SpaceX Starship: Ракета з подвійною тягою Saturn V

Коли SpaceX вперше запустила свій прискорювач Super Heavy на повну потужність, він виробив більше ніж подвійну тягу першої стадії Saturn V, ракети, яка колись везла космонавтів Apollo до Місяця. Це одне порівняння багато говорить про масштаб, на якому SpaceX вирішила будувати за допомогою Starship, її відповідь на питання, що має врешті-решт замінити надійний Falcon 9.

Starship - це назва для всього двостадійного стека: прискорювача Super Heavy знизу та верхньої стадії Starship, або «корабля», зверху. Обидві половини розроблені, щоб літати вниз та приземлюватися самостійно, а не викидатися, і проект займає центральне місце в прагненні SpaceX до повної перевикористовуваності та довгостроковій меті засновника відправити людей на Марс. НАСА окремо вибрала її як один з двох проектів приземлювача, призначених для доставки космонавтів на поверхню Місяця за програмою Artemis.

Дістатися сюди потребувало двох десятиліть, кількох переробок та чимало вибухів дороги. Розділи нижче описують те, що апаратура насправді може робити, як проходили льотні тести та чому гігантська металева вежа стала майже такою ж знаменитою, як сама ракета.

Числа за цим порівнянням Saturn V специфічні. Версія Block 1 прискорювача Super Heavy виробила 73,5 меганьютонів тяги, трохи більше ніж подвійна тяга першої стадії Saturn V, і SpaceX уже спланувала більше для майбутніх апаратів: 80,8 МН для прискорювача Block 3 та аж 98,1 МН, коли влаштується транспортний засіб Block 4.

Для досягнення такої тяги потрібно синхронно працювати десяткам двигунів. На дебютному орбітальному польоті Starship всі 33 двигуни Raptor на прискорювачі продовжували працювати до розділення стадій, коли верхня стадія сама себе послала, використовуючи метод під назвою гарячі стадії замість очікування, поки прискорювач спочатку не вимкнеться. Утримання кожного двигуна в роботі при цьому переході на такій новій апаратурі - це один із найскладніших трюків у проектуванні ракет з кількома двигунами.

Корені Starship сягають далі, ніж припускає більшість людей. У листопаді 2005 року, за роки до того, як SpaceX навіть запустила свою першу ракету Falcon 1, Ілон Маск уже описував ракету, здатну доставити 100 тонн на низьку орбіту Землі, ранню концепцію тоді відому як BFR.

Апаратура потребувала понад десятиліття, щоб догнати ідею. Реальні льотні тести почались у 2018 році з Starhopper, приземистим тестовим резервуаром, який абсолютно не нагадував стиглого сьогоднішнього Starship. Він пройшов кілька статичних запалювань двигунів, перш ніж завершити два коротких низькорозташованих стрибки у 2019 році, перший раз, коли якась частина програми Starship залишила землю під власною силою.

Перший льотний тест орбітального класу Starship був запущений 20 квітня 2023 року, після того як раніший спроба була скасована 17 квітня. Booster 7 і Ship 24 летіли разом цю місію, і хоча вона закінчилася кілька хвилин потім, це була перша справжня поїздка судна з землі як повний стек.

Цей перший запуск також був запам'ятовуючий тим, що він робив на рівні землі. Він вкинув так багато піску і грунту, що уламки досягли громад на відстані 10,7 км, близько 6,6 миль, від стартової площадки, яскравою демонстрацією того, наскільки велика сила повністю заправленого стека Starship спрямована вниз на шляху вгору.

Протягом більше ніж року після цього першого польоту повертаючіеся прискорювачі спускались для реактивного бризку в океан, а не приземлення. Це змінилося 13 жовтня 2024 року, коли Ship 30 та Booster 12 летіли разом: прискорювач повернувся на стартову площадку і став першим Super Heavy, захопленим з повітря, тоді як корабель безпечно приземлився в Індійському океані.

Сам захист не спирається на ноги приземлення. Він залежить від спеціально побудованої стартової вежі, розробленої для досягнення та захоплення повертаючогося прискорювача в повітрі, і план Маска для цієї апаратури встановив амбітну ціль з самого початку: оборот менше години між польотами, з майбутніми Starships призначеними для захоплення та перезапуску таким же чином. Пропуск ніг економить вагу на кожному побудованому прискорювачі, що важливо, коли вся мета дизайну - літати на одній апаратурі знову й знову.

Starship не стартує з орендованої площадки; він стартує з міста, яке SpaceX практично побудувала навколо себе. Starbase, Texas, південнотеканське середовище компанії, було включене як власне місто в округ Cameron, перший новий муніципалітет там з часів Los Indios у 1995 році.

Цей тип місцевого контролю важливий для операції, яка періодично закриває громадські пляжі та дороги, щоб літати апаратурою цього розміру, і яка продовжує розширювати стартові майданчики, резервуарні ферми та будівлі фабрик навколо єдиного місця.

Двигуни, які роблять все це можливим, - це Raptors, і вони використовують дизайн, який навіть не залишив креслярню більше ніде в світі. До Raptor лише два дизайни горіння з повним потоком мали коли-либо досягнути стенду: двигун повномасштабного масштабу, який Радянський Союз побудував у 1960-х роках за програмою RD-270, та установку, яка тестувала НАСА в середині 2000-х років, відома як Integrated Powerhead Demonstrator, яка ніколи не працювала як повний льотний двигун.

Коли Маск вперше обговорював технічні характеристики Raptor публічно, він описав дві версії: варіант рівня моря, оцінений для 3050 кН тяги, та оптимізовану для вакуумної версію, яка досягає 3285 кН, коли вона працює в космосі, де вихлопний шлейф може вільно розширюватися.

Двигуни з тих пір довели, що можуть літати більше одного разу. На сьомому тесту польоту Starship Raptor, який уже літав, знову запустили на Super Heavy Booster 14, він задіяв його через вознесіння, і його вдруге отримали, коли вежа захопила прискорювач.

Повторно використовувана апаратура корисна лише в тому випадку, якщо вона продовжує літати, і рекорд Starship поки що є змішаною обома результатами. На дату 27 травня 2026 року судно полетіло в цілому 12 разів, з 7 повними успіхами і 5 невдачами, коефіцієнт, який відображає програму, все ще в глибокій фазі тестування, а не звичайний сервіс.

Частина причини, чому рахунок продовжує скидатися, полягає в тому, що «Starship» не є фіксованим транспортом. Block 1 уже вийшов на пенсію після своїх початкових польотів, Block 2 летів від льотного тесту 7 до льотного тесту 11, перш ніж також вийти на пенсію, а Block 3 взяв на себе управління починаючи з льотного тесту 12, з подальшим Block 4 вже в розробці. Кожне покоління міняє достатньо апаратури, що інженери фактично повторно проводять частини судна кожного разу, коли з'являється новий блок.

Робота Starship не обмежена доставками на орбіту Землі. Судно лежить у центрі амбіцій переланування SpaceX та довгострокової мети Маска з колонізації Марса, і НАСА окремо вибрала її як один з двох проектів приземлювача для пілотованих місячних місій Artemis. НАСА присудила SpaceX контракт на проектування, побудову та демонстрацію цієї місячної версії, названої Starship HLS, у квітні 2021 року.

План місії вимагає, щоб два або більше космонавтів перемістилися з капсули Orion на приземлювач Starship, провели приблизно сім днів на поверхні Місяця та завершили як мінімум п'ять EVA поза космічним апаратом, перш ніж повернутися на орбіту.

SpaceX - це не єдина ставка НАСА на це. Інший приземлювач Artemis агентства, Blue Moon від Blue Origin, походить із окремого контракту вартістю 3,4 мільярда доларів, нагадування про те, що навіть НАСА захищає себе від того, який приземлювач Місяця повторного використання насправді з'явиться за розкладом.

• Маск сподівається, що "Mechazilla" захопить та зберіть Starship та прискорювачі Super Heavy для швидкого перевикористання
• НАСА вибирає Blue Origin як другого постачальника місячного приземлювача Artemis - НАСА