Програма SpaceX Starship повернулася на правильний шлях після 10-го польоту, як у підручнику

26 серпня, під час третьої спроби, ракета SpaceX Starship-Super Heavy злетіла з південного краю Техасу, розпочавши 66-годинні суборбітальні випробування польоту.Авторство: SpaceX

Ітерацію в дії іноді важко спостерігати. Цього року SpaceX тричі намагалася протестувати зміни у своїй системі запуску Starship-Super Heavy, але виявила інші, більш нагальні проблеми, які потрібно було вирішити спочатку.

Через дев'ять місяців і чотири втрачені Starship, SpaceX нарешті зібрала ключові дані льотних випробувань, необхідні для введення в експлуатацію запланованої багаторазової, заправлюваної та високотемпової системи запуску.

• Систему розгортання Starlink протестовано
• Випробування дозаправки на орбіті розпочнуться наступного року

Космічна програма США робить ставку на варіант Starship для висадки астронавтів на Місяць, ймовірно, у 2027 році та, сподіваємося, випередивши Китай, що є ключовим принципом наказів адміністрації Трампа щодо NASA.

Для цієї місії SpaceX потрібно не лише неодноразово демонструвати орбітальний політ Starship (чого ще не було), але й розробити та вдосконалити масштабну дозаправку в космосі, що є ще однією новинкою. Система Starship-Super Heavy розроблена для перевезення 110-165 тонн на низьку навколоземну орбіту, а потім дозаправки рідким киснем і метаном для подорожей на Місяць, Марс та інші місця призначення.

З нового заводу в Старбейсі, штат Техас, розташованого поблизу найпівденнішого краю штату на узбережжі Мексиканської затоки США, SpaceX планує виробляти тисячі космічних кораблів Starship на рік, щоб зрештою досягти мети засновника, генерального директора та головного інженера Ілона Маска щодо створення самодостатнього міста на Марсі.

Завдяки багатству апаратного забезпечення, SpaceX цього року чотири рази намагалася провести повноцінні суборбітальні польотні випробування Starship версії 2, які завершилися контрольованим приводненням в Індійському океані. Після трьох невдалих спроб — плюс наземна аварія, яка забрала життя четвертого корабля — SpaceX нарешті зробила це 26 серпня.

Перший ступінь Starship-Super Heavy, оснащений 33 двигунами Raptor 2, що працюють на метані, запустився на два дні пізніше, о 19:30 за східним часом (18:30 за місцевим часом), розпочавши 10-ті комплексні льотні випробування програми.

Генеруючи понад 16,5 мільйонів фунтів тяги — що більш ніж удвічі перевищує потужність космічної системи NASA або легендарної ракети «Сатурн-5» часів програми «Аполлон» — 122-метровий Starship-Super Heavy вирушив до суборбітальної траєкторії, щоб розпочати 66-хвилинний політ. Один двигун вимкнувся під час підйому, без помітного впливу на місію.

Через дві хвилини 36 секунд після зльоту всі двигуни Super Heavy, крім трьох, вимкнулися, тоді як шість двигунів Raptor на верхньому ступені Starship запалилися, щоб відштовхнутися від прискорювача, техніка, відома як гаряче відключення.

Коли Зоряний корабель прямував до запланованої майже орбітальної траєкторії, Super Heavy виконав контрольований переворот, а потім виконав реактивний запуск 12 двигунів, щоб повернутися до місця запуску. Маневр перевороту, вперше продемонстрований на 9-му польоті у травні, вимагає менше палива в резерві, що дозволяє збільшити підйомну здатність корисних вантажів.

Три попередні надважкі ракети повернулися на стартовий майданчик і були захоплені в повітрі парою гігантських механічних важелів на вежі. SpaceX відмовилася від посадки на козловому мосту для польоту 10, щоб мати змогу перевірити роботу прискорювача під час імітації відмови двигуна під час критичного посадкового режиму.

Один із трьох центральних двигунів ракети-носія був навмисно вимкнений для випробування сценарію, за якого двигун середнього кільця запрацював би, компенсуючи втрату тяги. Випробування завершилося тим, що запрацювали лише два центральні двигуни, в результаті чого Super Heavy зависла над океаном на кілька секунд. Коли двигуни вимкнулися, ракета-носія впала в Мексиканську затоку та вибухнула, як і очікувалося, завершивши свою частину місії.

Тим часом Starship завершив 6-хвилинний 19-секундний пуск своїх шести двигунів Raptor, щоб досягти майже орбітальної швидкості та висоти близько 120 миль. Основною метою Польоту 10 був збір даних під час входження в атмосферу, що дозволить майбутнім Starship повернутися на місце запуску для повторного польоту.

«Існують тисячі інженерних проблем, які залишаються невирішеними як для корабля, так і для ракети-носія, але, можливо, найбільшою з них є багаторазовий тепловий екран», – сказав Маск під час веб-трансляції польоту SpaceX 10 25 серпня. «Ми впевнені, що створимо повністю багаторазовий тепловий екран, але це вимагатиме багато польотів, багато ітерацій, щоб з’ясувати, де знаходяться слабкі місця в тепловому екрані, де нам потрібно змінити конструкцію, або посиливши плитку, або змінивши розмір зазору між плитками, або змінивши те, що знаходиться під плиткою».

«Є 100 різних змінних, які ми могли б налаштувати... але єдиний спосіб точно знати, що нам слід налаштовувати, — це неодноразово літати та мати можливість оглянути корабель після посадки», — сказав Маск.

Цілі Польоту 10, які залишилися практично незмінними порівняно з Польотами 7, 8 та 9, були зосереджені на роботі теплового екрану Starship під час та після повернення в атмосферу. Перед цим Starship продемонстрував систему розподілу корисного навантаження, призначену для розгортання великих супутників SpaceX наступного покоління Starlink.

Приблизно через 18,5 хвилин після старту дверцята відсіку корисного навантаження Starship відкрилися, і перший з восьми фіктивних супутників Starlink було виведено в суборбітальний простір. SpaceX планує запускати партії з 60 супутників Starlink версії 3 під час майбутніх місій Starship, причому кожен політ у 20 разів перевищує потужність одного Falcon 9, зазначив коментатор запусків Ден Хуот.

Після розгортання фіктивних супутників один з двигунів корабля Raptor був на мить перезапущений, що, як очікується, прокладе шлях для майбутніх орбітальних місій, які вимагатимуть сходу з орбіти.

Запуск Рейсу 10 був приурочений до того, щоб позиціонувати Зоряний корабель для денного спуску та приводнення в Індійському океані. Кілька плиток з теплового екрану корабля було видалено для проведення стрес-тестів на вразливі ділянки апарату під час повернення в атмосферу. SpaceX додала кілька металевих плиток, включаючи одну з активним охолодженням, для тестування альтернативних матеріалів теплового екрану. Корабель також був оснащений функціональними фіксуючими елементами для отримання даних про теплові та структурні характеристики для майбутніх зйомок з вежі запуску.

Зоряний корабель пережив навмисно напружений профіль спуску, але не залишився неушкодженим. Захисна спідниця навколо моторного відсіку була пошкоджена, а керуючий клапан частково розплавився біля шарніра, який кріпив його до корпусу корабля. Тим не менш, апарат залишався керованим протягом усього спуску.

Потім Starship увімкнув три центральні двигуни для посадки та завис над океаном у полі зору попередньо розміщеної камери на буї на північний захід від Австралії. Корабель повільно торкнувся води, перекинувся та вибухнув, як і очікувалося, що призвело до завершення рейсу 10.

Ця демонстрація була першим повноцінним льотним випробуванням Starship компанії SpaceX з часів польоту 6 19 листопада 2024 року, хоча й не через брак спроб. Після успішного відділення від надважких прискорювачів, верхні ступені Starship для польотів 7, 8 та 9, які відбулися 16 січня, 6 березня та 27 травня відповідно, були передчасно втрачені з різних причин.

Політ 7 завершився приблизно через 8,5 хвилин після запуску через пожежі в кормовій частині двигуна Starship, спричинені витоком палива внаслідок неочікуваних вібрацій.

Політ 8 тривав 9 хвилин 30 секунд через непов'язану з польотом несправність обладнання двигуна, яка ненавмисно призвела до змішування та займання палива. Це спричинило серію зупинок двигунів та втрату апарату.

Рейс 9 досяг запланованої траєкторії, але витік палива спричинив втрату керування кораблем, і він почав обертатися. Корабель повернувся в атмосферу в неправильній орієнтації та був знищений під час повернення.

SpaceX планувала повернутися до польотів через місяць, але 18 червня Starship, який готувався до польоту, вибухнув на випробувальному стенді під час заправки паливом для планової передстартової пожежі. Внаслідок аварії було знищено апарат, пошкоджено випробувальний стенд і навколишню територію.

Інженери визначили, що найімовірнішою причиною було непомічене пошкодження композитної обгорткової резервуари під тиском (COPV) у відсіку корисного навантаження Starship. Вихід з ладу COPV, який утримує газоподібний азот для системи контролю навколишнього середовища Starship, призвів до структурного руйнування, що дозволило паливу змішатися та займатися.

SpaceX впровадила кілька змін, зокрема експлуатацію COPV за зниженого тиску. Компанія заявила, що також додала перевірки та контрольні випробування, оновила критерії прийнятності COPV та розробила новий метод неруйнівної оцінки для виявлення внутрішніх пошкоджень COPV.

Льотні випробування Starship-Super Heavy розпочалися у квітні 2023 року. Маск заявив, що демонстрації заправки Starship розпочнуться наступного року. «Це чудовий день для NASA та наших комерційних космічних партнерів», – написав виконувач обов’язків адміністратора NASA Шон Даффі на X після польоту. «Вітаю SpaceX із випробуванням Starship».