13 жовтня відбувся успішний випробувальний політ гігантської ракети Starship. Ракета-носій вперше повернулась на стартовий майданчик. Це крок до її повного та швидкого повторного використання та до нової висадки людей на Місяць. "Ми – Україна" розповідає про історичний тест і амбітну космічну місію.
У чому суть випробування Starship?
Starship – один із проєктів компанії Ілона Маска SpaceX. Це загальна назва безпосередньо космічного корабля Starship та надважкого ракетоносія Super Heavy. У квітні 2021 року саме Starship NASA обрало в якості місячного посадкового модуля. Космічне агентство хоче знову висадити людей на Місяць в рамках програми Artemis.
Перша презентація Starship, проте із іншим ім'ям, відбулася у 2016 році, коли Маск виклав ідею так званої міжпланетної транспортної системи – космічного корабля та ракети-носія, які можуть бути готові для швидкого повторного використання
Перший прототип Starship представили у вересні 2019 р., і певний час успішними запуски не були. Перші три прототипи Starship у 2019 р. вибухнули, коли баки випробовували на тиск. Два прототипи у 2020 р. успішно піднялися на 150 м і приземлилися, але в тому ж році ще один, при вдалому зльоті, польоті на висоті 12,5 км і спробі піти на посадку, в результаті впав на майданчик – підвела тяга двигунів. У лютому 2021 р. у прототипі на спрацював при посадці один з двигунів. На початку березня того року випробування проходили успішно, але при посадці знов підвела тяга, дві опори не розкрилися і прототип загорівся і вибухнув. У травні 2021 року в ході тесту вдалося досягти м'якого приземлення, хоча й невеликою пожежею після цього.
20 квітня 2023 року Starship здійснив перший орбітальний запуск, проте стався вибух. "Швидке позапланове розбирання" – так у SpaceX охарактеризували те, що тоді відбулося. Через три хвилини після старту верхній ступінь не зміг від'єднатися від першого. Лишаючись з'єднаними, вони зрештою вибухнули трохи менше, ніж через чотири хвилини після запуску.
У листопаді 2023 року відбувся другий запуск. Starship летів понад сім хвилин, успішно відокремившись від прискорювача. Проте випробування завершили передчасно через збій одного двигуна і спрацювала автоматизована система завершення польоту – транспортний засіб було знищено до завершення тесту.
Друге випробування Starship
Третє випробування відбулося 14 березня 2024 року. Ракета пролетіла далі, ніж під час попередніх, політ тривав орієнтовно годину. Проте Starship розпався над Індійським океаном до падіння у воду, що було передбачуваним завершенням польоту.
Четверте випробування відбулося 6 червня 2024 року. Це був успіх. Метою тесту було контрольоване приземлення прискорювача та транспортного засобу і цього вдалося досягнути.
Місія 13 жовтня стала п'ятою. Метою було приземлення корабля Starship в Індійському океані – приземлення у воду після виконання запланованого польоту у космосі над половиною Землі. Ще одна мета – вперше повернути на місце запуску та захопити ракету-носій.
Політ Starship під час п'ятого випробування
Корабель Starship пролетів по суборбітальній траєкторії, подібної до тієї, яка була під час тесту у червні. Він досяг максимальної висоти 212 кілометрів. До п'ятої місії у SpaceX внесли до теплозахисного екрану корабля зміни і він при завершенні польоту мав кращий стан, ніж під час попередніх випробувань. Через понад 65 хвилин після польоту він "приземлився", як і було заплановано, у точці Індійського океану та, оскільки корабельне планували піднімати, вибухнув.
Ракета-носій, як і планувалося, вперше в історії була перехоплені вежею Mechazilla – механічними "руками" або "паличками для їжі", як це називають у SpaceX.
"Навіть у наш час те, що ми щойно побачили, виглядало як магія", - сказав речник SpaceX Ден Хуот.
Що таке Mechazilla і чому успішний тест має таке значення?
Mechazilla (zilla – від Ґодзілла, тобто фактично, "механічна Ґодзілла", Мехазілла) – прізвисько величезної, понад 140 метрів, стартової вежі та конструкції, яка призначена для перехоплення ракети-носія під час її повернення на Землю. Вона розміщена на базі SpaceX у Південному Техасі.
Starship разом із надважким прискорювачем запускається з Землі. Після досягнення певної висоти ракета-носій відділяється від першого ступеня ракети. Далі відбувається керований спуск, тобто ракета-носій починає опускатися назад на Землю, використовуючи точні підрулюючі пристрої для контролю свого шляху. Коли прискорювач наближається до місця приземлення, гігантські "руки" або "палички" Мехазілли переміщуються в потрібне положення. Прискорювач ненадовго зависає, перш ніж його захоплять "руки", які вже забезпечують контрольоване приземлення.
Як спрацювала Mechazilla
Покроковка та функціонал перехоплювача звучать значно простіше, ніж той процес, який має відбутися.
В арсеналі SpaceX є Falcon, перші ступені якого можна використовувати повторно – це зробило вартість запуску дешевшою орієнтовно на третину. Посадки перших ступенів Falcon 9 і Falcon Heavy можливі на наземні майданчики ти плавучі платформи на "ноги". Потім транспортування на ремонт, перш ніж ракета повертається на стартовий майданчик. Із Starship все складніше та амбітніше.
"Тисячі різних критеріїв транспортного засобу та майданчика повинні бути виконані перед поверненням і спробою зловити суперважкий прискорювач, для чого знадобляться справні системи прискорювача та вежі та ручна команда від керівника польоту місії", - вказують у SpaceX.
Starship Super Heavy відчутно більший та масивніший за Falcon 9 і Falcon Heavy, тому від початку посадити його важче. І не на "ноги", які мали б бути набагато масивнішими, ніж у "Сокола". З ними "Зоряний корабель" втратив би у аеродинамічних властивостях і став би ще важчим.
Із Starship плани полягають у тому, щоб не тільки зробити ракету такою, яка використовується повторно, але й у короткі терміни – протягом кількох годин. Саме тому, на відміну від Falcon, Starship повертають саме на пускову установку. Це економить час та ресурси для перевірки та ремонту, а тому й для повторного польоту.
Назва системи Starship стосується ракети-носія Super Heavy, на якій також встановлено космічний корабель Starship. Ракета-носій – перший ступінь, а сам пілотований космічний корабель – другий ступінь. Завдання ракети – довести корабель до певної точки орбіти, після чого він продовжує рух на власних двигунах, а ракета-носій повертається на Землю. Обидва компоненти багаторазові . Це відрізняє Starship від Falcon 9, де повторно використовуються лише перший ступінь і обтічники. Зараз відбулося успішне перехоплення першого ступеню, а в перспективі планується приземлення й другого – космічного корабля.
Що треба знати про Starship на Місяці?
Довгострокова стратегічна мета Starship – доставити людство на Марс. Більш реальна – знову повернути людину на Місяць, після того, як у 1972 році там востаннє відбулася посадка з екіпажом.
NASA запланувала місію Artemis III на вересень 2026 року. Допоможе транспортувати астронавтів з місячної орбіти на поверхню Місяця та назад Starship Human Landing System (HLS) від SpaceX, модифікована версія багаторазового Starship. Це не його випробували, але за успіхами SpaceX в NASA уважно спостерігали, адже свої сили демонстрував підрядник.
План Artemis III вже має чіткі контури. На орбіту Землі із подальшою траєкторією до Місяця екіпаж місії доставить космічний корабель Orion на ракеті NASA Space Launch System (SLS). Ракета SLS перевищує за усіма показниками Saturn V, яка використовувалася у місіях Apollo.
Космічна стартова система Artemis I (SLS) і космічний корабель Orion на ракеті-носії готуються відпрацювати графіки та процедури запуску у червні 2022 року
Після досягнення орбіти Землі, Orion прямуватиме до Місяця протягом 14 днів і згодом, після серії маневрів, вийде на орбіту навколо місячного тіла.
Starship HLS окремо буде запущений із Землі без екіпажу, дозаправиться на навколоземній орбіті, щоб мати достатню кількість палива для посадки на Місяць та підйому з нього. Дозаправка дозволить віддати більшу частину вантажопідйомності Starship науковим приладам, житловим модулям та обладнанню.
Після виходу на орбіту Місяця Orion та Starship проведуть стиковку і двоє з чотирьох астронавтів перейдуть на Starship HLS. Двоє лишаться на Orion та чекатимуть на орбіті. Місце висадки – поблизу південного полюса Місяця. Астронавти розмістять біля місця приземлення базовий табір, використовуючи Starship як основне місце проживання та роботи.
Місія триватиме шість днів, після чого на "Зоряному кораблі" вони повернуться на орбіту, проведуть стиковку із Orion. Повертатися на Землю усі астронавти будуть на Orion, тоді як Starship HLS може або залишитися на місячній орбіті для використання в майбутньому, або відійде на безпечну траєкторію для утилізації.
Вибір Starship для місії відбувся через його унікальність. У нього грандіозне корисне навантаження та вільний об'єм. Діаметр становить 9 метри, тоді як типовий діаметр модулів міжнародної космічної станції – 4,2 м, висота – близько половини Ейфелевої вежі, 122 метри. Корисна площа дуже важлива, коли йдеться про запуск супутників та доставлення необхідного обладнання. До прикладу, телескоп Вебба виводили на орбіту складеним і через можливі неточності при подальшій зборці роки підготовки та мільярди доларів могли бути втрачені. Розміри Starship такі проблеми вирішують.
Останнім тестом доведено і в перспективі очікуються підтвердження того, що усі ступені Starship будуть з повторним використанням, а це ще нижчий, ніж у Falcon 9, прайс запуску та варстості кілограму корисного вантажу на орбіті. Запуск Falcon 9 у 2022 році коштував $67 млн, тоді як, за оцінками Ілона Маска, багаторазова система знизить ціну до $10 млн.
SpaceX передбачає можливість дозаправки в космосі. Космічний корабель виходить на орбіту з максимальним навантаженням і заправляє витрачене на старт паливо, а це величезні обсяги і приціл вже не тільки на Місяць, але й на Марс – найамбітнішу мету.
Ані на Місяці, ані на Марсі на буде Mechazilla, тому Starship має приземлятися м'яко на "ноги". Саме таким є концепт Starship на Місяці та його остання візуалізація.
Для м'якого приземлення Starship маневрує горизонтально, коли починає опускатися, а коли знаходиться на достатньо близькій відстані від поверхні, вже є досить повільним для запуску двигунів та переведення корабля у вертикальне положення. За допомогою двигунів він опускається вже на майданчик. Під час останнього тесту Starship усе це випробували, проте сів корабель у море, а не на майданчик.
Якими будуть результати та успіхи іншої системи – Starship HLS, ще належить побачити. На відміну від кораблів Starship, які досі запускалися в тестових польотах, Starship HLS матиме систему життєзабезпечення, систему стикування, посадочні опори та ліфт для астронавтів, щоб досягти поверхні. Більшість із цих модифікацій уже певним чином протестовано.
Багато що залежить від випробувань у 2025 році, коли тестуватимуть заправку у космосі – ключовий етап польоту. А далі має бути тестовий політ Starship HLS на Місяць, який повинен довести найголовніше – що корабель може і сісти, і злетіти. Хоча Artemis III запланована на 2026 рік, є 70% ймовірності, що Starship HLS буде готовий пізніше, у лютому 2028 року. 30% відводять на те, що це станеться пізніше.
Нагадаємо, що раніше "Ми – Україна" розповідав про те, кого зараз вважають реальним Сатоші Накамото – анонімним творцем біткоїну, та кого підозрювали у створенні криптовалюти раніше.
