17 апреля должен состояться первый орбитальный полет прототипа космического корабля Starship компании SpaceX. Он будет проходить в беспилотном режиме. Почему это событие важно для мировой космонавтики и чем Starship отличается от других ракет, разобрался NEWS.ru
Что известно о запуске Starship
17 апреля, в 8 утра по американскому Восточному времени (15 часов по московскому) откроется трехчасовое окно для запуска прототипа космического корабля Starship. По плану он взлетит с принадлежащего SpaceX космодрома Бока-Чика на юге Техаса, выполнит один виток вокруг Земли и совершит управляемое приводнение в Тихом океане в районе Гавайских островов.
Если, конечно, опять не вмешается погода. Потому что в SpaceX рассчитывали провести орбитальный тест еще 10 апреля.
«Starship готов к запуску. Ожидаем одобрения регулирующих органов», — заявил в воскресенье, 9 апреля гендиректор SpaceX Илон Маск.
Следите за развитием событий в нашем Телеграм-канале
Однако Федеральное авиационное управление США из-за погодных условий решило перенести запуск на неделю. В случае отмены старта 17 апреля его могут передвинуть на 18, 22 или 23 число.
Что за ракета Starship
Starship — не только космический корабль, рассчитанный на межпланетные перелеты, но и сверхтяжелая ракета, способная выводить эту махину на орбиту, которая так и называется — Super Heavy. Она выполняет функцию первой ступени, а сам корабль, также снабженный двигателями и топливными баками, — второй. Общая длина системы корабль-ракета составляет 120 м, из которых на собственно Starship приходится 50 м. Диаметр ракеты и корабля — 9 м. Полезная грузоподъемность — до 150 т. Стартовая масса — 5000 т.
Чем отличается Starship от других ракет
Таким образом, Starship по всем показателям превосходит ракету-носитель «Сатурн-5», которая была разработана конструктором Вернером фон Брауном для первой американской лунной программы и до сих пор считается самой мощной в истории. «Сатурн-5» длиной 110 м мог выводить на орбиту до 140 т полезной нагрузки.
«Для ракетостроения это будет большой скачок. Starship — абсолютно новый тип космических ракет со времен фон Брауна. Потому что все, что сейчас есть, вплоть до Falcon 9, советского „Бурана“ и американского Space Shuttle, — развитие тех идей. Маск пытается сделать следующий шаг. Он включает сам принцип полностью многоразовой ракеты, первой и второй ступеней. Уникальные двигатели, которые позволяют менять тягу от нуля до 100%, менять направление, уровень тяги. По сути, как в автомобиле», — рассказал NEWS.ru член-корреспондент Российской академии космонавтики имени Циолковского Андрей Ионин.
На ракете-носителе Super Heavy будет установлено 33 метановых двигателя Raptor. По словам эксперта, они уникальны тем, что демонстрируют высокую эффективность при низкой цене.
«Вот наши легендарные двигатели РД-171 очень высокоэффективны, но крайне дороги. А, например, двигатели Merlin, которые стоят на „Фальконе“, не очень эффективны, но дешевы. А Raptor сочетают в себе до настоящего времени несоединимое. Они высокоэффективны, практически как наш РД-171, но при этом дешевы, как Merlin», — пояснил он.
К тому же использование в двигателях Raptor метана позволяет в очень широких пределах регулировать тягу.
«Наш РД-171, который Рогозин называл „Царь-двигатель“, этого не позволяет. Кислородно-керосиновые двигатели так не могут работать по определению. От 100% они могут плавно дросселироваться на 12% вниз. Потом они способны перейти только на промежуточную ступень, порядка 50%, и лишь потом — выключение. То есть только три режима, и все. А Raptor позволяет от 100% до 0. Это шаг вперед», — пояснил Ионин.
Как Маску удалось преодолеть «родовую травму» ракетостроения
Еще одним важной особенностью разработанной SpaceX ракетной системы является возможность синхронной работы большого количества двигателей.
«С момента появления ракетной техники все упиралось в создание наиболее мощных ракетных двигателей, потому что одним двигателем проще управлять. Если у вас несколько двигателей, у вас возникает вопрос балансировки их работы и различных колебаний. Всю мировую космонавтику „пришибла“ история советской ракеты Н-1, на первой ступени которой стояло 30 двигателей», — рассказал собеседник NEWS.ru.
Сверхтяжелая ракета-носитель Н-1 разрабатывалась для советской лунной программы в 1960–70-х годах. Все испытания были неудачными, и работы по ракете были остановлены вскоре после закрытия программы.
«Советский Союз тогда не смог создать мощные двигатели, поэтому был вынужден на эту ракету поставить очень много двигателей. Все ее испытания — четыре их было — закончились неудачей из-за балансировки работы двигателей. Двигатель — самая ненадежная вещь в ракете, особенно тогда. Плюс надо было синхронизировать колебания, частоты убирать, в резонансы не впадать. С тех пор, с 60-х годов это было как родовая травма», — объяснил Ионин.
Разработчикам ракет стало ясно, что нельзя использовать много двигателей. Маск сумел преодолеть эту проблему благодаря появлению системы цифрового управления.
«Работа двигателей синхронизировалась автоматикой, скорость реагирования была очень низкой. Это не позволяло управлять работой большого количества движков. Когда Маск создал цифровую систему управления, он эту родовую травму преодолел. На Falcon Heavy работает одновременно 27 двигателей. Это впервые после советской Н-1», — подчеркнул эксперт.
Почему так важен предстоящий запуск
В случае успеха 17 апреля это будет первый полет корабля Starship. До сих пор проходили только пуски на определенную высоту в пределах атмосферы. Из пяти таких прыжков только последний, в мае 2021 года, завершился полностью успешно. Прототип корабля Starship под номером 15 поднялся на высоту 10 км, перешел в горизонтальное положение, опустился до 500 м и, вернувшись в вертикальное положение, благополучно приземлился на посадочную площадку. Однако тогда Starship летал только на своих двигателях, без первой ступени.
«Это первый испытательный полет такой системы в полном комплекте. Поставлена задача, что первая ступень, которая будет возвращаться, просто плюхнется в океан. Вторая ступень, которая должна выходить на орбиту и садиться со второй космической скоростью, тоже упадет в океан. Это будет успехом. Это будет проверка предстартовой подготовки, запуска двигателей и первых минут полета», — рассказал NEWS.ru член общественного совета Роскосмоса Игорь Маринин.
Для чего нужна такая система
Когда Илон Маск основал SpaceX в 2002 году, он сразу обозначил цель компании — освоение других планет Солнечной системы, прежде всего возвращение людей на Луну и начало колонизации Марса.
«Мы должны перейти от разведывательных миссий к постройке полноценного города», — заявил Маск в 2016 году на Международном конгрессе астронавтики в Гвадалахаре, где впервые представил концепцию Межпланетной транспортной системы.
И ключевую роль в этом должен сыграть Starship, который, как рассчитывает бизнесмен, однажды сможет доставить на Марс до сотни колонистов. А в непилотируемом режиме он может отправиться к Красной планете уже в ближайшую пятилетку. До этого Starship должен принять участие в новой высадке американских астронавтов на поверхности Луны, которая запланирована на 2025 год.
Когда Starship сможет полететь на Марс? И сможет ли?
Далеко не все разделяют энтузиазм американского миллиардера. По мнению Игоря Маринина, марсианская программа вряд ли может быть реализована в ближайшие полвека.
«Очень много проблем. Возьмите и посчитайте сами. Одному человеку в сутки нужно минимум 2,5 л воды. Минимальный экипаж — три человека. Умножьте на количество дней, это семь месяцев. Плюс семь месяцев обратно. Плюс полгода там. Только одной воды нужно везти несколько тонн А еще нужно столько же еды, одежды на два с половиной года. А если экипаж, как Маск говорит, сто человек? Это вообще маразм получается, масса вырастает до бесконечности», — указал эксперт.
И это только одна проблема. А ведь до сих пор не решен вопрос защиты экипажа от космической радиации. Поэтому, считает собеседник NEWS.ru, в обозримой перспективе технических возможностей для таких амбициозных проектов ни у кого не будет.
Starship полетит по траектории «Бурана»?
Тогда в чем же смысл создания такого огромного космического корабля? Представитель Роскосмоса опасается, что Starship может ждать судьба советского «Бурана».
«Я считаю этот проект разработкой перспективных технологий. Реального применения, реальной пользы космонавтике он не принесет из-за избыточности своих параметров. Примерно такая же ситуация у нас была с программой „Буран“. Мы сделали уникальную систему, уникальную ракету-носитель „Энергия“, уникальный космический аппарат „Буран“. Но использовать его не смогли, потому что для него не было нагрузок и задач», — напомнил он.
Российский космонавт, Герой России Олег Артемьев считает, что амбициозные проекты Маска мотивируют разработчиков ракетной техники в других странах.
«Любая новая ракета — это шаг вперед. Starship — отличная ракета. Нам тоже надо так уметь, конкурировать. И делать даже лучше, если получится», — заявил он NEWS.ru.
А получится?
«Получится, конечно», — заверил космонавт.