Звездный прыгун: почему корабль Starhopper Илона Маска не полетит в космос
Илон Маск окончательно всех запутал. В январе 2019 года он представил Starhopper, хотя вроде обещал Big Falcon Rocket. Или нет, сначала он запускал Falcon Heavy, а BFR разделил на две части — Starship и Superheavy. И почему Starhopper так похож на ракеты из детских рисунков и старой фантастики пятидесятых годов? Обо всем по порядку.
Скрипач не нужен
Запущенная 6 февраля 2018 года ракета-носитель Falcon Heavy стала тупиковой ветвью ракетной эволюции компании SpaceX. По крайней мере, пока. Да, она относится к сверхтяжелому классу, да, с ее помощью можно вывести на околоземную орбиту 68 тонн полезной нагрузки, но этого недостаточно для реализации планов Маска.
Основатель SpaceX хочет от космоса большего. Ему требуется ракета-носитель, способная на полет к Марсу не с компактным космическим кораблем Orion, пусть и с дополнительными отсеками, а c возможностью привезти значительную экспедицию и затем вернуться обратно. Поэтому стартовало производство самой большой в истории человечества Big Falcon Rocket. Даже американский гигант «Сатурн-5», использовавшийся для полетов на Луну, оказался гораздо меньше размером.
Кроме того, Big Falcon Rocket будет использовать уникальную для современной космонавтики архитектуру. Обычно в ракете-носителе есть несколько ступеней и полезная нагрузка — космический корабль или аппарат. Во время работы ступени работают поочередно или совместно и после исчерпания запаса топлива и окислителя отсоединяются от ракеты и падают вниз. В результате на орбиту в космос выходит только полезная нагрузка — космический корабль или спутник, иногда вместе с разгонным блоком. Разгонный блок — это небольшой двигатель для перемещения космического аппарата в космосе и выведения его на требуемую орбиту.
Совсем по-новому
В Big Falcon Rocket Илона Маска все будет не совсем так. Сама ракета-носитель разделена на две примерно равные части. Нижняя называется Superheavy, а верхняя с полезной нагрузкой — Starship. Сам полет будет происходить следующим образом: ракета взлетает как единое целое, используя двигатели ступени Superheavy. После достижения необходимой высоты нижняя часть отделяется и возвращается на космодром, совершая посадку на собственных двигателях.
Верхняя же часть включает собственные двигатели и продолжает вывод полезной нагрузки на орбиту. Космический корабль так и будет выходить в космос, не отделяясь от второй ступени, как единое целое. Предполагается, что ему хватит топлива на то, чтобы после совершения полетного задания затормозить в плотных слоях атмосферы и затем совершить посадку, используя собственные двигатели. Таким образом, обе половины будут полностью многоразовыми. Для полета Big Falcon Rocket будет требоваться только дозаправить и вновь соединить две половинки.
Пока это звучит чересчур фантастично, однако, если SpaceX удастся задуманное, это может стать серьезнейшим изменением на рынке космических запусков. Размеры герметичного объема BFR в пилотируемой версии корабля могут составить от 850 до 1000 кубических метров. Для сравнения: астронавтам в пилотируемом космическом корабле «Аполлон» было доступно только 10,4 кубических метра загерметизированного пространства (солидная часть которого приходилась на лунный модуль).
Предполагается, что Big Falcon Rocket получит три варианта верхней ступени Starship: пилотируемая для экипажа, грузовая для выведения на орбиту космических аппаратов, в том числе таких больших, как легендарный телескоп «Хаббл», а также топливозаправщик. В таком варианте Big Falcon Rocket будет служить для заправки на орбите уже выведенного космического корабля, готового для полета к Марсу. Предполагается, что потребуется минимум пять таких заправок, чтобы полностью снарядить экспедицию, причем все топливные корабли на орбиту может выводить одна ступень Superheavy.
Учитесь прыгать
Именно для тестирования Starship, верхней части Big Falcon Rocket, и был создан Starhopper. Это тестовый макет меньшей длины, но такого же диаметра, как будущая ракета. Он оснащен тремя двигателями Raptor и будет учиться взлетать и приземляться, сначала совершая очень маленькие «прыжки» метр-два высотой, а впоследствии осуществляя полеты на высоту до нескольких километров.
Ожидается, что двигатель Raptor будет обеспечивать 1700 кН (1900 кН в вакууме) вместо первоначально запланированной тяги в 3050 кН (3500 кН в вакууме). Впрочем, специалисты SpaceX в настоящее время работают над его модернизацией и доведением тяги до изначально заявленных значений.
Нужно понимать, что перед нами всего лишь макет. Тестовая версия Falcon, на которой специалисты SpaceX учились совершать мягкую посадку, тоже выглядела не особенно круто. Именно поэтому Starhopper обшит очень тонким металлом, практически жестью, что хорошо видно в местах прилегания листов к внутренней обшивке. Главная задача — тестирование работы двигателей на различных режимах.
Что касается внешнего вида Starhopper, то он похож на ракеты в представлении художников и фантастов середины прошлого века неслучайно. Во-первых, Илон Маск всегда был фанатом космического дизайна тех времен и не скрывал этого. Во-вторых, это чистая функциональность, о которой тогда можно было только мечтать, а реализовать получилось лишь в наше время. Ракета, способная и взлетать, и садиться, используя одни и те же двигатели, просто не может выглядеть по-другому.
Туманные прогнозы
В случае, если полеты пойдут удачно, Илон Маск обещал уже летом показать строящийся в настоящее время в порту Лос-Анджелеса финальный вариант Big Falcon Rocket. При этом называются какие-то совсем уже нереальные даты первого запуска, вплоть до первой половины 2020 года. Скорее всего, так быстро ничего не получится. Тот же Falcon Heavy сдвигался «вправо» на несколько лет от первоначальных обещаний. Сейчас же, когда речь идет о сверхтяжелой ракете с абсолютно новаторской архитектурой, в такие даты не верится совсем.
О начале работ над ракетой большой грузоподъемности Илон Маск впервые объявил в 2010 году, с тех пор проект менялся несколько раз, присваивались новые названия, предполагался новый внешний вид. В отличие от большинства современных носителей, когда ракета делается по созданному и утвержденному чертежу, Илон Маск словно примеряется к снаряду, внося изменения и снова и снова возвращаясь к идее. Проблема только в том, что подобный метод проб и ошибок практически не поддается прогнозированию, в том числе и по срокам. Мы не знаем, сколько изменений будет внесено в конструкцию по результатам «прыжков» Starhopper и насколько это изменит итоговые сроки.
Скорее всего, первый тестовый запуск мы не увидим раньше 2021 года, а там уже все будет зависеть от того, насколько удачным он окажется. Если все пойдет как надо, уже в ближайшие годы мы можем увидеть полностью возвращаемую, абсолютно новую ракету-носитель. А вдруг это окажется именно тот прорыв в космических исследованиях, которого мы все так ждем?