Еще в 2002 году, начиная путь в частной космонавтике, Илон Маск сформулировал главную цель компании SpaceX — колонизацию Марса. Похоже, сейчас эти планы начинают приобретать реальные очертания: в ближайшие месяцы должны начаться летные испытания Starship — корабля, предназначенного для межпланетных путешествий. Две версии корабля уже почти готовы, они получили «производственные названия» Starship Mk1 и Starship Mk2. Пока их будут испытывать в режиме «подскока» — то есть без выхода на орбиту вокруг Земли. Однако уже на следующий год запланирован и первый полноценный орбитальный полет. Точные даты всех этих испытаний неизвестны, но уже сейчас можно разобраться в том, что же такое межпланетный Starship.

28 сентября этого года, ровно в одиннадцатую годовщину первого орбитального пуска частной ракеты-носителя Falcon 1, Илон Маск провел пресс-конференцию на испытательной площадке компании около техасской деревни Бока-Чика. Это была уже четвертая презентация проекта, который за время разработки сменил множество названий и, в некоторой степени, само свое содержание.

Важное отличие новой презентации от предыдущих заключалось в том, что она происходила прямо на фоне «виновника торжества»: если раньше Маск показывал ракеты и корабли, предназначенные для межпланетных путешествий, только на слайдах, то на этот раз освещенная прожекторами первая версия Starship (Starship Mk1) стояла прямо у него за спиной. Прямо рядом с ракетой Falcon 1, с которой для компании SpaceX начался путь в космос.

Проект с 2002 года сменил множество названий, однако цель — межпланетное путешествие — всегда оставалась на первом месте. В разное время Илон Маск планировал использовать для этого сверх-тяжелые носители Falcon XX и Big Falcon Rocket, входящие сначала в «Марсианскую колониальную транспортную систему» (Mars Colonial Transport), переименованную в 2016 году в «Межпланетную транспортную систему» или ITS. Сейчас проект Big Falcon Rocket превратился в пару из возвращаемой первой ступени Super Heavy, и, собственно, корабля Starship. Весь проект тоже (видимо, для ясности) называется Starship.

С момента первой презентации полноценного проекта (тогда еще под именем BFR) 27 сентября 2016 года на 67-м ежегодном Международном астронавтическом конгрессе в Гвадалахаре, концепция серьезно поменялась — она стала меньшей по масштабам, но намного более реалистичной.

Создание прототипа корабля-ракеты прямо под открытым небом заняло четыре месяца, а ее первый полет планируется в ноябре-декабре. Максимальная высота подъема Starship Mk1 во время «подскока» не превысит 20 километров — но этого вполне достаточно для отработки старта и приземления.

Система Starship представляет собой двухступенчатую многоразовую ракету, предназначенную для полетов на небесные тела Солнечной системы. Вторая ступень Starship объединена с космическим аппаратом — дозаправляемым кораблем или заправочным танкером. А первая ступень Super Heavy способна вернуться на место старта.

Используя дозаправку на орбите, «Межпланетная транспортная система» сможет доставлять людей и грузы на Луну и к дальним планетам. Но главная задача состоит в том, чтобы забросить грузы и людей, необходимых для появления первой самодостаточной колонии на Марсе. Для этого системе Starship потребуется несколько стартов. Первая ракета выводит на орбиту корабль с людьми или грузами, последующие — танкеры с топливом. После стыковки основного и заправочного кораблей будет создаваться небольшая тяга двигателями для перекачки топлива между аппаратами без использования насосов. После заправки на орбите Starship сможет отправиться в межпланетный полет. Ничего подобного в истории космонавтики пока еще не было.

Что в этом нового?

На последней пресс-конференции Илон Маск отметил, что система Super Heavy/Starship должна быть полностью многоразовой, с возможностью совершать до тысячи полетов в год. Десять ракет позволят за год доставить в космос миллион тонн грузов. За один пуск Super Heavy/Starship сможет доставлять на орбиту 150 тонн и возвращать на Землю 50 тонн грузов.

Много это или мало? Для сравнения, советская одноразовая ракета-носитель «Энергия» могла вывести на низкую орбиту 100 тонн, а самая мощная за всю историю ракета «Сатурн-5» (с помощью которой астронавты США летали на Луну) выводила на низкую околоземную орбиту до 147 тонн грузов.

Надо отметить, что система предназначена не только для межпланетных полетов, — в целом она должна будет заменить существующие ракеты компании SpaceX Falcon 9 и Falcon Heavy. Starship в грузовом варианте сможет выводить коммерческие и научные космические аппараты на орбиту, пополнять собственную группировку спутниковой связи компании Starlink, общая численность которой планируется на уровне 42 тысяч космических аппаратов на низких орбитах.

Еще одно возможное назначение Starship, о котором говорил Илон Маск — суборбитальные пассажирские перевозки между континентами, то есть своеобразная замена ушедшим сверхзвуковым самолетам «Конкорд». Ракета способна связать все материки Земли для доставки людей и их багажа за очень короткое время — не более 45 минут.

Как изменились технические характеристики ракеты и корабля?

Длина первой ступени Super Heavy — 68 метров, на ней будет установлено 37 или чуть меньше кислородно-метановых двигателей Raptor (в атмосферной версии), семь из них будут подвижными — это нужно для управления ориентацией ракеты.

Как и первая ступень Falcon 9, Super Heavy будет оборудована решетчатыми рулевыми крыльями. После выведения на орбиту второй ступени Starship, первая ступень будет возвращаться на стартовую площадку и мягко приземляться на 6 опор. Масса топлива для полной заправки Super Heavy составит 3300 тонн. Общая тяга ступени составит около 7500 тонн-силы (то есть такую максимальную массу она сможет оторвать от Земли).

Диаметр обеих ступеней немного уменьшился по сравнению с планами 2016 года: вместо 12 он теперь составляет 9 метров. Вторая ступень ракеты и одновременно космический корабль Starship в новой версии имеет длину 50 метров. Планируется, что сухая масса аппарата составит 120 тонн, хотя в первом прототипе она составляла около 200 тонн. Топливные баки ступени вмещают топлива в десять раз больше, чем весит сам корабль — 1200 тонн.

При возврате на Землю Starship будет использовать аэродинамическое торможение в атмосфере при помощи подвижных крыльев, а садиться вертикально на реактивных двигателях. Каждый корабль будет оборудован тремя атмосферными двигателями Raptor с контролем вектора тяги и тремя неподвижными двигателями.
Исключительно подробное техническое описание корабля Starship и его предшественников от видеоблога Space Room.

Почему корабль стал стальным?

Основным конструкционным материалом и первой и второй ступени у Starship стал не углепластик, как было в предыдущих вариантах, а, неожиданно, — нержавеющая сталь AISI 301. О переходе на этот материал Илон Маск заявлял еще в декабре 2018 года в твиттере, но до сих пор подробностей об этом решении мы не знали.

Отказ от углепластика он объяснил тем, что тот сохраняет высокие характеристики лишь в узком диапазоне температур: углеродные волокна всегда остаются прочными, но вот полимерная матрица (то, что заполняет пространство между волокнами) при низких температурах становится очень хрупкой, а при нагреве свыше 150°С наоборот — размягчается и сильно «течет». Так что при выходе за пределы оптимального температурного режима композит теряет прочность.

У стали, напротив, хорошие прочностные свойства как при высоких, так и при низких температурах. Не говоря уже о том, что она почти в 50 раз дешевле углепластика. Одной сталью, конечно, будет не обойтись: поверх стального корпуса в местах сильного нагрева (который случается при посадке) будут использованы керамические плитки теплозащитного покрытия. Топливом для обеих ступеней остаются жидкий метан (горючее) и жидкий кислород (окислитель) в соотношении 1 к 3.

Что может пойти не так?

Конечно, Маск не первый, кто задумывался о полетах людей на Марс. Такие планы перед собой ставили и «отцы» советской и американской космических программ Сергей Королев и Вернер фон Браун в начале космической эры. Однако ни одно государство до сих пор так и не было готово оплачивать столь дорогостоящие проекты.

В 1990 году президент США Джордж Буш-старший провозгласил марсианскую инициативу. Специальная группа NASA определила стоимость и сроки реализации проекта в 450 миллиардов долларов и в 20–30 лет. Даже Соединенные Штаты не смогли позволить себе такой космический бюджет. Как же собирается решить эту проблему частный бизнесмен?

Идея Илона Маска и его команды состоит в том, чтобы серьезно снизить цену на доставку людей и грузов на Марс за счет многоразовости транспортной системы, высокой частоты перевозок и активного использования местных ресурсов Красной планеты — в частности для производства топлива для возвращения кораблей Starship на Землю. Например, из воды, которую можно добыть на Марсе и из углекислого газа, сжижаемого из его атмосферы, можно производить метан и кислород — ту самую топливную пару, что используется двигателями Raptor.
источник

Читайте так же:

Поделиться в соц. сетях

0