Нині одним із головних проєктів компанії SpaceX Ілона Маска є повністю багаторазова надважка ракета-носій Starship, призначена для економічної доставки вантажів та людей на навколоземні орбіти, а також для міжпланетних польотів на Місяць та Марс. Найбільша за розмірами, масою, потужністю та вантажопідйомністю ракета в історії перевершила за цими параметрами знамениту ракету Saturn V, героїню місячної програми США 1960–1970-х років.
Компанія оголосила, що орбітальні запуски та запуски з корисним навантаженням плануються у 2025 році. 20 квітня 2023 року відбувся перший спільний політ Starship та Super Heavy, що закінчився невдачею. По-різному невдалими були і вісім наступних запусків.
Що таке Starship
Starship складається з двох ступенів: прискорювача Super Heavy та космічного корабля Starship. Обидва ступені оснащені двигунами Raptor, що працюють на рідкому метані (пальне) та рідкому кисні (окислювач). Одним із факторів, що вплинули на вибір цих компонентів, стало те, що їх можна виробляти на Марсі з вуглекислого газу та води.
Ступені Starship розробляються здатними повернутися на стартовий майданчик з використанням технології вертикальної реактивної посадки.
Космічний корабель Starship поєднує в собі дві функції — другого ступеня ракети-носія, який використовується для досягнення орбітальної швидкості при запуску з Землі, і багаторазового космічного апарата, здатного виконувати політ у космічному просторі та здійснювати керовану посадку на Землю, Місяць або Марс.
***
Британський журналіст Вілл Локетт, який має інженерну освіту і тривалий час працював за фахом, вважає, що творцям ракети після тривалої серії невдач потрібно запитати себе, що ж відбувається насправді з проєктом? Сам Локетт вважає, що SpaceX зайшла в глухий кут, намагаючись реалізувати настільки складний і революційний у багатьох аспектах проєкт. 
наводить у скороченому вигляді його колонку, опубліковану на платформі Medium.
«Маск ігнорує інженерні умовності та здоровий глузд»
Після дев'яти випробувальних польотів у SpaceX все ще не придумали, як запобігти вибуху або руйнуванню Starship. Вони обіцяли, що будуть навчатися на помилках і робити гігантські кроки вперед з кожною невдалою місією, але після стількох невдач ми можемо запитати, чи це відбувається насправді? Очевидно, що ні.
Польоти 7 і 8 зазнали невдачі таким чином. Під час кожного з них змогли успішно посадити перший ступень, але це не так вражає, як посадка другого ступеня, тому що надважкий прискорювач залишається в атмосфері та має значно меншу кінетичну енергію. Під час цих польотів другі ступені вибухнули, перш ніж змогли досягти орбітальної швидкості. У польоті 7 вибух стався через величезний витік палива. У польоті 8 вибухнув один двигун і вивів з ладу багато інших. Чи вирішив політ 9 ці проблеми? Чи просунулася SpaceX? Ні.
Проблеми з першим ступенем
У цьому польоті SpaceX повторно використала Super Heavy. Інженерам довелося замінити лише чотири з 33 двигунів і жоден із них не відмовив під час зльоту. На жаль, на цьому добрі новини закінчуються. SpaceX захотіла спробувати нову траєкторію польоту при посадці першого ступеня, щоб використовувати опір атмосфери для уповільнення ракети і приводнити її в океані, а не здійснити посадку, що раніше використовувалася, за допомогою «паличок для їжі» (величезних рукояток-захоплень на стартовій вежі). Але Super Heavy розвалилася на самому початку маневрування.
На відміну від попередніх двох польотів, другий ступень успішно досяг космосу, розігнався до орбітальної швидкості і навіть зумів відключити свої двигуни. Проте в черговий раз паливні баки дали величезний витік, внаслідок чого ступінь вийшов з-під контролю та незабаром розвалився в атмосфері. При цьому SpaceX, ймовірно, не отримала жодних корисних даних про політ від другого ступеня через втрату контакту з нім.
Ракета Starship та інші мега-ракети.
Це прогрес? Якщо бути педантичним, то звісно. Повторне використання надважкого прискорювача та досягнення орбітальних швидкостей без вибуху – це кроки вперед. Але насправді це був бічний крок. Результат був той самий або, можливо, навіть гірший: відсутність корисного навантаження на орбіті і дві невдалі посадки.
Чому SpaceX вирішила спробувати інший варіант посадки для Super Heavy, хоч вони вже кілька разів успішно приземляли його за допомогою рукояток на вежі? Чинник ваги. Сама Starship важить занадто багато, а це означає, що її можливе корисне навантаження невелике, а двигуни перевантажені (звідси й постійні їх відмови). SpaceX має зробити Starship легшою, щоб у неї з'явився шанс стати функціональною. Найважчий компонент ракети, особливо яка самоприземляється, — це паливо. Для посадки на вежу потрібно багато палива для гальмування двигунами. Тому конструктори намагалися замінити більшу частину цієї потреби в паливі опором атмосфери, дозволяючи ракеті падати на Землю боком, що набагато менш передбачувано, але набагато економічніше. Це б зменшило потребу у паливі та зробило ракету значно легшою. Але ракета не змогла впоратися із навантаженнями цього маневру і розвалилася.
Super Heavy та її двигуни повинні бути значно посилені, щоб пережити таку посадку. Але це неминуче призведе до збільшення ваги. Так що, насправді, урок дев'ятого польоту полягає в тому, що ви потрапляєте в глухий кут, коли намагаєтеся зробити перший ступінь легшим.
Проблеми з другим ступенем
Через те що SpaceX не має жодних даних про хід дев'ятого польоту, отримати якусь серйозну інформацію про цей запуск у принципі неможливо. Конструктори можуть припустити, що виправлення витоків палива та спалахів двигунів, які мали місце у попередніх польотах, допомогли. Однак той факт, що був ще один витік палива, який призвів до відмови ракети, говорить про те, що є проблема з каскадном напруги. Конструктори посилили паливні магістралі та арматуру двигунів, але тепер вийшов з ладу інший компонент, що знаходиться далі по лінії напруги. Для усього другого ступеня може знадобитися серйозне посилення, що значно збільшить вагу конструкції та зменшить вагу корисного навантаження. Не забуватимемо, що політ 9 вийшов з-під контролю і не зміг доставити на орбіту корисне навантаження, яке становило лише 10% від обіцяного.
Що потрібно зробити для виправлення ситуації
SpaceX якимось чином потрібно зробити Starship значно міцнішою і легшою не менш ніж на 100 тонн, якщо вона хоче провести хоча б одну успішну місію, не кажучи вже про досягнення постійного повторного використання — що, мабуть, у принципі неможливо. Все, що показав політ 9, це те, наскільки тупиковим напрямом є Starship.
SpaceX ще має пройти довгий шлях, перш ніж Starship стане життєздатним засобом виведення. Ще належить успішно посадити другий ступінь, повторно його використовувати, досягти орбіти, доставити корисне навантаження на орбіту, досягти заявленої вантажопідйомності, провести кріогенне перекачування палива між двома зорельотами в космосі (чого ніколи раніше не робили), провести успішні тривалі льотні випробування, успішну посадку на Місяць. (Проєкт Starship передбачає, що другий ступінь дозаправлятиметься паливом і окислювачем у космосі. – ).
Майже всі сплачені контракти Starship призначені для пілотованих космічних польотів на Місяць, які вимагають багаторазової орбітальної дозаправки та сертифікації для пілотованих космічних польотів. Орбітальна дозаправка неймовірно складна, і для того, щоб отримати сертифікат для космічних польотів, що пілотуються, SpaceX необхідно довести, що вони можуть успішно посадити другий ступінь майже в 100% випадків. Їм знадобилося дев'ять невдалих спроб і майже $10 млрд тільки для того, щоб Starship не вийшов на орбіту з частиною обіцяного корисного навантаження і так і не посадив другий ступінь або успішно повторно використав перший ступінь. Скільки випробувальних польотів, доларів і років знадобиться, щоб змусити це все працювати?
Перспективи Starship
Після дев'яти запусків у Saturn V була лише одна часткова, неруйнівна відмова, і вона доставила на поверхню Місяця три екіпажі. Звичайно, це була менш складна ракета, ніж Starship, але NASA досягло цього, використовуючи технологію 1960-х років, яка була набагато менш надійною та точною.
Зараз Маск стверджує, що Starship якимось чином досягне корисного навантаження 45 тонн (що менше половини обіцяного). Це означає, що для місячного зорельоту буде потрібно 33 дозаправки в космосі. Навіть якщо припустити, що Starship можна повністю повторно використовувати, це дасть ціну запуску на Місяць у $2,38 млрд. А Saturn V запустила 50 тонн на Місяць всього за $1,8 млрд у сьогоднішніх доларах, і це включає витрати на розробку, розподілені за його 13 запусками.
Всі ці випробувальні польоти Starship доводять, що це неправильний напрямок. Маску довелося відмовитися від своїх планів зробити ракету Falcon 9 повністю багаторазовою понад десять років тому, бо це звело б її вантажопідйомність до нуля. Цього факту мало бути достатньо, щоб продемонструвати, що Starship – це провал. Але Маск продовжує ігнорувати інженерні умовності та здоровий глузд.
Читайте також
