Итак, друзья мои, пару дней назад мы стали свидетелями запуска самой большой, тяжёлой и мощной ракеты в истории космонавтики. Накануне этого события Илон Маск заявлял, что если ракете удастся покинуть стартовый стол, и подняться до такой высоты, которая была бы безопасна для него (стола), в случае разрушения машины результат будет считаться успешным. И системе «Starship» это сделать удалось. Она достигла высоты 30 километров! Да, окончательный результат оставил неприятный осадок. Ведь конструкция была уничтожена системой прекращения полёта примерно через четыре минуты после старта. Это произошло после потери нескольких двигателей первой ступени…
Давайте поподробнее проанализируем, как всё происходило. И сделаем некоторые выводы.
Старт системы «Starship»
Первая ракета «Starship», состоящая из прототипов «Super Heavy B7» («Booster-7») и космического корабля «Starship S24» («Ship-24»), стартовала 20 апреля 2023 года в 13:33 UTC (16:33 МСК) со стартового стола OLM (Orbital Launch Mount) стартового комплекса базы Бока-Чика, Техас.
33 двигателем «Raptor-2», установленным на «B7», потребовалось несколько секунд, (которые казались вечностью), прежде чем они развили нужную тягу. (Теоретически – 90% от максимальной мощности, то есть 207 тонн тяги). Наконец, почти через пять секунд после зажигания огромный 120-метровый ракетный монстр весом 5000 тонн начал очень медленно подниматься над стартовым столом…
После старта ракета явно немного наклонилась. Хотя, наверное, это смещение вполне могло быть вызвано манёвром, совершённым для предотвращения столкновения с башней. Хотя весьма вероятно, что подобное поведение машины стало результатом асимметричной тяги двигателей. Телеметрия, которую принимали наземные средства SpaceX показала, что через 15 секунд после старта три двигателя «Raptor-2» вдруг перестали работать.
Возможно, два двигателя просто загорелись после взрыва одного из «Raptor-2», произошедшего через несколько секунд после взлёта. Этот момент зафиксировала одна из камер.
Хотя стартовый стол OLM при этом уцелел, двигатели «B7» образовали воронку приличных размеров. И сейчас всем стало вдруг очевидно, что железобетон, используемый для изготовления основания стартового стола, явно недостаточно прочен для запусков «Starship». Фактически, огромные куски бетона были разбросаны во всех направлениях. Они причинили ещё пока не установленный ущерб многим сооружениям и оборудованию, расположенному вокруг стартового стола.
На честном слове и на одном крыле
Согласно телеметрии, через 40 секунд после начала миссии ракета «Super Heavy» потеряла ещё один двигатель. С четырьмя неисправными двигателями она уже, несомненно, не смогла бы достичь запланированной «квазиорбитальной» траектории. Даже в том случае если бы остальные двигатели поработали чуть подольше.
Через 60 секунд после взлёта не работало уже пять двигателей. В этот момент на высоте почти 9 километров и скорости около 900 км/ч ракета вошла в зону максимального динамического давления (Max Q). Несмотря на то, что телеметрия по-прежнему указывала на пять вышедших из строя двигателей, изображения показывают, что их было уже шесть. Телеметрия подтвердила отказ шестого двигателя через 1 минуту 41 секунду после старта.
При этом данные с камер позволяют визуально оценить количество отказавших к этому моменту двигателей в восемь единиц. Таким образом получается, что ракета к этому моменту могла лететь с тягой на 25% меньше ожидаемой. А может и с меньшей. Потому что некоторые «Raptor-2» могли быть включены, но не обеспечивали нужную тягу. (Интересно, что большинство из восьми вышедших из строя двигателей находились во внешнем кольце. Быть может они просто были повреждены кусками бетона при взлёте?).
Через две минуты после старта изображения, полученные с камер ракеты «Super Heavy» показали, что один из двух гидравлических силовых агрегатов (HPU) «B7» горит. Это означало скорую потерю управляемости. И, возможно, полную потерю способности «B7» поддерживать нужную ориентацию.
Вектором тяги 13 внутренних двигателей «Raptor-2» управляет гидравлическая система TVC. И уже на 30-й секунде полёта, инженеры зафиксировали что-то похожее на взрыв в районе этого блока. И теперь стало очевидно, что ракета выходит из-под контроля и начинает вращаться. Частично это вращение могло, конечно, быть предусмотрено штатной программой полёта. Возможно это вращение было предусмотрено для облегчения процесса разделения ступеней. Но достоверно это неизвестно.
По данным телеметрии, ракета достигла высоты 39 километров и развила скорость более 2000 км/ч. После чего начала «кувыркаться», снижаться и замедляться. Космический корабль не смог отделится от ракеты-носителя. Несмотря на очень простую систему, которая из связывала.
Прощай, «Starship»!
Через 3 минуты 59 секунд после старта, когда ракета в связке с космическим кораблём находилась на высоте около 29 километров, система прекращения полёта автоматически активировала взрывные заряды, расположенные между метановыми и кислородными баками ракеты и космического корабля. Что привело к их полному уничтожению.
К этому моменту вся эта система явно отклонилась от заданной траектории. Вместо того чтобы оказаться в Тихом океане, «S24» упала в Атлантический океан, в Мексиканском заливе к востоку от Бока-Чика.
Этот пуск был рекордным в истории космонавтики. Люди попытались отправить в космос самую тяжёлую из когда-либо существовавших ракет. Имеющая стартовую массу в 5000 тонн система «Starship» почти на 2000 тонн тяжелее, чем «Сатурн-5». И почти вдвое превосходит «SLS» (2600 тонн).
Нужно думать
А сейчас я буду давать советы Илону Маску. (Внезапно😂).
Не расстраивайтесь, Илон. Это был всего лишь первый полет ракеты «Super Heavy». И, учитывая его результаты, возможно, было бы целесообразно провести больше её отдельных испытаний. Система «Starship» превзошла советскую лунную ракету Н-1 как самая мощная подобная ракета в истории. С самым большим количеством двигателей на первой ступени. (Интересно, что прошедший пуск очень напоминает четвёртый и последний пуск Н-1, состоявшийся в ноябре 1972 года). Теперь нужно всё тщательно проанализировать, чтобы понять степень повреждений, полученных наземными объектами. А особенное внимание нужно обратить на состояние стартового стола.
Задумайтесь над тем, Илон, что я напишу чуть ниже. И сделайте, пожалуйста, соответствующие выводы.
Очень ценные советы!
Итак, что на что Вам нужно обратить внимание:
- Очень многие (целых восемь!) двигатели «Super Heavy» «Raptor-2» вышли из строя. Нужно понять следующее: это проблема с двигателями или с самой ракетой? Если виноваты первые – то это плохие новости. Положительным моментом является то, что ракета пережила несколько взрывов двигателей, случившихся уже в полёте, прежде чем ЦУП полностью потерял контроль над машиной.
- Структурная прочность сборки оказалась неожиданно высокой. Поскольку она не разделилась, даже несмотря на неконтролируемое вращение.
- Серьёзный ущерб, нанесённый бетонному основанию стартового стола, говорит о том, что недостаточно просто отремонтировать его поверхность. И использовать её ещё раз. Очевидно, что необходимо соорудить специальную яму, предназначенную для компенсации влияния выхлопных газов двигателей. И обязательно необходимо построить систему подавления ударных волн (что-то наподобие той, что создана на стартовом столе SLS). Эти работы займут как минимум несколько месяцев. И возможно даже, будущие стартовые комплексы придётся полностью перепроектировать.
- Резервуарный парк уцелел. Однако вертикальные резервуары получили серьёзные повреждения. Возможно придётся перепроектировать всю эту инфраструктуру. И заменить её горизонтальными резервуарами. Если это так, то работы займут ещё больше времени.
- В полёте от «Starship S24» отвалилось несколько теплозащитных плиток. Учитывая экспериментальный характер миссии, это пока не очень напрягает. Однако возникает вопрос – смог бы космический корабль пережить вход в атмосферу?
Ну вроде в общих чертах всё. Дорогие друзья! Передайте мои ценные советы Илону Маску, если вдруг его встретите. Заранее благодарю.
Бороться и искать! Найти и не сдаваться!
Как бы там ни было, очевидно, что инженеры SpaceX многому научилась в ходе выполнения произошедшего запуска. Будем надеяться, что в следующий раз они смогут продвинуться немного дальше, полететь немного быстрее и подняться немного выше.
Так пожелаем же им удачи. И будем надеяться, что ещё при нашей жизни с экрана телевизора изумлённым землянам помашет рукой астронавт (или космонавт), стоящий на фоне красных холодных песков…