Перед стартом финальный отсчет был остановлен на -40 секундах, но вскоре был продолжен.
В конце третьей минуты полетного времени произошло успешное разделение ступеней, но через несколько секунд нижняя ступень взорвалась.
Верхняя ступень продолжила полет, вышла в космос и достигла высоты 148 км и скорости 24121 км/ч. После этого связь с ней прервалась, и что с ней произошло на момент публикации неизвестно. В случае успеха она должна достигнуть Тихого океана и приводиться там.
Если разработка ракеты удастся согласно плану, то она будет иметь два преимущества над конкурентами, которые полностью изменят правила игры.
Во-первых, Starship должна стать первой ракетой, обе ступени которой можно использовать повторно, вместе с интегрированным в верхнюю ступень кораблем. С учетом заявленной полезной нагрузки в сто и более тонн, это потенциально позволит существенно снизить цену за килограмм доставленных грузов в космос, а также проводить запуски чаще, лишь после техосмотра и перезаправки ступеней. Наличие сверхтяжелой относительно дешевой ракеты сделает осмысленным создание очень массивных спутников (или космических станций), что откроет большое окно возможностей для инновация в космической сфере.
Во-вторых, проект Starship предполагает возможность дозаправки на низкой околоземной орбите с помощью танкеров (об этом речь пойдет ниже). После дозаправки верхняя ступень с интегрированным кораблем будет использовать полученное топливо для полета на Луну или к другим планетам. В случае реализации этой идеи ракета сможет доставить в дальний космос десятки тонн полезной нагрузки: как исследовательские зонды с большим запасом топлива, так и грузы для помощи в исследовании Марса и Луны. Для сравнения, масса зонда Juno для исследования Юпитера равна 3,6 т, марсохода Perseverance вместе с перелетным модулем — почти 4 т.
По плану Илона Маска, у верхней ступени будут три основных модификации, а нижняя будет единой. Модификации верхней ступени будут отличаться типом интегрированного корабля: грузопассажирского, беспилотного грузового для вывода спутников на орбиту и танкера-заправщика. Во всех случаях корабль находится сверху ракеты, над основными топливными баками.
Грузопассажирскую модификацию можно считать базовой. Именно она будет использоваться для полетов на другие планеты и для доставки грузов. Предполагается, что при посадке на необорудованный грунт (без стартовой башни) выходить из кабины можно будет с помощью внешнего лифта, на котором поместится и крупный груз. Для полетов между лунной поверхностью и лунной орбиты будут использовать под-модификации без аэродинамических рулей и теплозащиты. Именно такой аппарат выбрало NASA для высадки на Луну людей в 2026 году по программе Arthemis.
Lunar Starship и Starship
Грузовая версия будет напоминать обычную ракету — с той лишь разницей, что обтекатель для отделения спутников будет не сбрасываться, а раскрываться. Обтекатель с диаметром основания девять метров позволит размещать крупногабаритные грузы — для сравнения, зеркало телескопа James Webb пришлось делать складным, чтобы оно влезло под 4,5-метровый обтекатель ракеты Ariane 5.
Грузовая версия Starship с раскрытым обтекателем
Версия-танкер не будет иметь аналогов в космонавтике, его концепция позаимствована из боевой авиации. Предполагается, что направляющаяся в дальний космос грузопассажирская (или грузовая) ракета для начала выйдет на устойчивую низкую околоземную орбиту. После этого с земли запустят танкер-дозаправщик — вероятно, у него него не будет отсека для полезной нагрузки, а топливные баки сделают более объемными. Он выйдет на ту же орбиту, что и первая ракета, состыкуется с ней и начнет перекачку топлива. Оставив на борту необходимый для посадки запас, танкер отстыкуется и вернется на землю. Там его можно будет дозаправить и отправить в космос вновь — и так до тех пор, пока баки основной ракеты не заполнятся. После этого грузопассажирский Starship продолжит полет к Луне, Марсу или другим планетам.
Чтобы это схема была оправдана, необходимо научиться перезаправлять и готовить ступень гораздо быстрее, чем SpaceX это делает сейчас c Falcon 9. Рекорд скорости повторного запуска первой ступени на сегодняшний день составляет 21 день.
Концепция и той, и другой системы подчинена одной цели — существенно сократить стоимость космического запуска за счет повторного использования ракет. Shuttle эту задачу выполнить не удалось из-за чрезвычайно трудоемкого и дорогого техобслуживания, необходимого между каждым полетом. Во многом это было связано с использованием водорода в качестве топлива — сам по себе этот газ дешев, но требует сложной и дорогой инфраструктуры из-за способности проходить сквозь мельчайшие щели в материале и температуры сжижения лишь на 20 градусов выше абсолютного нуля. В том числе, существовал риск просачивания водорода через уплотнители внутри двигателя RS-25, что при соединении с кислородом-окислителем привело бы к аварии. Поэтому инженеры тщательно перебирали RS-25 вручную перед каждым запуском.
Топливом Starship служит гораздо менее текучий метан, который, к тому же, удобно держать в баке рядом с кислородом из-за схожей температуры кипения. Разработанный SpaceX двигатель Raptor меньше RS-25, дешевле его и, как надеется Маск, намного надежнее. При этом у Starship нет мощных твердотопливных ускорителей шаттла, и потому при старте на нижней ступени будут работать 33 двигателя Raptor. Это рекорд для космонавтики, причем использование 30 маленьких двигателей считалось основной причиной провала разработки советской сверхтяжелой лунной ракеты Н-1. Маск же считает, что его инженеры преодолеют эти сложности, а избыточное число двигателей делает систему более отказоустойчивой.
Двигатели Raptor на нижней ступени и общий вид Raptor
В отличие от Shuttle, у Starship нет крыльев: она садится на хвост с помощью двигателей, а аэродинамические рули нужны лишь для управления полетом. Это требует оставлять в баках какое-то количество топлива, которое бы пригодилось для разгона. Однако наличие на ступени (или корабле) крыльев создает еще больше проблем. Во-первых, они имеют собственный вес, сопоставимый с массой требуемого остатка топлива. Во-вторых, они требуют адаптировать космический корабль выдерживать как силу, прикладываемую двигателями, так и крыльями (грубо говоря, самолет должен быть прочным в месте прикрепления крыльев). Тоже самое касается убираемых стоек шасси.
Теплозащита покрывает лишь один бок ракеты и нос
Зато космический челнок и Starship роднит использование керамической теплозащиты, которая выглядит как черная плитка. За счет очень малой теплопроводности она позволяет выдержать кораблю нагрев, возникающий при гиперзвуковом спуске в атмосфере. Хотя Starship и не способна к полноценному аэродинамическому полету, в атмосферу она входит боком и использует это для торможения ради экономии топлива. Разворот двигателями внизу происходит лишь на небольшой высоте перед посадкой.
Керамичесая теплозащита на SpaceX's Starship
Мнения экспертов космической отрасли на этот вопрос расходятся. Известно, что Starship в нынешнем варианте — это сильно урезанная производная прошлых аналогичных концепций Маска (ITS и BFR). Так, запланированная полезная нагрузка ITS могла доходить до 500 тонн, а в BFR вместо плиток теплозащиты предполагался впрыск жидкого метана под «брюхо» при входе в атмосферу. Для каждой следующей ревизии проекта характерно, во-первых, значительное уменьшение амбиций, во-вторых, сдвиг сроков на многие годы. В частности, еще в 2020 году Маск настаивал, что ракета будет готова к полету на Марс в 2022 году — в итоге первый суборбитальный тестовый полет состоялся весной 2023 года и закончился взрывом спустя несколько минут.
SpaceX это частная компания, а разработка Starship, судя по всему, не стоит колоссальных денег из-за фирменного подхода по снижению затрат. В других обстоятельствах Маск мог бы проектировать свою любимую ракету столько, сколько пожелает. Однако все меняет заключенный в 2020 году контракт с NASA, который предполагает использование Starship для доставки людей на Луну про в ходе полета Arthemis 3. Более того, в 2021 году SpaceX осталась единственным подрядчиком для этой задачи, и NASA через суд отвергло заявку Blue Origin, ближайшего конкурента.
С тех пор срок запуска Arthemis 3 сдвинулся с 2024 на 2025 или даже 2026 год из-за неготовности множества компонентов, но государственная программа не может растягиваться на произвольный срок. Starship почти наверняка не будет готов к 2025 году, но если его не сертифицируют для пилотируемых полетов в течение пары лет после этого, у проекта Arthems, руководства NASA и компании SpaceX, могут возникнуть серьезные проблемы. Разработку также затрудняют непрерывные жалобы экологов — по их мнению, расположенный в Техасе ракетный полигон у деревни Бока-Чика вредит местным желтоногим зуйкам и другим обитателям.
Весьма вероятно, что необходимую для полета на Луну версию Starship будут дорабатывать в авральном порядке с урезанными возможностями, а остальные модификации будут готовы лишь годами позже.
По сообщению сайта Газета.ru