Чего ожидать от Flight 13 Starship
С самого первого интегрированного испытательного полёта этот сверхтяжёлый полностью многоразовый носитель SpaceX, создаваемый на стартовой площадке Starbase в юго-восточном Техасе, неоднократно называли «решающим», «революционным» или «ключевым». Эти определения объяснимы: концепция Starship — состоящего из первой ступени Super Heavy и второй ступени Ship — обещает значительно сократить стоимость доставки полезной массы и стать первой в истории полностью многоразовой ракетой-носителем.
Первые запуски давали и эффектные кадры, и технические уроки — в самом первом полёте не произошло даже разделение ступеней — и с каждым последующим запуском возникали вопросы о способности комплекса оправдать возложенные на него ожидания. За время тестовой кампании SpaceX внедряла усовершенствования и устраняла выявленные проблемы. В результате появилась вторая версия носителя, обозначенная V2, которая дебютировала на седьмом полёте; в том старте связь с верхней ступенью потеряли вскоре после отделения. Новая версия особенно часто испытывала сбои на блоке Ship: проблемы наблюдались на восьмом, девятом и в меньшей степени на десятом полётах. Лишь одиннадцатый полёт можно считать по существу успешным, отчасти потому, что перед ним на машину установили или перенастроили множество компонентов в подготовке к дебюту третьей версии.
Дебют V3 прошёл заметно лучше: за исключением осложнения во время манёвра boostback — включения двигателей первой ступени, чтобы снизить горизонтальную скорость, развернуть ступень и вернуть её к месту посадки — Ship выполнил все предусмотренные операции. Единственное отклонение — преждевременное выключение одного из двигателей Raptor на наборе высоты, что привело к увеличению времени работы остальных двигателей и к неудаче демонстрации повторного включения двигателя в космосе. Именно поэтому тринадцатый полёт рассматривается как попытка устранить эти оставшиеся проблемные моменты и продвинуться дальше по пути к полной многоразовости Starship.
Пока неясно, когда будет предпринята попытка вернуть верхнюю ступень: в предыдущих сборках после отделения Ship всегда направляли в удалённую зону Индийского океана. Flight 13 станет по сути повторением предыдущей миссии с минимальными, но целевыми изменениями, направленными на исправление обнаруженных недочётов. На стороне бустера инженеры изменили последовательность запуска двигателей, чтобы избежать ситуации, возникшей на Flight 12: небольшие смещения во времени включения приводили к выполнению boostback с углом, далёким от номинального. Ранее частичный прогресс в этой области был достигнут путём закрытия некоторых створок в интерстадии, что позволило лучше ориентировать поток газов от верхней ступени и тем самым оптимизировать расход топлива при манёвре возврата бустера.
В конструкции Starship применяется техника «hot staging» — включение двигателей второй ступени, пока она ещё соединена с первой, вместо ожидания полного отделения. Кроме того, внесены аппаратные изменения в двигатели Raptor для улучшения их способности к повторному запуску, которая ранее дала сбой во время возвращения на площадку. Улучшения затронули также версию Raptor Vacuum, оптимизированную для работы в разряжённой атмосфере, где именно и возникали проблемы на предыдущих стартах.
В отличие от предыдущей миссии, в Flight 13 планируется выпустить 20 спутников Starlink. Шесть из них оснащены камерой и светодиодным источником света, чтобы освещать Starship и снимать внешний вид корабля и теплозащитного экрана. На прошлой миссии запускали 22 Starlink, из них только два были оборудованы камерой и светом; также тогда доработали диспенсер PEZ, сделав его быстрее. Важное отличие — спутники теперь будут активными: после отделения они попытаются раскрыть солнечные панели и антенны и установить связь с существующей группой почти 11 000 уже находящихся на орбите аппаратов. Это первые аппараты третьего поколения V3: по заявлению разработчика, по сравнению с предыдущей версией они обеспечивают прирост способности передачи данных в нисходящем и восходящем каналах соответственно в 10 и 22 раза, достигая теоретических величин порядка 1 Тбит/с и 160 Гбит/с благодаря новой фазированной решётке антенн и новым чипам.
В терминологии связи «downlink» и «uplink» обозначают объём данных, который может быть передан между орбитой и Землёй (вниз с орбиты и вверх с Земли соответственно). Новые солнечные панели также оптимизированы: возросшая пропускная способность требует больших энергетических ресурсов, поэтому SpaceX проектирует покрытия, которые можно секционировать в сегменты длиной около 19 метров, каждый из которых делится на четыре части. Панели аэродинамически оптимизированы — хоть на высотах работы спутников атмосфера крайне разрежена, оставшиеся молекулы газа всё же создают сопротивление, замедляют аппараты и приводят к понижению орбиты. Однако при этом Starlink на Flight 13 не выйдут на орбиту: они будут выпущены на суборбитальной траектории вместе с Ship и через десятки минут после отделения войдут в разрушительное возвращение в атмосферу. Тем не менее SpaceX намерена дополнительно проверить работу диспенсера и подтвердить устойчивость лазерных связей между спутниками.
Одно из предполагаемых применений Starship — поддержание орбитальной группировки Starlink, где сейчас применяются малые спутники V2 mini, регулярно выводимые ракетами Falcon 9. На Falcon 9 запускают по 22–29 таких аппаратов в зависимости от целевой орбиты; по оценкам, Starship позволит размещать порядка 60 спутников за пуск. Теплозащитный экран Ship, который на ранних этапах был главным источником проблем при возвращении, дополнительно усовершенствовали: некоторые элементы облицовки модифицировали и снабдили датчиками для измерения аэродинамических нагрузок, другие покрытия покрасили в белый цвет, чтобы имитировать их отсутствие и чтобы камеры на спутниках Starlink могли их различать. Профиль миссии был сделан более «агрессивным», то есть нагружавшим конструкцию сильнее: это делается не только в интересах отработки материалов, но и для повышения полезной нагрузки, доставляемой на почтиорбитальные траектории.
Попытка запуска и автоматический abort на старте Пауза между Flight 12 и следующим стартом оказалась короткой, что свидетельствует о быстром устранении проблем и завершении расследования федерального регулятора гражданской авиации США. Окно запуска открылось в ранние утренние часы по центральноевропейскому времени и длилось полтора часа. В отличие от предыдущего старта, где были переносы, подготовка к окну шла без видимых задержек, и отсчёт дошёл до встроенной паузы на одну минуту до зажигания — момента последних проверок перед стартом. После выхода из паузы система водяного орошения площадки (water deluge system) была запущена: эта большая подача воды снижает акустическую нагрузку и частично поглощает энергию потоков от работающих двигателей, чтобы защитить стартовую конструкцию.
Однако при попытке запуска не все двигатели включились одновременно, что вызвало автоматический abort на старте. Из‑за этого восстановить систему water deluge и провести повторный запуск в пределах того же окна не представлялось возможным. Генеральный директор компании сообщил в социальной сети, что два двигателя будут заменены в качестве меры предосторожности, и что следующая возможность для старта ожидается через несколько дней. Это первая в истории полных интегрированных испытаний Starship отмена со стадии зажигания на пусковой площадке; прошлые отмены происходили до включения двигателей и потому требовали меньше времени на восстановление. По ряду независимых анализов трансляций, чётко не включились несколько двигателей среднего кольца на бустере — предположительно четыре двигателя конкретных позиций. Точные причины неисправности предстоит установить после телеметрического разбора.
Технические изменения в V3 и примечания по конструкции На коротком итоговом обзоре отличий третьей генерации Starship от предыдущих версий: у Super Heavy теперь три крупные направляющие пластины grid fin, расположенные в форме буквы «Т» вместо четырёх, их размеры увеличены, чтобы компенсировать уменьшение числа. «Hot stage ring» — кольцевая структура между ступенями, которая раньше отводила продукты работы двигателей и затем отбрасывалась — теперь приварена к бустеру. На моторном участке видно, что двигатели выведены наружу без защиты-юбки: это следствие технико-конструктивных улучшений, направленных на повышение тяги и снижение массы. Ship получил новый дизайн силовой установки, увеличенные баки и более лёгкие, резервированные приводы аэродинамических флапов.
Заключение Flight 13 рассматривается как шаг в постоянном цикле тестов и улучшений: минимальные, прицельные изменения направлены на исправление недочётов предыдущего полёта и на проверку новых элементов — от двигателей и систем повторного включения до диспенсера спутников и систем связи нового поколения. Успешное разрешение замеченных проблем приблизит Starship к заявленной цели — обеспечить экономичную и действительно многоразовую инфраструктуру для доставки большого объёма полезной нагрузки и поддержки орбитальных созвездий.
