Маска-шоу: почему второй запуск Super Heavy считают успешным

Второй испытательный запуск самой мощной и тяжелой в мире ракеты Super Heavy состоялся 18 ноября в 16:00 мск. По сравнению с предыдущей конфигурацией ракета претерпела немало изменений, среди них — новый метод разделения ступеней, электронная система управления вектором тяги для двигателей Raptor, укрепление стартовой площадки. Нововведения пошли на благо: Super Heavy успешно подняла Starship на нужную высоту и отделилась, взорвавшись в воздухе. Связь с кораблем была потеряна спустя 10 минут после начала полета. Несмотря на это, эксперты считают запуск успешным, так как все основные цели, намеченные Space X, достигнуты.

Поработали над ошибками

Состоявшийся в пятницу запуск с испытательного полигона Starbase в Техасе стал вторым полетом сверхтяжелой транспортной космической системы Starship — Super Heavy, самой большой и мощной из когда-либо построенных. По высоте она сравнима с 40-этажным домом и возвышается над землей на 120 м при диаметре 9 м.

Ракета поднялась со стартовой площадки на фоне рассветного солнца и набрала высоту, согласно плану, — все 33 двигателя работали. Спустя две с половиной минуты Starship отделился от Super Heavy. Первая ступень развернулась и направилась к земле, но взорвалась в воздухе. Корабль продолжил полет, используя свои шесть двигателей. Спустя восемь минут после старта связь с системой была потеряна.

По мнению аэрокосмического инженера Джона Инспрукера, автоматическая система завершения полета на второй ступени, по всей видимости, сработала очень поздно. Сам Илон Маск на трансляции огорченным не выглядел.

— С точки зрения Space X, испытание для данного этапа прошло успешно, достигнуто большинство целей полета, в том числе успешный старт, работа всех 33 двигателей до момента выключения, горячее разделение ступеней и многое другое, — считает научный редактор «Роскосмос Медиа» Игорь Афанасьев. — Перед вторым включением двигателей второй ступени на высоте 148 км достигнута скорость 6.806 км/сек, с точки зрения Space X, это полный успех данной миссии. Также отмечу пассивный полет первой ступени с разворотом перед повторным включением на торможение.

Согласно плану, Starship должен был направиться к заданной площадке для посадки у побережья Гавайев для проверки методов входа в атмосферу и приземления, в то время как ракета-носитель Super Heavy совершила бы приводнение в Мексиканском заливе.

Двигатели — это жизнь

Прошедший 20 апреля запуск закончился аварией, хотя в самой компании его считают успешным. Ракета Super Heavy с кораблем успешно стартовала с космодрома, но через три минуты она взорвалась, перед этим начав вращаться. Space X внесла некоторые изменения после весеннего падения — по словам Илона Маска, их больше тысячи.

Одно из них заключается в том, что разработчики применили другой метод для разделения ступеней. Теперь верхняя ступень запускает двигатели в момент, когда она еще пристыкована к первой ступени Super Heavy. Это называется горячим разделением. По заявлению Илона Маска, такая схема приведет к увеличению способности аппарата доставки груза на орбиту на 10%.

— Суть метода в том, что следующая ступень запускается, когда перегрузка сохраняется за счет тяги двигателей предыдущей, — пояснил ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт. — Единственное здесь неудобство — выведение получается непрерывным, что не всегда нужно. Поэтому для многих целей используют так называемое холодное разделение, когда двигатель ступени, продолжающей полет, запускается после разрыва связей между блоками и их расхождения на безопасное расстояние.

Как добавил Игорь Афанасьев, горячее разделение применяется тогда, когда разработчики не хотят иметь проблем при запуске мощных жидкостных двигателей верхних ступеней ракет в невесомости.

— Это было актуально в начале космической эры, в конце 1950-х, сейчас горячее разделение второй и третьей ступеней на «Союзах» — дань традиции, — пояснил эксперт. — Возможно, решение ввести горячее разделение для Super Heavy связано с тем, что в первом полете не включились двигатели второй ступени, несмотря на поданную команду. Судя по опубликованным видео, двигатели первой ступени работали дольше, чем нужно. Часть из них не включилась, поэтому топливо закончилось позже, чем было запланировано. Хотя замечу, что ракета потеряла управляемость до того, как должно было произойти разделение и включиться двигатели второй ступени.

Возможно, это стало причиной внедрения новой электронной системы управления вектором тяги для двигателей Raptor.

— 33 двигателя на первой ступени расположены в виде двух колец и центральной группы. Для управления положением ракеты часть двигателей качается в шарнирных подвесах. При первом полете качались двигатели внутреннего кольца и «центра». Это называется «управлением вектором тяги», — рассказал Игорь Афанасьев. — Возможно, инженеры сочли, что управляющих моментов недостаточно, и двигатели должны качаться на больший угол. Также разработчики могли внести карданные подвесы в неподвижное кольцо.

На стартовую площадку внимание

Во время первого испытательного полета шлейф от двигателя ракеты создал огромный кратер под стартовой площадкой, а обломки и куски бетона упали на космодром и прилегающую территорию. Чтобы избежать повторного ущерба, на стартовой площадке были установлены стальные плиты, под которыми разместилась система жидкостного охлаждения.

— Вода под напором, закрывающая сталь, вполне способна противостоять струе ракетного двигателя, — считает доцент кафедры стартовых ракетных комплексов МГТУ им. Н.Э. Баумана Владимир Игрицкий. — Однако не защищены пилоны ракеты, поэтому не исключено их повреждение. В целом, попытка использовать воду для защиты говорит о том, что Маск хочет сделать стартовую площадку как можно более многоразовой.

По мнению Владимира Игрицкого, если плиты разложены только под столом, проблемы могут возникнуть там, где он заканчивается. Ведь даже не прямые, а отраженные струи от двигателей разъедают бетон очень быстро. Обычная практика в таких случаях — делать отражатели так, чтобы газы уходили под углом, а здесь они направлены почти перпендикулярно земле.

— В целом, если инженеры сделали грамотное расчеты, всё должно пройти более или менее гладко, однако я не исключаю сюрпризов, так как весь процесс исследован мало, — заключил эксперт. — Если вокруг не разложена дополнительная защита, повреждения могут появиться на поверхности площадки, но меньше, чем в прошлый раз. Впрочем, если повреждения от взлета ракеты относительно небольшие, скорее всего, о них даже рассказывать не станут. Вместо этого в компании предпочтут, например, заливать после каждого пуска десяток–другой кубометров бетона заново, чем что-то еще дорабатывать.

Как отметили в Space X, на этот раз, судя по тому, что камеры фотографов не пострадали, стартовая площадка должна быть цела.

Разрешение на запуск ракеты было выдано всего за день до предполагаемого старта ракеты (он должен был состояться 17 ноября, но был перенесен на 18-е число). Регулирующие органы долго рассматривали возможное воздействие системы Starship на окружающую среду, включая флору и фауну заповедника Бока-Чика, который находится рядом с космодромом Space X Starbase.

— Негативный эффект запуска ракеты связан с выбросами загрязняющих веществ при сгорании топлива, также присутствует тепловое и шумовое воздействие на окружающую среду, — пояснил доцент кафедры 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности» МАИ Сергей Огородников. — При прошлом запуске бетонная пыль и обломки стартовой площадки разлетелись за границы установленной защитной зоны, составляющей 283 га. Тяга ракеты была такой силы, что подняла в воздух песок, находившийся под основанием площадки. Мусор с территории убирали несколько месяцев.

Эксперт отметил, что суммарная эмиссия двигателей за один полет составляет 2,5 тыс. т углекислого газа. Это в несколько раз больше, чем у других ракет. Однако по составу выбросов топливо одно из самых чистых — выделяются только углекислый газ и небольшое количество оксида азота, а сажа и пыль, загрязненная тяжелыми металлами, не образуется.