Starship (космический корабль)
многоразовый космический корабль Из Википедии, свободной энциклопедии
Starship (произносится «Старшип») — разрабатываемый компанией SpaceX многоразовый космический корабль и вторая ступень сверхтяжёлой ракеты-носителя Starship. Используется в сочетании с первой ступенью Super Heavy только для взлёта с Земли. Корабль предназначен для транспортировки грузов и экипажа в различные точки назначения, включая низкую околоземную орбиту, Луну, Марс и, возможно, за их пределы[1].
| Starship | |
|---|---|
 Прототип Starship SN20 на космодроме Starbase | |
| Общие данные | |
| Разработчик | SpaceX |
| Производитель | SpaceX |
| Страна | США |
| Назначение | космический корабль, вторая ступень ракеты-носителя |
| Задачи | доставка грузов и людей на околоземные и окололунные орбиты, поверхность Луны и Марса; суборбитальные перелёты по Земле |
| Экипаж | до 100 человек |
| Производство и эксплуатация | |
| Статус | Испытания |
| Всего запущено | 7 |
| Первый запуск | 20.04.2023 |
| Последний запуск | 16.01.2025 |
| Ракета-носитель | Starship |
| Стартовая площадка | Starbase |
| Типичная конфигурация | |
| Сухая масса | 120 т |
| Стартовая масса | 1300 т |
| Двигатель |
3 × Raptor 2 (ур. моря) 3 × Raptor 2 (вакуум) |
| Топливо |
Горючее: жидкий метан Окислитель: жидкий кислород |
| Масса топлива | 1200 т |
| Габариты | |
| Длина | 50 м |
| Диаметр | 9 м |
| Полезный объём | 1000 м3 |
| Медиафайлы на Викискладе | |
20 апреля 2023 года состоялся первый совместный запуск Starship и Super Heavy, окончившийся неудачей[2]. Первый успешный суборбитальный полёт состоялся 14 марта 2024 года. Орбитальные запуски и запуски с полезной нагрузкой планируются не ранее 2025 года.
Конструкция
Корабль имеет длину 50 м, диаметр 9 м и состоит из четырёх основных отсеков: двигательный отсек, оснащённый 3 атмосферными и 3 вакуумными двигателями Raptor, кислородный бак, метановый бак и отсек с полезной нагрузкой[1]. Топливо, предназначенное для посадки, хранится в малых изолированных баках, расположенных в носовой части корабля[3].
На корабль установлено четыре подвижных закрылка (два передних и два задних), необходимых для управления ориентацией во время полёта и рассеивания энергии при входе в атмосферу[4]. Под передними закрылками расположены жесткие точки для подъёма и удержания корабля при помощи механических манипуляторов «Chopsticks»[5].
Теплозащитный экран корабля состоит из нескольких тысяч шестиугольных плиток, сделанных из диоксида кремния[6][7]. Плитки выдерживают температуру в 1400 °C[8] и предназначены для многоразового использования без технического обслуживания между полётами. Их шестиугольная форма облегчает массовое производство и предотвращает нанесение горячей плазмой серьёзных повреждений транспортному средству[9].
Варианты
Суммиров вкратце
Перспектива
29 сентября 2017 года на презентации ранней версии ракеты Starship (тогда она ещё называлась «Big Falcon Rocket») основатель SpaceX Илон Маск заявил о планах заменить ею все существующие аппараты компании (ракеты Falcon 9 и Falcon Heavy и корабли Dragon и Dragon 2)[10]. Таким образом, для обеспечения многофункциональности корабля его внутреннее устройство должно меняться в зависимости от назначения.
На 2023 год в активной разработке находятся как минимум четыре модификации: спутниковая версия, пилотируемый космический корабль, лунный посадочный модуль HLS, разрабатываемый по заказу НАСА, а также топливный танкер, необходимый для дозаправки кораблей, отправляющихся за пределы земной орбиты.
Спутниковая версия
По мнению Маска одним из решений проблемы финансирования будущей колонии на Марсе будет разработка и эксплуатация спутниковой версии корабля, которую можно будет использовать в коммерческих целях[10]. Отсек для полезной нагрузки высотой 17 м, диаметром 8 м и внутренним объёмом в 1000 м3 больше любого головного обтекателя всех действующих или планируемых ракет-носителей.
Для запуска спутников Starship будет оснащен большим грузовым люком, который будет открываться для выпуска полезной нагрузки и закрываться при входе в атмосферу вместо более обычного сбрасываемого носового обтекателя. Полезные нагрузки встраиваются в обтекатель Starship вертикально в чистых помещениях класса ISO 8. Затем интегрированный пакет полезной нагрузки переносится на стартовую площадку и поднимается на ракету, при этом вертикальная ориентация поддерживается на протяжении всего процесса. Кондиционированный воздух подается в обтекатель во время герметичной наземной обработки в технологическом цехе и на стартовой площадке[11]. В версии, предназначенной для запуска спутников Starlink, грузовая дверь заменена небольшой прорезью в нижней части отсека и специальным механизмом для развёртывания спутников[12].
Пилотируемый корабль
На презентации Межпланетной транспортной системы (ранняя версия системы Starship) в 2016 году её главной задачей была объявлена колонизация Марса, соответственно основные параметры пилотируемого корабля подстраивались под условия межпланетного перелёта. В частности, планировалось создание внутри корабля убежища для защиты от солнечных вспышек[13]. В 2017 году предназначения системы расширились. Был предложен вариант использовать космический корабля для нужд МКС, а также для доставки грузов и людей на Луну[10].
В сентябре 2018 года было объявлено о планах проведения в 2023 году лунной туристической миссии на борту Starship. Проект, задуманный и профинансированный японским миллиардером Юсаку Маэдзавой, получил название dearMoon. Ключевой компонент миссии — облёт Луны без выхода на её орбиту и посадки на поверхность[14]. Пассажирами корабля должны были стать сам Юсаку Маэдзава и восемь достойных деятелей искусства, которых Маэдзава пригласил путешествовать с ним бесплатно[15]. Проект был отменён в 2024 году[16].
В 2022 году было объявлено о проведении ещё одной туристической миссии с облётом Луны. Одним из пассажиров станет Деннис Тито, ставший в 2001 году первым в истории космическим туристом[17].
Топливный танкер
Топливный танкер необходим для осуществления дозаправки кораблей, отправляющихся за пределы земной орбиты (Марс, Луну, окололунную орбиту). Корабль, достигший околоземной орбиты, израсходует почти всё топливо, находящееся в основных баках, поэтому для полётов к Луне и другим планетам его необходимо дозаправить топливом, привезённым специальной танкерной версией корабля.
Лунный посадочный аппарат
Разрабатывается по заказу НАСА для высадки людей на Луну в рамках программы Артемида. Главной задачей HLS является доставка людей на поверхность луны. Запуск Starship HLS планируется производить с помощью ракеты-носителя Super Heavy на околоземную орбиту, где он будет заправляться несколькими космическими кораблями-заправщиками Starship, прежде чем выйти на лунную почти прямолинейную гало-орбиту (NRHO). Там он встретится с пилотируемым космическим кораблем Orion, который будет запущен с Земли с помощью ракеты-носителя NASA Space Launch System. Экипаж переместится с Ориона на HLS, который спустится на поверхность Луны. Затем он вернет экипаж на Орион в NRHO.
Испытания
Суммиров вкратце
Перспектива
Основные испытания прототипов проводятся с апреля 2019 года на космодроме Starbase в Бока-Чика, Техас.
Starhopper
Производство первого прототипа Starship из нержавеющей стали под названием Starhopper началось в Бока-Чика в 2018 году[18]. Starhopper прошёл серию испытательных полётов, предназначенных для отработки алгоритмов посадки и управления на малых высотах и скоростях. Помимо этого, с прототипом было проведено множество статических испытаний, включая испытания баков и криогенной заправки[19].
3 апреля 2019 года состоялось первое огневое испытание (прожиг двигателя), во время которого, по словам Маска, Starhopper совершил свой первый привязной прыжок[20]. Двигатель работал несколько секунд, и на общедоступных видеозаписях испытания не было возможности увидеть отрыв прототипа от земли[19][21].
5 апреля состоялся второй привязной прыжок. Прототип с одним двигателем Raptor SN2 подпрыгнул на привязи на высоту 1 метр[22].
Во время третьего прыжка 25 июля Starhopper, используя один двигатель Raptor SN6, поднялся на высоту около 20 метров и переместился на несколько метров от места старта[23].
27 августа состоялся последний прыжок. Прототип взлетел на 150 метров и приземлился в нескольких десятках метров от стартовой площадки. В последние секунды работы двигатель вышел из рабочего режима, но не взорвался[24].
Серия Mark (Mk1—Mk4)
При создании первых полноразмерных прототипов Starship Mk1 и Mk3 в Техасе и Mk2 и Mk4 во Флориде SpaceX использовала две конкурирующие команды, которые делились прогрессом, идеями и технологиями сборки[25].
20 ноября 2019 года Mk1 разорвался при испытаниях на герметичность из-за плохой сварки швов[26].
К концу 2019 года работы на площадке во Флориде были прекращены, а прототипы Mk2 и Mk4 так и не были достроены[27].
Прыжки (SN1—SN6)
В декабре 2019 года прототип Mk3 был переименован в SN1. Также было заявлено, что на пути к работающему Starship V1.0 каждый прототип вплоть до SN20 будет иметь хотя бы незначительные улучшения[28].
В январе 2020 года были проведены криогенные тесты на разрыв с несколькими испытательными баками, во время которых было достигнуто давление, пригодное для орбитальных полётов[29]. Однако криогенные испытания Starship SN1 оказались не такими успешными. 28 февраля 2020 года при выполнении наддува жидким азотом прототип лопнул в нижней части, а его остатки взлетели на 10—20 метров и упали[30][31][32].
Тестовый бак SN2 был создан для тестирования «шайбы» — конструкции в нижней части корабля, к которой крепятся двигатели. 8 марта 2020 года успешно прошёл криогенные испытания на давление[33][34].
SN3 был разрушен 3 апреля 2020 года во время криогенных испытаний из-за неправильной конфигурации теста[35][36][37].
.jpg)
26 апреля 2020 года SN4 успешно прошёл криогенные тесты[38] и 6 мая 2020 года впервые успешно прошёл огневые испытания[39]. В мае также планировался первый тестовый прыжок на 150 м с двигателем Raptor SN20, однако во время послеогневых испытаний на отделение от стартового стола 29 мая аппарат взорвался из-за утечки и последующего возгорания метана, возникших из-за проблем с механизмом отсоединения[40].
Starship SN5 успешно прошёл огневые испытания 30 июля 2020 года[41], а 4 августа совершил первый для полноразмерных прототипов прыжок. Прототип с одним двигателем Raptor SN27 и имитатором массы вместо обтекателя поднялся на 150 метров, после чего совершил посадку на другую часть площадки, проведя в воздухе в общей сложности около 40 секунд[42].
24 августа 2020 года SN6 прошёл огневые испытания с одним двигателем Raptor SN29[43]. 3 сентября 2020 года совершил прыжок на 150 метров и успешно приземлился[44].
Тестовые баки (SN7—SN7.2)
Прототипы SN7, SN7.1 и SN7.2 были тестовыми баками, сделанными из стали 304L.
SN7 испытан на разрушение 23 июня 2020 года. Было достигнуто рекордное давление, прежде чем он вышел из строя[45].
SN7.1 был предназначен для проверки на прочность сварных соединений под давлением при низких температурах[46]. 10 сентября 2020 года бак, установленный на стенде B, успешно прошёл первый криогенный тест жидким азотом под давлением 7,5—8,0 бар, а 15 сентября — второй криогенный тест под нагрузкой с использованием гидравлического имитатора тяги двигателей[47]. Последнее испытание состоялось 23 сентября 2020 года. Верхний купол лопнул вдоль сварного шва, идущего по окружности[48].
26 января 2021 года бак SN7.2 толщиной 3 мм (вместо 4 мм) успешно прошёл первичное криогенное испытание жидким азотом под давлением[49]. 4 февраля 2021 года во время испытания на герметичность до отказа в резервуаре возникла контролируемая утечка азота в одной из точек сварного шва[50]. 15 марта был транспортирован на строительную площадку[51].
Атмосферные полёты (SN8—SN19)
SN8 и SN9
.jpg)
На прототип Starship SN8 впервые за долгое время были установлены управляемые аэродинамические рули (закрылки), носовой обтекатель и 3 двигателя Raptor одновременно. Огневые испытания с запуском трёх двигателей прошли 20 октября, 10, 12 и 24 ноября 2020 года[52]. После первого теста с тремя двигателями SN30, SN32 и SN39 инженеры заменили SN39 на SN36[53]; после второго испытания ещё один двигатель SN32, повреждённый обломками поверхности площадки, был заменён на SN42.
Следующим испытанием стал полёт на высоту 12,5 км. Первая попытка запуска состоялась 8 декабря 2020, но за одну секунду до запланированного взлёта сработала система аварийного отключения двигателей[54], и запуск был перенесён на следующий день.
.jpg)
9 декабря 2020 года в 22:45 UTC с помощью трёх двигателей корабль успешно стартовал и поднялся на заданную высоту[55]. На финальной фазе подъёма двигатели планово последовательно отключались. На 1 минуте 40 секундах после старта отключился первый двигатель, на короткое время воспламенив находящееся рядом оборудование. Второй двигатель остановился через 3 минуты 15 секунд после старта[56]. Последний двигатель выключился через 4 минуты 40 секунд, после чего корабль с помощью двигателей ориентации перешёл в горизонтальное положение и начал управляемый спуск, используя аэродинамические рули. Через 6 минут 32 секунды после старта произошёл перенос подачи топлива из главных в напорные баки, Starship повторно включил двигатели и переориентировался в вертикальное положение для выполнения реактивной посадки[англ.]. Однако из-за низкого давления в топливном напорном баке[57] 2 двигателя не смогли отработать как положено для необходимого погашения скорости, и Starship взорвался от удара о поверхность посадочной площадки. Общая продолжительность полёта составила 6 минут 42 секунды[58]. В результате испытания получены данные, позволяющие уточнить понимание того, как именно аэродинамические рули управляют тангажом, рысканием и креном во время спуска[59].
После замены двух повреждённых аэродинамических рулей прототип Starship SN9 был установлен на стартовый стол B, где прошёл проверку на герметичность и криогенный тест[60]. Огневые испытания с запуском трёх двигателей прошли 7[60] и 14 января 2021 года, после чего была произведена замена двух двигателей SN44 и SN46[61]. Испытания новых двигателей прошли 22 января 2021 года[62]. 2 февраля 2021 года в 18:25 UTC корабль успешно стартовал, последовательно выключая двигатели, поднялся на высоту 10 км, совершил переворот в горизонтальное положение и успешно снизился. Один из двух двигателей не запустился для выполнения завершающего манёвра перед посадкой, корабль на высокой скорости ударился о посадочную площадку и взорвался большим огненным шаром, как и его предшественник SN8[63].
SN10—SN14
После установки Starship SN10 на стартовый стол А и проверки на герметичность[64] 23 февраля 2021 года были произведены первые огневые испытания[65], которые выявили проблему с одним из двигателей. После его замены на SN51 25 февраля 2021 в 22:57 UTC были проведены повторные огневые испытания[66]. Первая попытка запуска 3 марта 2021 состоялась в 20:33 UTC, но была прервана на первой секунде. Через два часа после изменения ограничения тяги двигателей[67] началась подготовка ко второй попытке. В 23:15 UTC корабль успешно стартовал со стартового стола. Первая часть полёта полностью повторяла испытание SN8 и SN9: последовательно выключая двигатели, SN10 поднялся на высоту 10 км, совершил переворот в горизонтальное положение и начал управляемое снижение к месту посадки. На этот раз тягу двигателей уменьшили[68]. Для повышения надёжности манёвр разворота в вертикальное положение выполнялся с использованием трёх двигателей. После успешного переворота два двигателя отключили, и корабль, тормозя одним двигателем, вертикально опустился на площадку. Общая продолжительность полёта составила 6 минут 29 секунд.
Следующие 8 минут после посадки система пожаротушения боролась с огнём в отсеке двигателей, и когда уже казалось, что пожар потушен, в 23:30 UTC корабль внезапно взорвался, взмыл вверх и рухнул огромным огненным шаром[69]. Причиной взрыва явилось сочетание низкой тяги двигателей, вероятно из-за попадания гелия из топливного посадочного бака, и последующего удара о посадочную площадку на скорости 10 м/с, в результате которого были раздавлены посадочные опоры и частично юбка двигательного отсека[70].
Полностью собранный прототип Starship SN11 с тремя двигателями был установлен на стартовый стол B[71]. 22 марта 2021 года в 13:56 UTC прототип прошёл успешное статическое огневое испытание с запуском трёх двигателей в течение двух секунд[72][73]. 26 марта 2021 года в 13:00 UTC прошёл повторные огневые испытания после замены одного из двигателей на SN46[74]. Запуск состоялся 30 марта 2021 года[75] со стартового стола B. После достижения высоты 10 км, прототип совершил переворот в горизонтальное положение и начал снижение к месту посадки. На отметке в 5 минут 48 секунд SN11 включил свой первый двигатель, однако уже через секунду связь с прототипом была потеряна. В тот же момент[76] прозвучал взрыв, а с неба начали падать обломки. Причиной взрыва стала утечка топлива, за которой последовало возгорание одного из трёх двигателей Raptor и повреждение электронного блока управления корабля, что в свою очередь привело к внеплановому повышению давления в одном из турбонасосов в момент запуска двигателя[77].
Прототипы SN12—SN14 никогда не летали и их сборка так и не была завершена, так как SpaceX решила сосредоточить все ресурсы на более совершенном SN15[78].
SN15—SN19
Полностью собранный прототип Starship SN15 был установлен на стартовый стол А[79]. После проверки на герметичность и криогенный тест под нагрузкой с использованием гидравлического имитатора тяги[80] на прототип установлены модифицированные двигатели Raptor SN54, SN61 и SN66[81]. 26 апреля 2021 года в 21:57 UTC были проведены первые огневые испытания[82]. На следующий день были проведены повторные огневые испытания с подачей топлива из напорных баков[83]. SpaceX получила лицензию FAA на запуск следующих трёх прототипов SN15, SN16 и SN17 одновременно с разрешением FCC на использование спутникового терминала Starlink, антенна которого была установлена на ракете[84].
5 мая 2021 года в 22:24 UTC[85] с помощью трёх двигателей Starship успешно оторвался от стартового стола А, поднялся на высоту 10 км, совершил переворот в горизонтальное положение в апогее и начал снижение до 500 м в направлении посадочной площадки, используя аэродинамические рули, управляемые новой авионикой. Переворот в вертикальное положение и посадка в этот раз производились с помощью двух двигателей Raptor[86]. Прототип успешно приземлился на посадочные опоры на краю посадочной площадки. Почти сразу как и у SN10 в его основании вспыхнуло пламя из вырывающихся из двигательного отсека паров метана, которое удалось оперативно погасить штатной системой пожаротушения[87].
SN15 стал последним прототипом, проходившим подобные испытания. Starship SN16 был собран, но никогда не летал[78]. Сборка SN17, SN18 и SN19 не была завершена[88].
Запуски (S20 и последующие)
SN20 готовился как прототип для первого совместного полёта Starship и Super Heavy. Летом 2021 года SpaceX изменила маркировку прототипов корабля с «SN» на «Ship», и Starship SN20 стал сокращённо называться S20[89]. 6 августа 2021 года была произведена первая пробная стыковка S20 и прототипа Super Heavy B4[90], а 12 ноября 2021 года были проведены огневые испытания всех шести двигателей корабля. В дальнейшем пара S20/B4, как и недостроенные S21, S22 и S23, были списаны в пользу S24/B7[91][88].
Огневые испытания всех шести двигателей S24 были произведены 8 сентября 2022 года[92]. В октябре того же года была проведена первая стыковка корабля с ускорителем B7[93], а 23 января 2023 года состоялась полная заправка ракеты[94]. Запуск состоялся 20 апреля 2023 года и окончился взрывом из-за входа ракеты в неконтролируемое вращение[95].
Прототип S25 был похож на S24 с теплозащитным экраном и заваренным отсеком для полезной нагрузки. 5 сентября 2023 года он был впервые состыкован с ускорителем B9[96]. Запуск состоялся 18 ноября 2023 года. Разделение ступеней прошло успешно, однако через несколько минут корабль был подорван системой прекращения полёта из-за возникшей утечки, вызвавшей возгорание[97].
S28 был состыкован с B10 и был запущен 14 марта 2024 года. Корабль успешно вышел на запланированную суборбитальную траекторию, прошёл испытания системы перекачки топлива и дверцы полезной нагрузки, однако был разрушен при входе в атмосферу[98].
Запуск S29 и B11 состоялся 6 июня 2024 года и стал полностью успешным. Корабль пережил вход в атмосферу, несмотря на серьёзные повреждения переднего закрылка, и совершил мягкую посадку в водах Индийского океана[99].
S30 и B12 были запущены 13 октября 2024 года. Так же, как и S29, S30 пережил вход в атмосферу и совершил мягкую посадку на воду[100].
S31 стал последним прототипом первой версии, который отправился в полёт[101]. Запуск S31 и B13 состоялся 19 ноября 2024 года. Корабль совершил посадку в воды Индийского океана[102].
16 января 2025 года состоялся запуск S33 и B14, в результате которого вторая ступень Starship взорвалась вскоре после разделения ступеней[103].
См. также
Примечания
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.