее 10 млн долларов. Для сравнения: стоимость пуска созданной NASA ракеты SLS составляет порядка 4 млрд долларов. При этом она обладает меньшей грузоподъемностью, нежели Starship.

33 метановых двигателя Raptor, установленных на ускорителе Super Heavy. Источник: SpaceX

Если SpaceX сумеет добиться заявленной цены пуска, это произведет настоящую революцию на космическом рынке. Не стоит забывать, что Starship — это не просто большая ракета для вывода на орбиту грузов. Корабль может совершать посадку на другие небесные тела, а затем взлетать с их поверхности. Также его можно будет дозаправлять в космосе и использовать в качестве танкера.

Еще одна важная особенность Starship — использование метана. Он считается более подходящим горючим для многоразовых ракет по причине своей дешевизны и того, что дает намного меньше сажи. Несмотря на то, что Starship уже не выиграет гонку метановых ракет, его успешный полет станет важной вехой в этой сфере.

Результаты первого испытания Starship

Первый полет Starship состоялся 20 апреля 2023 года. Его целью являлось комплексное испытание компонентов системы и сбор данных, которые было невозможно получить путем компьютерного моделирования.

Первый испытательный полет Starship. Источник: John Kraus

Гигантской ракете удалось подняться в небо. Но во время набора высоты у ускорителя Super Heavy отключился ряд двигателей Raptor. Это произошло из-за пожара в двигательном отсеке. В итоге, ракета достигла отметки в 39 км, после чего окончательно потеряла управление, начала неконтролируемо вращаться и затем разрушилась.

В дальнейшем выяснилось, что во время запуска Starship стартовая площадка получила значительные повреждения. В ее бетонном основании, в буквальном смысле, образовался огромный кратер.

В последующие месяцы инженеры SpaceX активно работали над устранением последствий запуска и улучшением Starship. Стартовая площадка была восстановлена и получила систему водяного охлаждения. А в конструкцию Starship были внесены множество изменений. Кроме того, он получил новую систему разделения ступеней.

Уже к концу лета SpaceX заявила о готовности уже в ближайшее время провести новое испытание Starship. Но для этого компании требовалось получить разрешение на полет от Федерального управления гражданской авиации США. Процедура его выдачи затянулась, что привело к ряду громких заявлений со стороны SpaceX, обвинившей организацию в бюрократстве. В итоге, разрешение на новый полет было получено 15 ноября.

Чего ждать от нового полета Starship?

Новый полет Starship будет проходить по графику первого испытания. В общих чертах он выглядит следующим образом. Связка из Super Heavy и прототипа Starship будет запущена с территории полигона SpaceX недалеко от техасской деревни Бока-Чика. После разделения ускоритель выполнит частичный маневр возврата и приводнится в Мексиканском заливе.

Космический корабль Starship на ускорителе Super Heavy
Космический корабль Starship на ускорителе Super Heavy. Фото: SpaceX

Что касается прототипа Starship, то он разовьет достаточную скорость, чтобы выйти на низкую околоземную орбиту, и совершит неполный виток вокруг Земли. В районе Гавайских островов корабль активирует двигатели и войдет в атмосферу, после чего приводнится в океан примерно в 100 км от северо-западного побережья острова Кауаи.

Но все это в теории. На практике же, несмотря на то, что в конструкцию Starship был внесен ряд изменений, в целом большинство специалистов довольно осторожно оценивают вероятность того, что он полностью выполнит программу испытания. Это мнение совпадает с весьма консервативными оценками руководства SpaceX. На данный момент, ключевая задача теста видится в том, чтобы довести корабль до точки отделения ускорителя и отработать процедуру на практике. Именно поэтому, на борту Starship нет никакой, даже символической нагрузки.

Также второй полет Starship позволит оценить эффективность мер направленных на уменьшение ущерба для стартовой площадки. Если каждый запуск Starship будет сопровождаться разрушением стартового стола, очевидно, что такая система не сможет эксплуатироваться часто. Так что, уже скоро мы знаем, насколько хорошо специалисты SpaceX сумели проделать работу над ошибками и подготовиться к новому испытанию.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine