Впервые на орбите: компания SpaceX отправила ракету и корабль Starship в полноценный космический полет

28 сентября американская космическая компания SpaceX провела анонсированное ранее испытание своей сверхмощной ракеты-носителя Starship. Уже 14-е по счету за более чем три года, оно стало первым полноценным орбитальным тестом в затянувшейся программе испытаний перспективной системы. Хотя компания Илона Маска смогла успешно выполнить все этапы намеченной программы полета, испытания пришлось завершить на несколько часов раньше срока.

Что такое Starship

Starship представляет собой ракету-носитель сверхтяжелого класса, состоящую из первой ступени Super Heavy с 33 двигателями Raptor, работающими на метане и кислороде, и второй ступени — собственно космического корабля Starship с шестью «Рапторами» (три из них адаптированы для работы в вакууме), который разрабатывается для доставки грузов и людей на земную орбиту, Луну и Марс. На сегодняшний день это самая мощная ракета-носитель в истории и первая ракета, которая создается как полностью многоразовая.

Всего с апреля 2023 года было проведено суборбитальных 13 пусков Starship, предыдущий из них состоялся в июле 2026-го и прошел практически идеально. Он стал вторым по счету испытанием Starship, в котором компания использовала первую и вторую ступень третьего поколения. От предыдущей версии ракеты-носителя Starship V3 отличается прежде всего двигателями: на обеих ступенях теперь установлены двигатели Raptor 3 вместо Raptor 2. По сравнению с предшественниками они стали мощнее и легче.

В результате очередной модернизации обе ступени обновленной ракеты слегка «подросли»: Super Heavy V3 достигает в высоту 72 метров, а Starship — 52 метров. Общая высота ракеты-носителя в сборе теперь составляет свыше 124 метров. Кроме того, инженеры существенно переработали топливные системы и двигательные отсеки обеих ступеней, что позволило снизить массу и повысить надежность — сразу несколько испытаний предыдущего поколения Starship были неудачными из-за возгораний в двигательном отсеке второй ступени.

В числе обновлений ступени Super Heavy также можно упомянуть сокращение количества решетчатых рулей с четырех до трех. При этом рули, используемые ступенью для маневрирования во время возвращения на Землю и посадки, увеличились в размерах примерно в 1,5 раза и расположены ниже, чем раньше.

Что же касается Starship, то вместимость топливных баков обновленного корабля увеличилась сразу на 100 тонн, а конструкция подвижных стабилизаторов («плавников»), с помощью которых корабль маневрирует в атмосфере во время снижения, была переработана для уменьшения их массы и повышения «живучести» при входе в атмосферу. Также изменениям подверглась термозащита корабля, на которую приходится основная нагрузка во время входа в плотные слои атмосферы.

План 14-го испытания Starship

До сих пор испытания перспективной ракеты-носителя SpaceX были исключительно суборбитальными — в случаях, когда дело обходилось без аварий, после отделения от ступени Super Heavy Starship включал собственные двигатели и почти достигал первой космической скорости (7,91 км/с). Затем прототипы совершали неполный виток вокруг Земли, входили в атмосферу и с переменным успехом приводнялись в Индийском океане к западу от Австралии.

Объявленная схема 14-го полета оказалась принципиально иной для Starship и уже стандартной для Super Heavy. Как и раньше, вскоре после отделения первая ступень должна была заново включить все двигатели для торможения, достичь поверхности Мексиканского залива и мягко приводниться в заданной точке при помощи 13 двигателей, имитируя штатное возвращение на стартовый комплекс, где ее должна ловить «Мехазилла» — огромный механический захват.

Ранее SpaceX удавалось вернуть Super Heavy на воду и даже на стартовый комплекс, но в двух предыдущих испытаниях первые ступени были потеряны на этапе возвращения — в надежде избежать аварии в этот раз инженеры внесли небольшие изменения в конструкцию Super Heavy и в программу бортового компьютера.

Прототипу корабля Starship в этот раз предстояло выйти на околоземную орбиту высотой около 275 километров и совершить по ней около шести витков. Затем корабль должен был выполнить торможение и войти в атмосферу. Приводнение Starship, имитирующее мягкую посадку на стартовой площадке при помощи той же «Мехазиллы», должно было произойти в Тихом океане к западу от берегов Чили.

В начале полета Starship также предстояло вывести на орбиту 26 спутников Starlink V3 — в будущем пополнение группировки аппаратов созданной SpaceX системы спутникового интернета SpaceX станет одной из основных задач Starship. Напомним, в прошлый раз Starship доставил в космос 20 аппаратов Starlink V3, но из-за суборбитальной схемы полета они быстро вошли в атмосферу и сгорели в ее плотных слоях.

Также в преддверии 14-го испытания инженеры снова внесли некоторые изменения в тепловой щит Starship, в том числе с учетом данных, полученных во время предыдущего испытания, после которого Starship впервые не взорвался, а остался на плаву. Более того, на новый корабль установили пару термозащитных плиток с предшественника, который в настоящее время движется к берегам США на борту специального полупогружного судна.

Продолжительность полета Starship на этот раз должна была составить почти 10 часов, тогда как в предыдущих испытаниях приводнение корабля происходило через час с небольшим после старта.

Как прошло испытание

Первая фаза 14-го испытания Starship прошла в соответствии с планом. Ракета-носитель стартовала в 15 часов 49 минут по московскому времени. На высоте около 55 километров ступень Super Heavy штатно отделилась от Starship перезапустила 27 двигателей из 28 запланированных (еще пять «Рапторов» не должны были прерывать работу, однако один из них отключился досрочно) и выполнила первое торможение.

Спустя три минуты ускоритель включил 11 из 13 двигателей, но даже так смог зависнуть над поверхностью Мексиканского залива и совершить мягкое приводнение. Впрочем, идеально выполнить возвращение Super Heavy компании снова не удалось.

Что же до Starship, то прототип корабля продолжил полет на всех шести двигателях и сначала вышел на суборбитальную траекторию, но один из трех адаптированных для работы в вакууме «Рапторов» отключился досрочно. Это поставило под вопрос выполнение дальнейшей программы полета, но в итоге специалисты решили продолжить испытание. Спустя 25 минут после старта корабль выполнил маневр выхода на целевую 275-километровую орбиту, включив один из двигателей на 19 секунд.

Через 34 минуты после взлета начался процесс выведения спутников Starlink — в течение получаса все 26 аппаратов покинули грузовой отсек. Три из них были оснащены камерами для съемки Starship и его термозащитного покрытия со стороны.

Вскоре после выведения спутники раскрыли панели солнечных батарей, развернули антенны и установили связь с наземными станциями и другими аппаратами группировки Starlink. Как уточняли ранее в компании, через некоторое время аппараты начнут постепенный подъем орбиты с помощью собственных двигателей. Ожидается, что через несколько недель спутники войдут в строй. При этом каждый из аппаратов нового поколения увеличит пропускную способность Starlink на 1 Тбит/с. Общий прирост в 26 Тбит/с эквивалентен десяти запускам ракеты-носителя Falcon 9 с используемыми в настоящее время спутниками Starlink V2 Mini.

Предполагалось, что после этого Starship совершит несколько витков по орбите. Включение двигателей для торможения и входа в атмосферу должно было произойти 28 сентября около полуночи по московскому времени, однако вскоре после успешного выведения спутников в SpaceX объявили о намерении свести корабль с орбиты существенно раньше намеченного срока с последующим приводнением в резервной зоне в Тихом океане к северу от Гавайских островов.

Через 2 часа 12 минут после взлета корабль на несколько секунд включил один из двигателей и начал снижение. Спустя примерно полчаса Starship вошел в атмосферу. Как и во время нескольких предыдущих испытаний, при прохождении сквозь ее плотные слои корабль снизу окутали яркие потоки плазмы.

Судя по кадрам трансляции, корабль перенес возвращение с минимальными повреждениями. Starship погасил скорость в плотных слоях атмосферы и совершил приводнение в резервной точке, приняв вертикальное положение с помощью трех двигателей. Посадка, имитирующая возвращение на стартовый комплекс, произошла спустя 3 часа 8 минут после старта. Вскоре после касания поверхности океана корабль упал на бок и взорвался, как это происходило во все предыдущие разы, кроме последнего, хотя на плаву и остался как минимум один крупный фрагмент Starship.

Таким образом, SpaceX в целом удалось выполнить основную программу испытания: приводнить первую ступень, впервые вывести на орбиту Starship и спутники Starlink V3, а также вернуть корабль на Землю. Однако испытание не обошлось без нежелательных отключений двигателей и, вероятно, иных неполадок, которые вынудили инженеров завершить миссию примерно на 7 часов раньше намеченного срока. Поэтому назвать 14-й полет Starship полностью успешным нельзя.

Возможно, исправить все допущенные помарки удастся во время следующего испытания — сейчас 15-й полет Starship предварительно намечен на середину октября.

Что будет дальше?

Неоднозначный результат первого орбитального полета Starship может сказаться не только на планах SpaceX, но и на реализации американской лунной программы «Артемида» — на базе Starship SpaceX уже несколько лет проектирует лунный посадочный модуль Starship HLS для будущих миссий NASA.

Провести первое испытание модуля планируется уже в 2027 году в рамках миссии «Артемида-3», во время которой экипажу миссии в составе четырех астронавтов предстоит отработать на околоземной орбите сближение и стыковку пилотируемого корабля «Орион» с модулем SpaceX, а также с создаваемым параллельно компанией Blue Origin Джеффа Безоса модулем Blue Moon.

По итогам этих испытаний, которые вполне могут отложить из-за неготовности одного или обоих модулей, будет окончательно решено, на каком аппарате высадятся на поверхность спутника участники «Артемиды-4». Этим астронавтам предстоит стать первыми людьми на Луне со времен миссии «Аполлон-17» 1972 года. Сейчас эта высадка оптимистично запланирована на 2028 год.