КОСМИЧЕСКАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ STARSHIP: ПОЛЕТЫ ДОЛЖНЫ НАЧАТЬСЯ В 2022 ГОДУ
==========
Команда SpaceX на космодроме Starbase в Южном Техасе (США) готовится к первому запуску полностью собранной космической транспортной системы нового поколения – ракетной ступени Super Heavy и второй ступени / космического корабля Starship – уже в январе 2022 года, при условии, что компания завершит строительство стартовой площадки, проведет наземные испытания и получит одобрение американских регулирующих органов. Об этом заявил 17 ноября 2021 года основатель компании, ее главный исполнительный директор и главный инженер Илон Маск.
Новый график исключает запуск системы Starship до конца 2021 года. Задержку до 2022 года ожидали практически все, поскольку всё еще не завершены экологическая экспертиза от Федерального управления гражданской авиации США (FAA) и ведущееся впечатляющими темпами строительство на стартовой площадке башни для поддержки ракеты высотой почти 120 метров.
«Мы ожидаем утверждения нашей лицензии от FAA примерно в конце этого года, поэтому это, вероятно, означает попытку запуска в январе или, возможно, в феврале», – сказал Маск в ходе дискуссии на панели по космическим исследованиям и панели по физике и астрономии, входящих в Национальные академии наук, инженерии и медицины.
Как и перед первыми стартами ракет-носителей Falcon 9 и Falcon Heavy, Маск попытался оправдать ожидания первой попытки орбитального запуска Starship.
«Мы завершили первую орбитальную ступень и первый орбитальный корабль, и мы закончим работать над стартовой площадкой и пусковой башней в конце этого месяца, а затем мы проведем несколько испытаний в декабре и, надеюсь, запустим в январе, – сказал Маск. – Этот первый запуск связан с большим риском, поэтому я бы не сказал, что он будет успешным, но я думаю, что мы добьемся большого прогресса. Мы также построили завод по производству большого количества этих носителей. Так что речь не об одном или двух. Мы стремимся ввести в строй как можно больше. Мы надеемся, что в следующем году выполним, как планируем, дюжину запусков, а может быть, и больше. И если нам удастся сделать [Starship] полностью многоразовым, это означает, что мы будем наращивать флот так же, как и с многоразовой первой ступенью Falcon 9».
По словам Маска, стоимость запуска Starship в конечном итоге упадет ниже стоимости полета ракеты Falcon 9, которая, как говорил глава SpaceX в 2020 году, благодаря повторному использованию ее частей, может упасть ниже $30 млн.
«По сути, мы намерены завершить программу испытательных полетов в следующем году, а это значит, что она, вероятно, будет готова для [выведения] ценных полезных нагрузок, которые не предназначены для испытаний, в 2023 году».
15 ноября 2021 года FAA заявило, что 31 декабря намерено завершить экологическую оценку деятельности SpaceX на Бока-Чика-Бич, расположенном на побережье Мексиканского залива к востоку от Браунсвилла в штате Техас. Эта оценка является предварительным условием для выдачи FAA лицензии на коммерческий запуск Starship по программе первого испытательного орбитального полета.
FAA выпустило проект экологического отчета в сентябре 2021 года после консультаций с несколькими федеральными агентствами США и агентствами штата Техас, а затем провело два слушания в октябре для получения комментариев общественности.
Проект отчета является переоценкой первоначального заключения FAA о воздействии на окружающую среду, выпущенного до того, как SpaceX в 2014 году начала строительство испытательного полигона в Бока-Чика. В то время SpaceX планировала осуществлять из Южного Техаса запуски ракет-носителей Falcon 9 и Falcon Heavy. Однако с тех пор проект был изменен, чтобы сосредоточиться на разработке гораздо более крупных Starship и Super Heavy.
Предположим, FAA придет к выводу, что операции с системой Starship не будут иметь значительного воздействия на окружающую среду или что любые последствия для нее могут быть смягчены. Тогда регулирующие органы США дадут «зеленый свет» для орбитального испытательного полета. В противном случае FAA начнет работу над новым заключением о воздействии на окружающую среду, что, вероятно, займет месяцы, а возможно, даже годы.
Пока SpaceX ожидает вердикта FAA, инженеры компании продолжают добиваться технического прогресса в подготовке испытательного орбитального полета Starship. Рабочие установили на корабле Starship теплоизоляционные плиты. 12 ноября 2021 года впервые проведены статические огневые испытания одновременно шести ракетных двигателей Raptor.
Аналогичные статические огневые испытания 29 двигателей Raptor на ракетной ступени Super Heavy могут состояться до конца 2021 года.
«Мы стремимся разработать с помощью Starship универсальное средство транспортировки больших масс [грузов] или людей... в любую точку Солнечной системы, – сказал Маск 17 ноября, еще раз напомнив о целях программы Starship. – Идея состоит в том, чтобы получить первую полностью и быстро восстанавливаемую многоразовую ракету. Это действительно Святой Грааль ракетной техники. Если у нас будет полностью и быстро восстанавливаемая многоразовая... орбитальная ракета, тогда стоимость транспортировки на орбиту снизится примерно на два порядка, а может быть, и больше».
Конструктивно космическая транспортная система нового поколения Starship состоит из ракетной ступени Super Heavy и корабля Starship, который во время выведения на околоземную орбиту служит верхней ступенью, затем космическим транспортом и, наконец, транспортным средством для возвращения на Землю грузов и людей.
По дороге от взлетно-посадочного комплекса рядом с побережьем SpaceX построила постоянно растущий завод. С 2019 года компания собрала серию субмасштабных и полноразмерных прототипов Starship и выполнила пять высотных испытательных полетов в атмосфере над Бока-Чика с декабря 2020 года по май 2021 года.
Пятый высотный полет, выполненный 5 мая 2021 года, стал первым, в котором прототип Starship SN15 совершил успешное ракетное приземление на посадочную площадку в Бока-Чика. Два прототипа разрушились при приземлении (SN8, SN9), один взорвался в воздухе при выполнении посадочного маневра (SN11), один взорвался 8 минут спустя после посадки вследствие пожара в двигательном отсеке (SN10).
Этап атмосферных испытательных полетов Starship завершен, и Маск поставил перед командой в Техасе задачу подготовить к первому орбитальному испытательному полету полностью собранную систему Super Heavy / Starship.
SpaceX разрабатывает Starship как полностью многоразовую космическую транспортную систему, способную доставить на низкую околоземную орбиту более 100 тонн полезной нагрузки, больше, чем любая другая ракета в мире. SpaceX также стремится разработать возможность дозаправки в космосе, чтобы увеличить дальность транспортировки тяжелых грузов Starship по меньшей мере до Луны и планет земной группы Солнечной системы.
«Я считаю, что это очень качественный аппарат, – отметил Маск, говоря о Starship. – Я не думаю, что что-то подобное разрабатывается, и я не думаю, что что-то подобное даже предлагалось, но он может очень благоприятно повлиять на судьбу человечества».
Корпоративная миссия SpaceX – сделать человечество многопланетным видом, и Маск утверждает, что для воплощения этой мечты в реальность необходима полностью многоразовая ракета-носитель и транспортный корабль масштаба Starship.
Первым крупным заказчиком программы Starship стало Национальное управление США по аэронавтике и космосу (NASA). В апреле 2021 года космическое агентство США объявило о заключении со SpaceX контракта, стоимость которого оценивается в $2,9 млрд, на разработку пилотируемого посадочного модуля, созданного на базе корабля Starship, для лунных экспедиций по программе Artemis.
Blue Origin, конкурирующая космическая компания, основанная миллиардером Джеффом Безосом, также подала заявку на разработку лунного посадочного модуля. Blue Origin подала в суд на NASA, протестуя против присуждения контракта SpaceX, но в начале ноября 2021 года федеральный судья отклонил иск.
«Мы не предполагаем никакого международного сотрудничества. Мы строим эту штуку прямо сейчас. Мы действительно строим ее за счет собственных средств, – сказал Маск. – NASA оказывает некоторую поддержку, потому что они намереваются использовать Starship для доставки астронавтов на поверхность Луны, но это собственная работа [компании] – вероятно, до сих пор, по крайней мере, 90 процентов из собственных источников».
По словам Маска, SpaceX работает с Солом Перлмуттером, астрофизиком из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (штат Калифорния) и нобелевским лауреатом, над проектом «действительно большого» космического телескопа, который может быть запущен на Starship. Помимо большой грузоподъемности, диаметр корабля 9 метров, почти на треть больше, чем у широкофюзеляжного пассажирского самолета Boeing 747, что позволяет обустроить в Starship отсек полезной нагрузки большего объема, чем у любой другой эксплуатируемой ракеты-носителя.
«Речь идет о линзе, предназначенной для наземного телескопа, и создании на ее основе космического телескопа, – сказал Маск. – Я думаю, это могло бы быть довольно интересно, и мы хотели бы заняться и другим. Самое замечательное в Starship – это то, что он действительно позволит нам отправлять [в космос] очень большие [аппараты], а также отправлять их быстро. Нам нужно гораздо меньше прибегать к помощи планетарной гравитации и тому подобного».
Маск заявил, что долгосрочное развитие установок по производству топлива на Луне и Марсе позволит совершать экспедиции к астероидам, спутникам Юпитера и другие полеты в дальний космос.
«По сути, любое место, где мы сможем поставить заправочную станцию, [даст нам возможность] сделать еще один шаг вперед», – сказал он.
После начала эксплуатации космической транспортной системы нового поколения, многоразовая ракетная ступень Super Heavy при выведении будет отделяться от Starship и возвращаться в Бока-Чика, совершая посадку непосредственно на ту же площадку, с которой стартовала. Starship будет выводиться на низкую околоземную орбиту, куда доставит свою полезную нагрузку, или отправится в пункт назначения в дальнем космосе, после чего, наконец, возвратится на Землю, чтобы быть подготовленным к следующему полету и снова взлететь. Корабль Starship также может использоваться как разгонный блок и многоразовый транспортный корабль для доставки людей и грузов в пункты назначения на околоземной орбите, Луне, Марсе и в других отдаленных местах.
Система многоразового использования, основанная на частично многоразовой ракете-носителе Falcon 9, предназначена для снижения стоимости каждого полета.
Согласно заявлению SpaceX, поданному ранее в 2021 году в Федеральную комиссию США по связи (FCC), первый испытательный орбитальный полет Starship, хотя и не имеет себе равных по масштабам, будет направлен на проверку основных возможностей многоразовой системы при запуске, в полете и во время аэродинамического торможения при возвращении на Землю, без испытаний в полном объеме сложных систем посадки и восстановления.
Для первого испытательного орбитального полета SpaceX планирует использовать Super Heavy однократно – ракетная ступень приводнится в Мексиканском заливе. Starship, после выведения на низкую околоземную орбиту, совершит один виток вокруг Земли. Покрытый теплозащитной плиткой, корабль после торможения в атмосфере направится в заданный район акватории Тихого океана недалеко от Гавайских островов, где совершит управляемое приводнение.
SpaceX также модифицирует две морские платформы, предназначавшиеся для бурения нефтяных скважин, чтобы они служили плавучими пусковыми и посадочными платформами для Starship, и планирует построить стартовый комплекс Starship на территории Космического центра NASA имени Кеннеди во Флориде.
«Сейчас мы строим фабрику, чтобы производить множество Starship и параллельно множество двигателей, так что будет много, много кораблей», – сказал Маск.
По его словам, в SpaceX изобрели новый сплав нержавеющей стали для Starship, заменив две другие марки – 301 и 304L, которые использовались ранее в программе.
«Самым большим ограничением в настоящее время является скорость сборки двигателей, так как на ракетной ступени должно быть установлено 29 двигателей», – отметил Маск.
Для первого испытательного орбитального полета Starship будет использоваться первоначальная версия ракетного двигателя Raptor, работающего на топливной паре «сжиженный метан + жидкий кислород». 16 ноября 2021 года в своем Твиттере Маск написал, что ракетная ступень Super Heavy, оснащенная 29 двигателями, будет развивать стартовую тягу 12 миллионов фунтов. В SpaceX работают над модернизированной версией двигателя повышенной мощности Raptor 2.
«Это большие двигатели, – сказал Маск. – Raptor 2 – это двигатель с тягой примерно 240 тонн, поэтому мы говорим о двигателях с тягой 500 тысяч или 600 тысяч фунтов».
В дальнейшем ракетные ступени Super Heavy, предназначенные для посадки и повторного использования, будут оснащены 33 двигателями Raptor.
Помимо Raptor, в SpaceX уже сейчас задумываются о перспективном жидкостном ракетном двигателе, основанном на ЖРД Merlin, использующемся на ракетах-носителях Falcon 9 и Falcon Heavy, работающем на топливной паре «керосин + жидкий кислород».
«Raptor 2 имеет значительные улучшения во всех отношениях, но необходим полный пересмотр конструкции двигателя, который действительно может сделать жизнь многопланетной, – написал Маск в своем Твиттере 16 ноября 2021 года. – Он не будет носить название Raptor».