Прототип SpaceX Starship взорвался, но это гигантский скачок к Марсу

Прототип SpaceX Starship взорвался, но это гигантский скачок к Марсу
Частная компания SpaceX запустила 10 декабря SN8, прототип своего космического корабля Starship, предназначенного для полета на Луну и Марс. Его короткий полет привлек большое внимание в последние несколько секунд перед приземлением – когда он взорвался. Но подумайте о почти идеальном его шести с половиной минут полета. Посмотрите на новаторские технологии и маневры. Разумно рассматривать это как чрезвычайно успешный тест.

Обычные космические корабли возвращаются на Землю, используя «аэродинамическое сопротивление» атмосферы, чтобы замедлить свое движение. При замедлении от 20000 миль в час рассеивается много тепла, поэтому они несут тепловые экраны, а финальное касание контролируется парашютами. Настоящие ракетные двигатели не совершают безопасную посадку – они сгорают и врезаются в море. Это настоящая трата ресурсов. Основатель и генеральный директор SpaceX Илон Маск вместо этого пытается повторно использовать как можно больше космического корабля. Если ваш конечный пункт назначения – Луна и далее к Марсу, это имеет большой смысл, потому что вам гораздо проще заправиться в подходящих местах по пути, чем построить новую ракету.

Фото: https://shazoo.ru/

Starship – это полностью многоразовая ракетная система, предназначенная для перевозки 100 тонн груза на околоземную орбиту и за ее пределы. У него есть первая ступень «ракеты-носителя», которая выводит его на орбиту и отделяет. Ступень ускорителя предназначена для безопасной посадки и повторного использования. SpaceX выяснила, как это сделать с помощью ракеты Falcon, но это только две трети системы. Со Starship третья часть системы, которая помогает продвинуть космический корабль дальше земной орбиты, никогда не выбрасывается.

Посадить ускоритель первой ступени «легко», потому что он выбрасывается через две минуты после запуска и поэтому возвращается на Землю с относительно небольшой высоты, никогда не достигая сверхвысокой скорости. НАСА определяет «высокую» гиперзвуковую скорость как «число Маха» от 10 до 25. Ракета-носитель достигает примерно 6 Махов. Сам звездолет вернется с орбиты, достигнув 25 Махов. На этой скорости тепло при входе в атмосферу растопит двигатели. Поэтому вам нужен прочный тепловой экран, который рассеивает 99% энергии, защищая груз и те самые важные ракеты, которые вам нужны для посадки. У частично многоразового космического шаттла НАСА были огромные крылья, которые использовались, чтобы вывести его на взлетно-посадочную полосу. Но крылья тяжелые и уменьшают потенциальную грузоподъемность. Кроме того, они не будут работать на Марсе или Луне, потому что там не хватает атмосферы и взлетно-посадочных полос.

Изобретательность Starship заключается в том, что он просто «кувыркается» полностью вниз – тип свободного падения, при котором атмосфера постепенно замедляет его скорость. Когда он приближается к земле, он должен быть достаточно медленным, чтобы короткий удар с переворотом и приземлением мягко коснулся подушки. Ни одна другая машина не летает так специально. Самолеты спроектированы таким образом, чтобы поддерживать воздушный поток, связанный с крыльями, для обеспечения подъемной силы. Если вы потеряете поток воздуха, вы упадете с неба – это состояние называется срывом. Звездолет входит в атмосферу под углом 90 градусов. Это означает, что он полностью остановился. Подобно тому, как лист падает на землю, это по своей природе нестабильная конфигурация, и ее аэродинамику невозможно предсказать.

Вот где приходит активное управление. У Starship четыре закрылка, и они используются так же, как парашютист использует свои четыре руки для управления свободным падением. В испытательном полете SN8 Space X показала, что этим процессом можно управлять. Падение с 12,5 км дало SpaceX условия последней половины возврата с орбиты.

SpaceX будет собирать данные о полете, которые позволят ей узнать, как работает аэродинамика брюхо-флопа. В частности, он будет знать, насколько хорошо работают закрылки и как точно удерживать самолет в устойчивости и приземлять его в цель. На видео, выпущенных SpaceX, мы видим, что закрылки находятся под хорошим контролем. Похоже, это отличная новость для SpaceX.
Прототип SpaceX Starship взорвался, но это гигантский скачок к Марсу
Фото: https://www.rbc.ru/

Ракетное уравнение


Будучи полностью многоразовым, Starship должен работать намного дешевле, чем обычный одноразовый корабль. Но точно определить, сколько топлива нужно перевезти – непростая задача. Обычные самолеты всегда взлетают с небольшим запасом топлива, но они всегда могут совершить вынужденную посадку, если просчитаются. Ракеты же должны запускаться с огромным количеством топлива, чтобы быть уверенным, что у вас достаточно топлива для приземления. Это все равно, что отправиться в 14-дневный поход и 13 дней нести воду для последнего дня. Вероятно, что танк для SN8 был почти полностью пуст, когда приземлился.

Количество необходимого вам топлива определяется «ракетным уравнением». Это показывает, что если вы хотите запустить на Луну 100 тонн полезного груза со скоростью 12 000 метров в секунду, вам потребуются ошеломляющие 2 000 тонн топлива. Что касается типа топлива, то керосин и водород (используемые Аполло-11) по-прежнему являются самыми популярными ракетными топливами. Законы физики и химии не сильно изменились за пятьдесят лет. Но Starship на самом деле является пионером в использовании метана в качестве топлива. Несмотря на то, что с ним труднее работать, он дает немного больше тяги. И, что более важно, на Марсе много метана, который, очевидно, является конечным пунктом назначения SpaceX.

Так почему же произошел сбой SN8? Вы можете увидеть на видео несколько зеленых вспышек непосредственно перед приземлением. Двигатели изготовлены из меди, которая горит характерным зеленым пламенем. SpaceX заявляет, что в последний момент возникла проблема с давлением топлива, а это значит, что ракета не могла замедлиться. Образовавшийся избыток кислорода начал сжигать сами двигатели. Если бы не последние несколько секунд, приземление могло бы быть идеальным. Теперь инженеры будут искать решение этой проблемы для SN9.
#Илон Маск #Космический корабль #Космос #Луна #Марс #Прототип
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: