В отличие от 2024 года, все четыре полета новой космической транспортной системы в 2025-м проходили неудачно. Но теперь компания Илона Маска полагает, что надежно выявила причины последней аварии, и рассчитывает на успешный полет. От того, насколько она права, зависит первая в XXI веке высадка людей на Луну.
Самая мощная из регулярно летавших ракет в земной истории могла доставить на Луну всего несколько сот килограммов полезной нагрузки на посадочном модуле общей массой 15-17 тонн (лунный модуль программы «Аполлон»). В отличие от него, посадочный модуль от SpaceX для полета на Луну должен иметь полезную нагрузку в 200 тонн, то есть в несколько сот раз больше. Соответственно, энергетические возможности такой системы должны быть в сотни раз выше, чем у транспортной системы из ракеты «Сатурн-V» фон Брауна, корабля «Аполлон» и лунных модулей 1960-1970-х годов. С одной стороны, это радикально расширяет возможности исследования земного спутника. С другой — означает беспрецедентные по объему и сложности НИОКР при разработке Starship.
В 2024 году они протекали удачно (каждый следующий пуск добивался больше, чем предыдущий), а в 2025-м все сложилось иначе. Вторая ступень системы, которая тоже называется Starship, регулярно взрывалась на тех этапах выведения, на которых в прошлом году летала без взрывов. Что еще хуже, причины происходившего были неясны.
SpaceX опубликовала у себя на сайте изложение причин случившегося, и оно неожиданно проще, чем ожидали многие отраслевые наблюдатели. Инженеры компании утверждают, что причиной взрывов были не проблемы двигателей, а дефекты системы наддува ракетных топливных баков второй ступени Starship.
Система наддува в ракетах служит для поддержания относительно постоянного избыточного давления в баках. Без избыточного давления поступление топлива в жидкостные ракетные двигатели Raptor нормально идти не будет. То есть с нерабочим наддувом при ускорениях, маневрах или в невесомости давление на входе в двигатель может резко меняться, ведя к утечке топлива из топливных магистралей, идущих к двигателю или из самого двигателя. Возможна и кавитация, то есть образование пузырьков газа в поступающих к двигателю в жидком виде метане и кислороде. Такие пузырьки могут привести к поломке ряда узлов двигательной системы.
Обычные ракеты зари космической эры использовали для наддува баков азот (Р-7 и ее нынешние потомки, на которых выводит в космос людей Россия) или гелий (для ракет с водородным топливом). Однако это означает наличие отдельной емкости с инертным газом, что усложняет конструкцию и снижает располагаемый объем топлива. Поэтому Starship использует принципиально иную схему: испарение части топлива (метана и кислорода) до газа, которым и наддувают баки с жидкой частью топлива. Эта схема имеет узкое место: в некоторых случаях возможна обратная конденсация газа наддува в жидкость с потерей давления в баках и последующими проблемами вплоть до кавитации.
SpaceX посчитала причиной последней неудачи неисправность элемента системы наддува основного топливного бака, расположенного в передней (верхней) части основного метанового бака Starship. Элемент, отвечающий за подачу газифицированной части топлива обратно в баки, вышел из строя через несколько минут после запуска. Затем датчики зафиксировали падение давления в основном метановом баке и повышение давления в носовом конусе корабля над баком. Вероятнее всего, газифицированная часть топлива вместо самого бака пошла в пространство над ним, поскольку элемент подачи газов перестал пропускать газ в нужную сторону.
Капли жидкого метана в отсеке полезной нагрузки Starship во время девятого испытательного полета в мае. В норме топливо, конечно, не должно летать таким образом
Источник изображения: SpaceX
Starship попытался компенсировать падение давления в основном баке и продолжить работу двигателей по заложенной программе. Но утечка из носового конуса и усиливающаяся утечка топлива из топливопроводов «перегрузили» систему управления ориентацией Starship. Когда это произошло, автоматика корабля активировала сброс всего оставшегося топлива в космос, чтобы избежать мощного взрыва при падении. На этом испытательный полет и закончился.
Утверждается, что компания смогла воспроизвести эту ошибку в наземных условиях. После этого они поменяли конструкцию системы наддува так, чтобы избежать недостаточного ввода наддувных газов в топливный бак. Расследование полностью удовлетворило американские власти, то есть Федеральное управление гражданской авиации (FAA). В итоге оно дало SpaceX разрешение на десятый запуск ее корабля с окном от 24 августа 2025 года.
Целями полета станут очередная попытка вывода в космос имитации полезной нагрузки Starship и отслеживание состояния обеих ступеней системы при их снижении. Вторая ступень будет возвращена близко к месту запуска, чтобы ее можно было подробно изучить после касания поверхности. Это важно для доведения до рабочего состояния теплозащиты второй ступени. Возвращение первой ступени Super Heavy B16 на башню Mechazilla не планируется, ее попробуют мягко приводнить в заливе. Для этого первая ступень B16 должна будет зависнуть с околонулевой скоростью над водой перед посадкой. Кроме того, будет попытка выгрузки восьми массогабаритных макетов Starlink V3 в космосе
