Этому достижению предшествовало несколько лет совместной и кропотливой работы огромного штата компании SpaceX. Перед этим были теории, исследования, тесты, неудачи и победы. Техно 24 рассказывает, как SpaceX удалось поймать ракету в воздухе, почему это невероятно сложно и какие последствия для исследования космоса это имеет.
Детали здесь SpaceX успешно поймала Super Heavy башней Mechazilla впервые в истории космонавтики
Краткий обзор миссии SpaceX Starship Flight 5
SpaceX провела уже пятый по счету тестовый полет сверхтяжелой ракеты Starship высотой в 122 метра. Задачи миссии состояли из:
- Запуск системы Starship,
- Разделение первой и второй ступеней,
- Полет космического корабля Starship,
- Посадка первой ступени Super Heavy,
- Выход Starship в космос и вход в атмосферу,
- Приводнение Starship в Индийском океане.
Безусловно самым зрелищным моментом миссии стало выполнение крайне амбициозной и смелой задачи – улавливание гигантского сверхтяжелого ускорителя с помощью "палочкообразных" механических рук стартовой башни Mechazilla.
Стартовая башня Mechazilla, которая одновременно является башней обслуживания / Фото SpaceX
И вот через семь минут после старта 250 тонная ракета-носитель Super Heavy вернулась на стартовую площадку и была успешно захвачена башней, что стало первым случаем в истории космических полетов, когда это было осуществлено.
Захватывающее видео возвращения ракеты-носителя Super Heavy
Как отметили в SpaceX, тысячи различных критериев относительно самого Starship Super Heavy и площадки были выполнены для того, чтобы это стало реальностью.
Благодаря неутомимой работе инженеров SpaceX нам удалось поймать его с первой попытки,
– заявили в компании.
Для чего вообще ловить первую ступень?
Прежде чем перейти к объяснению того, как это вообще стало возможным, нужно объяснить для чего SpaceX это делает.
Конструкция двухступенчатых ракет в своей основе одноразовая. Фактически при запуске теряются все части ракеты кроме полезной нагрузки или космического корабля, который, в большинстве, тоже после возвращения не используется. Это делает космические полеты крайне дорогим удовольствием даже для государств, не говоря уже о частных заказчиках, или космических туристах.
Главной миссией SpaceX с самого начала основания компании было сделать космические полеты доступными настолько, насколько это возможно. Именно поэтому компания сделала ставку на переиспользование тех элементов, которые обычно теряются во время миссий.
Ракета Falcon 9 во время приземления на плавучую баржу в океане / Фото SpaceX
Это существенно экономит деньги для компании, а значит позволяет ей устанавливать конкурентную цену на полеты, что действительно делает космос доступным. Так, услугами компании пользуются не только государственные агентства NASA и ESA, но и обычные университеты, или частные организации.
На пути к максимизации переиспользования SpaceX пришла к идее создания космического корабля и ракеты носителя, которые были полноценно многоразовыми. По замыслу компании Система Starship Super Heavy должна стартовать с площадки, разделиться в воздухе и в то время, когда Starship продолжит полет, Super Heavy совершит посадку на стартовый стол.
Далее корабль Starship может лететь в космос, к Луне или к Марсу и совершать там посадку. В ближайших планах полеты на орбиту и к Луне с возможностью возвращения на Землю и самостоятельной полноценной посадкой.
Пуск, полет, посадка, подготовка, пуск
На начальных этапах этого плана сверхтяжелую ракету Super Heavy планировали сажать на опоры вроде тех, которые используются на ракетах Falcon 9, однако впоследствии от этой идеи отказались в пользу башни обслуживания, которую прозвали Mechazilla.
Было решено, что посадка сразу на башню существенно сократит время обслуживания ракеты и подготовку ее к следующему запуску убирая этапы посадки, спуска, транспортировки в цех сборки, подготовку, возвращение на стартовую площадку и следующий запуск. По смелому плану SpaceX запуски Starship должны превратиться в космический конвейер.
Все это опять же сэкономит время и деньги и позволит снизить цену на запуски даже такой огромной сверхтяжелой ракетной системы, как Starship Super Heavy. Но чтобы все это можно было реализовать так, как это изложено в первоначальной идее, нужна беспрецедентная точность. И именно такой точности SpaceX достигла во время недавнего успешного запуска и посадки ракеты-носителя.
Размеры Starship Super Heavy / Фото Everyday Astronaut
Для чего SpaceX нужен Starship
SpaceX разрабатывает Starship с долгосрочной целью сделать возможным заселение Луны и Марса. Конструкция корабля ориентирована на полное многократное использование, что значительно сократит время и стоимость космических миссий. Беспрецедентные размеры и мощность Starship в сочетании с возможностью быстрого многократного использования имеют потенциал революционизировать космические путешествия.
NASA уже сотрудничает со SpaceX, выбрав Starship первым пилотируемым лунным кораблем для своей программы Artemis. Миссия NASA "Артемида-3", запуск которой запланирован на сентябрь 2026 года, будет использовать Starship для высадки астронавтов на Луну впервые со времен миссий "Аполлон".
Как SpaceX поймала ракету-носитель Super Heavy
Сама задача – поймать ракету, которая падает с неба, поймав ее башней с помощью механических клешней – звучит фантастически и почти невозможно. Только представьте себе, с неба падает 72-метровая 250-тонная ракета со скорость половины скорости звука и ваша задача поймать ее, да еще и так, чтобы при этом не разрушить ни ракету, ни башню и чтобы она была готова к следующему использованию в кратчайшие сроки.
Чтобы добиться этого, команда SpaceX провела титаническую работу и сделала все очень точно и, как показал результат, правильно, ведь это была первая попытка поймать Super Heavy и она стала успешной с первого раза.
Падение и захват ракеты издалека выглядит невероятно:
Прежде всего SpaceX сначала запускает всю ракетную систему Starship, которая достигая определенной высоты проводит маневр разделения. После этого полет продолжает сам космический корабль Starship, а ракета-носитель Super Huavy возвращается на Землю и сделать она должна это максимально точно.
Для позиционирования в воздухе на верхушке ракеты расположены специальные решетчатые рули, которые движутся изменяя траекторию падения. Ракета падает нацеливаясь на территорию вблизи башни обслуживания, куда она должна сесть. В то время всю телеметрию обсчитывают компьютеры и корректируют это падение.
Как работает Mechazilla
Инновационная система – башня обслуживания Mechazilla является вручную построенной уникальной структурой, которая оснащена большими механическими руками, разработанными для того, чтобы поймать сверхтяжелую ракету-носитель, самый большой и самый тяжелый летательный объект из всех когда-либо созданных.
Достигнув определенной высоты Super Heavy включает свои двигатели, которые замедляют и продолжают направлять ракету направляя ее к точке посадки. В точке назначения двигатели продолжают работать до момента, пока ракета не зависает в воздухе становясь практически невесомой на мгновение, именно перед тем, как ее захватывают клешни башни обслуживания. Сложность операции заключается в том, что во время маневра все операции требуют максимальной точности.
Вид на момент захвата ракеты с башни:
Следует добавить, что сама ракета, вес которой 250 тонн, зависает на клешнях опираясь на два специальных крепления, размеры которых по сравнению с самой ракетой просто мизерные.
Крепления на Super Heavy, на которые опирается ракета во время захвата / Фото SpaceX
Вот как этот процесс описывает Илон Маск:
Другое важное достижение
Кроме запуска и посадки ракеты-носителя, Starship Flight 5 имел целью вывести в космос сам корабль Starship и вернуть его на Землю для запланированного контролируемого приводнения в Индийском океане. Примерно через 65 минут после запуска Starship завершил эту часть своей миссии, запустив три двигателя, после чего завис над океаном и в конце концов перевернулся, завершившись, как и ожидалось, взрывом.
Момент взрыва Starship после приводнения / Фото SpaceX
Может показаться, что этот этап не был успешным, однако SpaceX и не планировала вернуть корабль целым в этой миссии. Starship уже умеет садиться и он отработал этот момент во время полетов, которые проводились ранее.
Важным достижением стало то, что корабль приводнился точно в запланированной точке. Это подтвердили и в SpaceX, а отдельным доказательством служат кадры с буя, который находился на месте посадки корабля. Все, кто смотрел трансляцию, имели возможность увидеть впечатляющие кадры с нескольких ракурсов с момента старта и на протяжении всех этапов миссии вплоть до посадки и взрыва Starship.
Команда SpaceX, которая стоит за успехами компании / Фото SpaceX
Не пропустите NASA запускает зонд Europa Clipper в Европу: где смотреть трансляцию и когда стартует миссия
Что дальше
После завершения Starship Flight 5 SpaceX готовится к следующим испытательным полетам Starship. В прошлом месяце уже было проведено статическое огневое испытание корабля для 6-го полета, а в планах – еще больше испытательных миссий.