Марс в илюминатора...

Най-евтините полети в космоса

Spaceship ще каца по много различен начин в сравнение с космическите совалки и първата степен на ракетите Falcon 9. Приземяването му ще наподобява полет на скайдайвър, при който корабът пада хоризонтално с "търбуха" надолу и термичния щит поема почти цялата енергия от забавянето на скоростта. Двата предни и двата задни стабилизатора ще гарантират, че Spaceship остава в хоризонтална позиция и няма да започне да се върти неконтролируемо. Едва в края на своя път към повърхността ракетата ще преминава във вертикална позиция и окончателно ще забави скоростта си, използвайки тягата на своите реактивни двигатели Raptor, за да извърши меко кацане.

Когато бъде завършен, Starship ще е първият междупланетен космически кораб за многократна употреба и първият орбитален след пенсионирането на космическите совалки на NASA. Той ще се извежда в околоземна орбита от гигантска първа степен, наречена Super Heavy, която също ще е за многократна употреба и грубо казано ще представлява уголемена версия на ракетите Falcon 9, но направена от неръждаема стомана. Така на практика платформата Starship/Super Heavy трябва да се превърне и в най-евтиния метод за изстрелване на хора и товари в космоса, като единствените разходи са за гориво и минимално обслужване. Идеята е Starship да може да бъде изстрелван в рамките на няколко часа само с презареждане и диагностика на системите, като не се нуждае от неколкомесечен основен ремонт на топлинния щит по подобие на космическите совалки.

Starship също така ще се задвижва с различно гориво в сравнение с масово използваните в момента ракети. Двигателите му Raptor работят с втечнен метан и кислород за разлика от тези на Falcon 9, които използват свръхрафиниран керосин RP-1. Замисълът е горивото на новия космически кораб да може да се синтезира на място на други небесни тела (и в частност на Марс). Това ще става чрез добив на вода, нейното разлагане до водород и кислород чрез електролиза и генериране на метан през т.нар. Процес на Сабатие, използвайки атмосферния въглероден диоксид на Червената планета.

Какво се променя в Starship Mark 1

Хората, които следят развитието на SpaceX, вече неколкократно са имали възможност да видят, че Илън Мъск е склонен да прави бързи и радикални промени в дизайна на своите ракети. Така например от официалната си премиера през 2016 г. досега Starship премина през няколко трансформации – първо се казваше Interplanetary Transport System (ITS), после бе преименуван на Big Falcon Rocket (BFR), за да се стигне до сегашното название Starship/Super Heavy. Ексцентричният милиардер изненадващо изостави намерението си корпусът да е направен от карбонови сплави и премина към използването на добрата стара... неръждаема стомана.

Идеята на Мъск е проста – стоманата има много по-висока температура на топене и по-голяма здравина при ниските температури на междупланетния вакуум. Също така, от една страна, е десетки пъти по-евтина като суровина, а от друга – много по-лесна за обработка в сравнение с карбона. Мъск освен това замисляше да инсталира на Starship иновативно "водно" охлаждане, което да изстудява корпуса на кораба при повторното навлизане на атмосферата, изпускайки втечнен метан през миниатюрни пори по повърхността (по същия начин, по който се охлажда човешката кожа).

Тази година Мъск не изневери на себе си и пак извърши радикални промени по своя космически кораб... изоставяйки концепцията за "водното" охлаждане. Очевидно тестовете с иновативната технология не са дали очаквания резултат и собственикът на компанията не се е поколебал бързо да й обърне гръб. Затова компанията отново се връща към използването на керамичен топлинен щит подобно на космическите совалки. Прототипи на защитните плочки наскоро бяха изпробвани при обратното навлизане в атмосферата на последния Cargo Dragon.

Според Мъск обаче плочките на SpaceX ще различни, много по-леки, здрави и тънки в сравнение с тези на NASA. Това е възможно, тъй като стоманеният корпус отдолу е по-термоустойчив и има по-висока точка на топене в сравнение с алуминиевите сплави, използвани в совалките. Преминаването от карбонов корпус към неръждаема стомана има още един позитивен ефект – керамични плочки ще покриват не целия кораб, а само неговия "търбух", който ще се трие в атмосферата. Неръждаемата стомана от другата страна на Starship ще бъде достатъчно устойчива, така че да не се стопява без допълнителна защита. Намаляването на топлинния щит наполовина съответно прави ракетата и по-лека. За да се намали теглото, SpaceX също така намалява броя на задните стабилизатори от три на два.

Космически кораб "на диета"

В този контекст използването на стомана в Starship за момента създава потенциален проблем – сега теглото на прототипа МК1 е 200 тона без горивото, докато Мъск се надява то да е максимум 120 тона. За целта SpaceX планира да оптимизира и производствения процес на Starship. От версия 3 нататък корпусът на космическия кораб вече няма да се прави от заварени един за друг стоманени листове, а от цели секции с формата на обръч, които ще бъдат по-тънки, съответно по-леки и по-здрави (ще имат само една вертикална заварка). Първоначалният вариант с карбонов корпус обаче трябваше да тежи само 85 тона, което повдига въпроса дали (и как) ще бъде достигнат желаният капацитет от 100 тона полезен товар.

Преди да се стигне до първия тест в космически условия също така SpaceX трябва сериозно да оптимизира производството на новите си реактивни двигатели Raptor. В момента според Мъск една бройка се сглобява за 8-10 дни, което от гледна точка на графика е проблем. За да се осъществят плановете на SpaceX, скоростта на производство трябва да бъде сведена до 24 часа, казва Мъск. Той се надява това да се случи през първото тримесечие на 2020 г.

Производството на Raptor-ите е основна пречка за орбиталния тест на космическия кораб най-вече защото първата степен Super Heavy ще се задвижва от минимум 24 и максимум 37 двигателя. Така че преди SpaceX да започне изпитанията в извънземното пространство, фирмата трябва да е произвела между 80 и 100 Raptor-a. По план първата ракета Super Heavy ще започне да се сглобява чак след като четвъртият Spaceship бъде готов. В тазгодишната си версия ракетата ще има шест несгъваеми крака за кацане, ще се приземява по подобие на Falcon 9 и ще контролира вертикалната си позиция при полет с четири титаниеви решетъчни стабилизатора с формата на диамант.

Когато бъде готова, Super Heavy би трябвало да стане най-мощната ракета носител, създавана от човечеството. Тя ще генерира двойно по-голяма тяга от Saturn V – ракетата, използвана по време на американската програма Apollo за пилотирани полети до Луната.

Ако съдим по новия сайт на Starship, за момента SpaceX поне временно са изоставили идеята за свръхбърз космически превоз на пътници до всяка точка на Земята. Вместо това компанията на Мъск акцентира върху по-прагматични неща: много евтино извеждане на огромни сателити, транспорт на големи товари до Международната космическа станция и в близко бъдеще – до Луната. Последното е потенциално доходоносен бизнес в контекста на американската политическа конюнктура и програмата Artemis на NASA, целяща изпращане на хора на Луната до 2024 г.

Всъщност изначално най-важният въпрос е: ще издържи ли сглобеният от много огънати стоманени секции корпус на аеродинамичното натоварване при излитане и кацане?

От версия 3 нататък корпусът на космическия кораб вече няма да се прави от заварени един за друг стоманени листа, а от цели секции с формата на обръч, които ще бъдат по-тънки и съответно по-леки. Също така те ще имат само една вертикална заварка, което би трябвало да ги направи и по-здрави. Източник: SpaceX

В последната си версия Starship преминава от използване на 7 еднотипни двигателя Raptor към 3, оптимизирани за работа в атмосферата и 3 предназначени за вакуум. Последният вариант обаче още не е официално готов. Източник: SpaceX

Презареждането в орбита вероятно ще е наложително и за полет до Луната, тъй като спътникът на нашата планета няма атмосфера, която да се използва от космическия кораб за забавяне на скоростта. Така че при кацане на Луната Spaceship трябва да разчита изцяло на реактивна тяга, за което ще е нужно сериозно количество допълнително гориво. Източник: SpaceX

Основните пречки за полет до Марс обаче все още не са премахнати и са свързани с живота и здравето на астронавтите. Все още не е ясно как SpaceX планира да защити пасажерите от ефектите на космическата радиация отвъд магнитното поле на Земята и какви ще са дълготрайните ефекти от неколкомесечния престой в състояние на безтегловност, докато трае пътуването.