Starship Илона Маска как «деревянный велосипед»

18 ноября компания SpaceX Илона Маска провела второй тестовый запуск космического корабля Starship S25 со своего полигона Starbase в Бока-Чика, штат Техас. 

Запуск корабля состоялся в 7:02 по времени Восточного побережья США (16:02 мск). Трансляция пуска велась на сайте SpaceX.

На третьей минуте полета произошло успешное разделение ступеней. Первая ступень, ракета-носитель Super Heavy B9, преодолела границу космоса и поднялась на высоту 148 километров. По расчетам компании, при идеальном тестовом полете корабль должен был совершить вращение вокруг Земли, а затем упасть в Тихом океане в районе Гавайских островов.

Почти сразу после отделения от второй ступени ракета-носитель взорвалась. Через несколько секунд прервалась связь и с кораблем Starship S25. Как заявили в компании, скорее всего сработала специальная система прекращения полета.

«Мы полагаем, что потеряли вторую ступень... Мы полагаем, что во второй ступени сработала автоматическая система прекращения полета», – заявил представитель компании. Как можно предположить, после потери связи с кораблем Starship S25 была включена программа самоуничтожения. Произошло это на высоте 148 км.

Корабль Starship — это огромная черная «пуля» из нержавеющей стали длиной 50 метров и весом 1300 тонн (вместе с топливом). Корабль посажен на огромную, самую большую в истории космонавтики ракету Super Heavy. Длина ракеты Super Heavy — 70 метров. Она наполнена охлажденной смесью метана и кислорода весом в 3400 тонн. Метан – топливо, кислород – окислитель. Топливо весит в 22 раза больше, чем сам космический корабль.

Вся конструкция имеет высоту 120 метров и весит 4900 тонн. 

Запуск Super Heavy обеспечивают 33 двигателя Raptor (20 маршевых и 13 рулевых), которые по расчетам могут вывести на околоземную орбиту до 150 тонн полезного груза.

Вся конструкция гораздо тяжелей и длинней ракеты «Сатурн-5», которая выводила корабли на Луну в 70-е годы. Хотя полезной нагрузки выводится чуть больше (150 тонн против 140 тонн). Советская ракета «Энергия», способная выводить на орбиту от 100 до 200 тонн полезной нагрузки, оснащалась всего лишь четырьмя кислородно-керосиновыми ускорителями РД-170 первой ступни и четырьмя кислородно-водородными маршевыми двигателями РД-012 второй ступени.

Первый тестовый запуск Starship состоялся 20 апреля 2023 года с того же самого космодрома Бока-Чика в Техасе. На высоте 38 км над Землей ракета начала неконтролируемо вращаться и падать, после чего была взорвана.

В прямом эфире трансляции старта Starship можно было наблюдать, что при старте не запустились три двигателя первой ступени, а затем остановились ещё три. Основной причиной потери управляемости назван взрыв блока управления гидравликой через 30 секунд после старта. В SpaceX сообщили, что ракета вышла из строя из-за проблем с механизмом разделения ступеней. Вторая ступень вместе с кораблём Starship не смогла отсоединиться от первой и погибла вместе с ракетой.

Инженеры Илона Маска решили проблему с отстыковкой первой ступени, применив так называемую горячую отстыковку, когда вторая ступень запускает свои двигатели, когда двигатели первой еще работают. Такой метод разделения ступеней далеко не нов, и странно, что инженеры SpaceX его не применили сразу, а занялись изобретением «деревянного велосипеда», то есть предлагая старые идеи и выдавая их за новые.

«Горячее разделение» ступеней применялось ещё на советских ракетах-носителях «Восток», «Союз» и «Протон», применялось на боевых баллистических ракетах и никакой инновацией не является. 

Справившись с отстыковкой первой ступени, инженеры Илона Маска «поймали» проблему повторного запуска двигателей Raptor после отстыковки, которая произошла лишь при трёх работающих рапторах.

С этой проблемой столкнулся впервые академик С.П. Королев.

«Наличие знакопеременных нагрузок, вибрации, относительно малые продольные перегрузки на начальном этапе развития практического ракетостроения сделали запуск жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) в полёте почти неразрешимой задачей. В пакетной же схеме двигатель второй ступени запускался одновременно с ЖРД первой ступени на Земле, под контролем и в нормальных условиях».

Выход тогда был найден пакетным расположением двигателей ракеты-носителя. В случае системы Starship – Super Heavy можно просто не выключать 33 раптора первой ступени после отстыковки. 

После отстыковки три работающих раптора развернули Super Heavy контркурсом от Starship. Сразу после разворота были видны дренажные выбросы топлива из сопел рапторов и короткие вспышки. Дело в том, что на высоте в 148 км атмосфера ещё имеется, хотя и сильно разреженная. Набегающий в сопла рапторов воздух «завоздушил» топливные магистрали и ударил в камеру сгорания. Попытки выдавить пузыри дренажем к успеху не привели. Вибрации и гидроудары вывели из строя турбонасосные системы и вызвали взрыв.

Илон Макс всегда признавал превосходство российских ракетных двигателей над американскими. «Я провожу много времени, изучая конструкцию российских ракетных двигателей. Есть замечательные российские двигатели», — сказал он в интервью Everyday Astronaut. «Наш двигатель — с большим давлением, чем раньше, и он с полной газификацией компонентов горения. Но это относительно небольшие усовершенствования в отношении того, что русские уже сделали», — говорит основатель SpaceX. По его словам, российские инженеры «давно производят жидкостные ракетные двигатели и создали уже в прямом смысле сотни различных конструкций». Создатель двигателя РД-180 академик РАН Борис Каторгин также отмечает, что ракеты Маска «слабее наших».

«У них есть Илон Маск со своими ракетами, они слабее наших по характеристикам, но они летают и будут летать», — добавил академик.

Не имея возможности приобрести российские ракетные двигатели из-за санкционной войны, инженеры Илона Маска, как можно предположить, будут вынуждены изучить хотя бы опыт наших конструкторов по преодолению трудностей, связанных с запуском многоступенчатых тяжелых ракет. 

Но это при любых раскладах будет лишь очередным изобретением «деревянных велосипедов», так как для освоения дальнего космоса двигатели на химическом топливе не годятся.

Просторы дальнего космоса будут бороздить ядерные планетолёты.

8 декабря 2020 года на общем собрании Российской академии наук выступил член-корреспондент РАН, главный конструктор федерального проекта «Ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса» (ЯЭДУ) Юрий Драгунов с докладом об успешном завершении испытаний ядерного двигателя мегаваттного класса для межпланетных полетов в дальний космос.

Юрий Драгунов рассказал обо всех этапах создания ЯЭДУ. В завершение работ в федеральном ядерном центре в Сарове на специальном разгонном стенде был проведён контрольный физический пуск ЯЭДУ с комплексом необходимых измерений.

США серьёзно отстают от России в создании ядерного двигателя для полётов в дальний космос. Американская компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) из Сиэтла разработала новый ядерный двигатель для полетов на Марс и в конце октября 2020 года передала её НАСА для испытаний. Такой двигатель может, заявляет компания, сократить время полёта Земля – Марс до трёх месяцев. Однако, как заявил главный инженер USNC-Tech Майкл Идс, американский ядерный двигатель в 10 раз уступает российскому по ключевому показателю – удельному импульсу.

11 декабря 2020 года Роскосмос заключил контракт стоимостью 4,2 миллиарда рублей на разработку аванпроекта космического ядерного буксира «Нуклон» для полётов к Луне, Юпитеру и Венере. Ядерный буксир – это межпланетный корабль. И выводиться он будет на промежуточную орбиту за первым радиационным поясом Земли, то есть на высоте более 13 тыс. км.

Что же касается перспектив комплекса Starship – Super Heavy, то Илон Маск адаптирует его для военных целей, как это произошло со спутниками Starlink. 

Дело в том, что ВВС США хотят иметь возможность менее чем за час доставлять в любую точку планеты груз массой до 100 тонн. Ранее SpaceX широко рекламировала идею использования Starship именно для полетов «земля-земля». В Пентагоне неоднократно подтверждали свое сотрудничество со SpaceX. Запуски ракетой-носителем Falcon военных спутников разведки и связи стал обыденностью. А технический директор SpaceX Гвинн Шотвелл подтвердила, что армия – потенциальный заказчик Starlink и Starship.

Ещё в октябре 2020 года Транспортное командование ВС США (US Transportation Command) сообщило: «...две компании, SpaceX и Exploration Architecture Corporation (XArc), выбраны для проведения исследования возможности ракетных путешествий "земля-земля" (point-to-point rocket travel)».

В это связи мы не будем желать Илону Маску и его инженерам успехов в создании ракеты для переброски американского смертоносного груза в горячие точки планеты. Для дела мира во всём мире пусть лучше и дальше изобретают «деревянные велосипеды».

 ВЛАДИМИР ПРОХВАТИЛОВ