Второй полет одного Раптора и взрыв Старшипа 2 в космосе

Дата 16 января 2025 года стала особой в истории космонавтики. Впервые в один день были испытаны сразу две сверхтяжелые ракеты - о первой из них, New Glenn мы подготовили отдельную статью, а сейчас расскажем про седьмой полет американской сверхтяжёлой ракеты Super Heavy / Starship. Этим полетом IFT-7 (Integrated Flight Test 7) началась серия испытаний космолета версии Block 2.

Содержание

1. Почему потребовалось создать новый Старшип?
2. Новинки первого испытательного полета Starship Block 2
3. Испытательный полет Суперхэви / Старшип 16 января 2025 года
4. Возможная причина аварии Starship S33
5. Видео выведения Суперхэви B14 / Старшип S33 (на англ. языке)

Почему потребовалось создать новый Старшип?

Программа полетов Starship Block 1 завершилась на шестом испытательном полете весьма скромным результатом. Самый большой космолет в мире так ни разу не побывал на околоземной орбите, потому что был признан... недостаточно большим. Его вес оказался слишком большим, а запас топлива - недостаточным для того, чтобы обеспечить вывод требуемой полезной нагрузки (ПН), поэтому в SpaceX запустили программу увеличения размеров и без того огромного космического корабля.

На Старбазе (Starbase) началась гонка размеров. Сверхтяжелая ракета будет становиться все больше и тяжелее, но ее двигатели будут форсироваться для увеличения тяги, а запас топлива - расти в надежде на то, что эти конструктивные мероприятия позволит увеличить выводимую на орбиту полезную нагрузку.

Представьте себе, что Вы перевозите товар не грузовиком, а танком с броней. Броня весит много и забирает мощность двигателя, которой не хватает для перевозки коробок. Вдобавок, растет расход топлива и дальность, на которой можно уехать после заправки. Вот это и произошло со Старшипом - он оборудован тепловой "броней" из абляционного покрытия и керамических плиток для торможения в атмосфере и возвращения на землю - не такой толстой, как у танка, но тоже тяжелой. И в этой броне надо лететь на околоземную орбиту с грузом в виде спутников, на которые просто не остается сил.

Starship Block 2 - первый в этой линейке изменений. Он отличается от Starship Block 1 уменьшенным до 500 куб. метров грузовым отсеком и увеличенными на 25% топливными баками - максимальная заправка топливом выросла с 1200 до 1500 тонн. В качестве ракетных двигателей пока применяются прежние Raptor 2, но их собираются заменить более мощными Raptor 3, выполненными в аддитивных технологиях. Изменения в конструкции были проверены на земле путем двух прожигов двигательной установки.

Внешне космолет отличается от своей первой версии увеличенной на 1.8 метра длиной и новым, более защищенным от обгорания, расположением управляющих крылышек - флаперонов.

Новинки первого испытательного полета Starship Block 2

Для испытаний нового Starship S33 подготовили сверхтяжелый ускоритель Super Heavy B14, относящийся в первому поколению Block 1. Новинка состояли в том, что один из 33 ее ракетных двигателей был повторного использования - а именно возвращенный после пятого испытательного полета и снятый с Super Heavy B13.

Сопла ракетных двигателей Super Heavy B12 были повреждены во время возвращения ступени в атмосфере на сверхзвуковой скорости, но в разной степени, и двигатель #314 оказался подходящим для повторного применения. Таким образом, сверхтяжелая ракета впервые полетела в частично многоразовом варианте. Правда, не в виде целой ступени B12, которая была разобрана для изучения, а в виде всего одного ее РД.

В грузовом отсеке Starship S33 разместили макеты 10 спутников Starlink v3 следующего поколения, для испытаний механизма их развертывания. Каждый спутник Старлинк третьего поколения весит ~1900 кг и обеспечивает терабайтную скорость канала передачи данных - на порядок выше, чем Starlink v2 mini.

Объявлено, что в будущем Старшип будет доставлять на орбиту по 60 спутников Starlink v3 за раз, увеличивает пропускную, способность сети на 60 гигабит/c. Но в испытательном полете выход космолета на орбиту по-прежнему не планировался. Поэтому после отделения от Старшипа макеты спутников должны был сгореть в атмосфере над Индийским океаном, в то время как сам Старшип должен был совершить управляемую посадку на воду и уже там был взорванным с помощью системы FTS (Flight Termination Service), чтобы не достаться для изучения конкурентам.

Поскольку спасение космического корабля пока не осуществляется, то с него было снято более 100 теплозащитных плиток для проверки защитных свойств тепловой брони при проходе через атмосферу. Но до испытания теплозащитного покрытия дело не дошло.

Испытательный полет Суперхэви / Старшип 16 января 2025 года

16 января 2025 года сверхтяжелая ракета Super Heavy B14 / Starship S33 была заправлена жидким метаном и жидким кислородом. Вечером в 16:37 по местному времени (GMT-6) она стартовала с космодрома Starbase в Техасе. На этом этапе все двигатели, в том числе многоразовый 314-й отработали штатно.

Через 2 мин 40 секунд после старта прошло горячее разделение ступеней, и Суперхэви направилась к своей стартовой площадке на двенадцати двигателях Раптор 2. Один из двигателей второго кольца не включился. Но в критический момент посадки, когда настало время гасить сверхзвуковую скорость перед башней, заработали все тринадцать двигателей. Затем ракета зависла на трех центральных двигателях в захватах "Мехазиллы" (Mehazilla). Это уже вторая посадка Суперхэви на место своего старта, где в будущем будет проводиться ее немедленная заправка топливом и повторный запуск с очередным Старшипом.

Возвращение Суперхэви - ключевой момент всей программы. По программе Rapid Reuse (быстрое повторное использование) сверхтяжелый ускоритель должен стартовать каждые несколько часов, разгоняя космолеты Старшип до скорости около 1.5 км/сек и отправляя их в полет до орбиты. Уcпех Rapid Reuse зависит от того, насколько четко будет выполняться возвращение Super Heavy на стартовую площадку и будет ли ускоритель нуждаться в длительном техническом обслуживании перед заправкой и очередным стартом.

Пока Суперхэви возвращалась на космодром, Старшип набирал заданную скорость для выхода на суборбитальную траекторию к Индийскому океану. Но на пятой минуте его самостоятельного полета, когда Суперхэви уже была спасена в захватах Мехазиллы, начались внеплановые отключения РД - на отсчете 7 минут 39 секунд.

Super Heavy B14 в момент аварии Starship S33

После того, как в работе остался только один РД из шести (Raptor 2 Vacuum, расположенный на внешнем кольце), ступень взорвалась или, скорее, была взорвана из-за потери управляемости. Произошло это при скорости 21 тыс. 317 км/c на высоте 146 км. Объявленной причиной аварии стало повышение давления и пожар в полости над защитным поясом РД из-за утечки топлива.

Обломки космолета упали в Атлантический океан к северу от острова Пуэрто-Рико за пределами объявленной закрытой зоны. Это создало угрозу для воздушного движения в регионе, поэтому FAA (Federal Aviation Administration - Федеральное управление гражданской авиации) временно запретило дальнейшие полеты сверхтяжелой ракеты. Причины аварии будут расследоваться в рамках установленных процедур.

Возможная причина аварии Starship S33

Авария Starship S33 произошла, как предполагают в экспертной среде, из-за утечки жидкого метана, который подается от бака горючего к шести маршевым РД по четырем трубопроводам. Центральный трубопровод проходит через бак окислителя (жидкого кислорода) к трем центральным двигателям Raptor на карданных подвесах. Три периферийных трубопровода подают горючее к трем наиболее мощным двигателям Raptor Vacuum. Периферийные трубопроводы - это новинка Starship Block 2, именно в зоне одного из них был замечен огонь. Таким образом, вероятной причинной аварии является дефект при сборке второй версии космолета на космодроме Starbase.

Проблемы со "Звездолетом" налицо, но следует признать высокое качество его ракетных двигателей Raptor, производимых на предприятии SpaceX. РД Раптор 2 прошли уже 267 летных отработок во время испытаний с первого по седьмое и выдержали около сотни повторных включений по время полета. При этом не было ни одной аварии, первопричина которой состоит во взрыве РД, а все проблемы сверхтяжелой ракеты пока заключаются в недоработках конструкции и технологии сборки ее ступеней. Именно надежность ракетных двигателей, созданных под руководством конструктора Томаса Мюллера, говорит в пользу успешного завершения эпопеи создания ITS - BFR - Starship.

Ракету с надежными двигателями можно сделать надежной, что подтверждается вполне успешными испытаниями первой ступени Суперхэви, построенной на 33 РД Раптор.

Но что, если Старшип не получится в качестве эффективной и многоразовой второй ступени? Такое может случиться... Но всегда есть возможность заменить вторую ступень на более удачную, что собственно, сейчас и пытаются сделать в SpaceX. И вариантов замены может быть много.

Методика Илона Маска, как и его великого предшественника Сергея Королева, состоит в испытаниях новой космической техники "настрелом". Поэтому следующий запуск Суперхэви / Старшип он намерен провести уже в феврале 2025 года, а всего за год SpaceX собирается провести 25 испытаний сверхтяжелой двухступенчатой ракеты! Денег на эти испытания тратится немеряно, как и во времена взлета советской космической программы 60-х годов XX века и масштабы перемен снова поражают воображение. Американский миллиардер Джаред Айзекман, совершивший два полета на корабле Crew Dragon и готовящийся стать главой НАСА, говорит:

"Я могу с уверенностью сказать, что вторая космическая эра только начинается. Космос обладает непревзойденным потенциалом для прорывов в производстве, биотехнологии и горнодобывающей промышленности. Возможно, откроет пути к новым источникам энергии".