"Старшип" Илона Маска снова взорвался при посадке. Каким должен стать корабль для полета к Марсу?

Компания Илона Маска SpaceX провела уже вторые испытания прототипа космического корабля "Старшип" (Starship). Во вторник корабль под названием SN9 успешно взлетел с космодрома в Техасе и совершил серию маневров в воздухе, однако затем начал снижаться слишком быстро и взорвался при посадке.

Точно так же прошли предыдущие испытания "Старшип" в декабре прошлого года. "Мы провели еще один отличный полет, — сказал представитель SpaceX во время трансляции. — Нам только надо еще немного поработать над посадкой".

Грандиозный проект американского изобретателя и миллиардера для полетов к Марсу призван открыть новую страницу в истории космических полетов. "Старшип" — это полностью многоразовая транспортная система, способная в будущем доставить на Марс до 100 человек.

Главная идея создания SpaceX заключалась в том, чтобы сделать, наконец, реальностью межпланетные путешествия. Другим мотивом было избавление человечества от непреходящей угрозы столкновения Земли с астероидом, а освоение других планет, уверен Маск, потенциально способно спасти цивилизацию от некоего глобального катаклизма.

"История может пойти двумя путями. Один заключается в том, что мы остаемся на Земле навечно, и тогда в конце концов какое-то событие может привести к нашему исчезновению как вида. Альтернатива — сделаться космической цивилизацией и межпланетным видом. Надеюсь, вы согласитесь, что именно этот путь правильный", — изложил Маск свое кредо на международной конференции в Мехико в 2016 году.

Маск не раз говорил, что мечтает построить на Марсе города. Предприниматель уверен, что для поддержания собственной жизнедеятельности поселения должны быть достаточно многочисленными.

Чтобы осуществить свой давний замысел, Маск и задумал "Старшип". Получившийся аппарат — это сочетание ракеты-носителя и корабля вместимостью сто и более человек, способного достичь Красной планеты.

"Старшип" будет выводить в космос крупнейшая в истории ракета-носитель Super Heavy, оснащенная 28 работающими на метане двигателями "Раптор". И корабль, и носитель, создаваемые компанией Маска, — многоразовые.

В отличие от существующих систем, его ключевые элементы не должны тонуть в океане или сгорать в атмосфере, а вернутся из космоса и после небольшой починки смогут использоваться вновь, сокращая стоимость всего предприятия.

"Старшип": обзор

Ракета-носитель системы носит название Super Heavy, а корабль — "Старшип". Так же именуют и всю систему в целом.

Общая высота носителя с установленным на нем кораблем на стартовой площадке — 120 метров.

Длина собственно корабля, или верхней ступени, составляет 50 метров. Ближе к носу расположен обширный отсек для людей или груза.

В середине находятся баки, из которых жидкий метан и кислород поступают в шесть ракетных двигателей "Раптор" в хвостовой части.

Сжиженный метан является топливом, а кислород — окислителем. Вместе они образуют горючую смесь под названием металокс.

Выбор метана в качестве ракетного топлива необычен, но он может создавать большую тягу. Кроме того, Маск предполагает, что на Марсе его можно будет синтезировать из подпочвенной воды и атмосферного углекислого газа в ходе химического процесса, известного как реакция Сабатье.

На создание высокоэффективного двигателя "Раптор" SpaceX потратила больше десяти лет. Зажигание производится в нем в несколько этапов. Конструкция снижает расход топлива.

Если "Старшип" действительно удастся дозаправлять на Марсе для возвращения на Землю, это сделает полеты технически доступнее и экономичнее.

Теперь несколько слов о ракете-носителе.

70-метровая Super Heavy будет заправляться 3400 тоннами охлажденного до жидкого состояния металокса, питающего 28 двигателей "Раптор" (в процессе конструирования их количество несколько раз менялось).

Совокупная тяга составит 72 меганьютона. Этого достаточно для выведения на низкую околоземную орбиту груза в 100 или, возможно, даже 150 тонн.

Super Heavy превышает мощностью самый тяжелый на данный момент носитель "Сатурн-5", отправлявший в полет "Аполлоны" во время лунных миссий 1960, 1970-х годов.

Как он летает?

После старта и выхода на запланированную орбиту верхняя ступень продолжит полет, а Super Heavy отделится, перевернется и начнет возвращение на Землю.

По мере снижения носитель выпустит с боков стальные решетчатые стабилизаторы, напоминающие формой картофельные чипсы. С их помощью ракета нацелится на площадку, с которой взлетела.

Ранее предполагалось, что в последний момент Super Heavy снова включит двигатели и произведет мягкую посадку на шесть выдвижных стальных "ног". Таким образом приземлялись на наземные и морские площадки первые ступени ракет Falcon 9, также созданных SpaceX.

Но недавно Илон Маск написал в "Твиттере", что концепция поменялась. Теперь SpaceX собирается ловить падающую Super Heavy при помощи механической руки на стартовой башне.

Стартовая башня — конструкция, обеспечивающая доступ астронавтов и технического персонала к кораблю, пока тот стоит на площадке перед взлетом. Каким будет "улавливающий механизм", и как это будет работать, нам еще предстоит узнать.

Что касается верхней ступени, до сих пор возвращающиеся на Землю космические объекты использовали парашюты либо приземлялись вертикально. Но создатели "Старшип" выбрали иной подход.

Корабль войдет в атмосферу под углом 60 градусов и полетит практически горизонтально, как бы готовясь сесть на брюхо. Торможение осуществляется исключительно трением о воздух. Недостаток — неустойчивость на финальной стадии путешествия.

Контролировать приземление помогут четыре стабилизатора по бокам корабля в его передней и задней части. Примерно так парашютист в свободном падении использует свои руки и ноги.

"Это нечто абсолютно отличное от всего, что было раньше: контролируемое падение, — говорил Маск в 2019 году. — Крылья самолета создают подъемную силу, а у нас, наоборот, торможение".

В непосредственной близости от Земли и при погашенной скорости "Старшип" на короткое время включит двигатели, перевернется в вертикальное положение и совершит посадку на опоры.

По словам Маска, такой же будет схема посадки на другие небесные тела, в том числе Марс.

"Старшип" может также задерживаться на околоземной орбите для дозаправки.

"Если вы выходите на орбиту и ничего больше не делаете — замечательно, вы доставили на низкую околоземную орбиту 150 тонн груза, и дополнительного топлива не нужно. Или вы можете отправить в космос танкеры, снова полностью заправить ["Старшип"] и послать те же 150 тонн на Марс", — объяснял Маск в памятном выступлении в 2017 году.

Для дозаправки "Старшип" состыкуется с аналогичным кораблем, представляющим собой топливную емкость и выведенным на околоземную орбиту раньше.

"Два корабля соединятся своими хвостовыми частями, используя те же стыковочные узлы, что для совмещения ракетой-носителем перед стартом, — говорил тогда же Маск. — Процесс перекачки топлива прост. При помощи насосов мы направим поток топлива в нужную сторону".

На что способен "Старшип"?

При полете к Марсу, занимающем около девяти месяцев в одну сторону, Маск планирует разместить в предназначенном для полезной нагрузки отсеке корабля 40 пассажирских кают.

"В тесноте в каждой каюте смогут поместиться пять-шесть человек. Но я предполагаю, что их будет двое-трое, то есть в общей сложности порядка ста человек", — говорил Маск.

Понадобятся также помещения общего пользования, багажный отсек, кухня и защищенное от радиации убежище, в котором экипаж будет пережидать солнечные бури.

"Старшип" также может быть использован в ходе программы НАСА "Артемида" по обеспечению постоянного присутствия людей на Луне. В 2020 году SpaceX получила контракт с НАСА стоимостью в 135 миллионов долларов на приспособление корабля для пилотируемых лунных экспедиций.

"Лунный" вариант "Старшипа" никогда не вернется на Землю, а останется на окололунной орбите в качестве парома между прибывающими на нее кораблями и поверхностью Луны. Следовательно, ему не потребуются теплозащита и "плавники", необходимые для приземления.

Беспилотная грузовая версия будет иметь огромный люк, открывающийся как крокодилья пасть. В сочетании с большой грузоподъемностью это откроет новые возможности для доставки на орбиту спутников, в частности, космических телескопов размером больше, чем "Джеймс Вебб", которому предстоит сменить знаменитый "Хаббл".

По словам Маска, его корабль может быть использован и для скоростного перемещения между двумя пунктами на Земле, и для путешествий в дальний космос, например, к газовому гиганту Юпитеру. Но последнее пока отдаленная перспектива.

Когда ждать первого полета?

За последние несколько лет SpaceX испытала несколько прототипов "Старшип" на своем частном космодроме в Бока-Чика в Техасе.

Начало положило 39-метровое "испытательное изделие" под названием "Стархоппер", сильно напоминавшее водокачку и поднявшееся на высоту 150 метров.

За ним последовали более сложные прототипы. В декабре 2020 года один из них, носивший название SN8 ("Старшип" номер 8), впервые имевший характерный конический нос и стабилизаторы, взлетел на 12,5 км, но взорвался при посадке.

По словам представителей компании, причиной стала неполадка в одном из двигателей. Корабль недостаточно погасил скорость и жесткий контакт с площадкой привел к его разрушению. В остальном полет прошел "как по учебнику" и принес много ценных технических данных.

Следующий прототип, SN9, уже установлен на стартовой площадке. Space X надеется, что в этот раз посадка будет штатной.

В октябре 2020 года Илон Маск говорил, что полет "Старшипа" к Марсу без экипажа планируется на 2024 год.

Некоторые наблюдатели замечают, что бизнесмену случалось бывать чересчур оптимистичным в своих прогнозах.

В то же время Маск заработал репутацию человека, рано или поздно добивающегося даже самых амбициозных целей.