Почему успешный подъем ракеты является важным шагом вперед для человечества?

Момент, когда был захвачен сверхтяжелый ускоритель. (Видео: SpaceX)

13 октября в 8:25 утра по восточному времени компания SpaceX в пятый раз запустила свою ракету Starship высотой 400 футов со Звездной базы в Южном Техасе, а затем захватила первую ступень Super Heavy после ее успешной посадки.

Примерно через семь минут после старта сверхтяжелая ступень ракеты-носителя SpaceX совершила точную посадку, зависнув около стартовой башни Mechazilla, которая удерживала ее на месте с помощью своих металлических рычагов.

« Это день в истории инженерной мысли », — сказала Кейт Тайс, менеджер по системам инженерного качества компании SpaceX, во время прямого эфира, в то время как сотрудники SpaceX приветствовали ее и ликовали в штаб-квартире в Хоторне, штат Калифорния, позади нее. « Это безумие! С первой же попытки нам удалось успешно закрепить сверхтяжелую ступень ускорителя обратно в стартовую башню ».

Сцена успешного захвата роботизированной рукой Мехазиллы сверхтяжелого ускорителя. (Фото: SpaceX)

Когда 71-метровый сверхтяжелый ускоритель отделился на высоте 65 километров над Землей, верхняя ступень ракеты продолжила движение до высоты почти 145 километров, пролетев вокруг планеты со скоростью 27 000 километров в час, прежде чем приземлиться в Индийском океане, как и планировалось.

Перед посадкой ступень ускорителя повторно запускает три своих двигателя Raptor, замедляя спуск и поворачиваясь в сторону стартовой башни Mechazilla, где она закрепляется механическими рычагами, прозванными «палочками для еды».

Успешное испытание компании SpaceX является частью ее цели по разработке полностью многоразовой ракеты для транспортировки людей, научного оборудования и грузов на Луну и далее на Марс.

SpaceX разрабатывает Starship, чтобы помочь человечеству колонизировать Луну и Марс, а также заняться другими исследовательскими задачами. Ракета спроектирована с учетом возможности ее полного и быстрого повторного использования (о чем свидетельствует запланированная посадка сверхтяжелого ускорителя на стартовой площадке для сокращения времени между полетами). По словам компании и Илона Маска, эта особенность в сочетании с беспрецедентной мощностью Starship может произвести революцию в аэрокосмической отрасли.

NASA также верит в этот аппарат, выбрав его в качестве первого пилотируемого посадочного модуля в своей программе Artemis по исследованию Луны. Если все пойдет по плану, Starship впервые доставит астронавтов НАСА на естественный спутник Земли в ходе миссии Artemis 3, запуск которой запланирован на сентябрь 2026 года.

Почему важны многоразовые ракеты?

Стоимость запуска ракеты может варьироваться в зависимости от многих факторов, включая полезную нагрузку, пункт назначения и тип используемой ракеты. В последнее время средняя стоимость запуска может составлять от десятков миллионов до сотен миллионов долларов.

Запуск ракеты Falcon 9 компании SpaceX оценивается примерно в 62 миллиона долларов за запуск, в то время как более крупные ракеты, такие как Falcon Heavy, могут стоить более 90 миллионов долларов за запуск. По оценкам НАСА, стоимость одного запуска космической пусковой системы (SLS) может превысить 2 миллиарда долларов.

Достигнув определенной высоты и скорости, космический корабль отделит ракету-носитель, чтобы уменьшить вес и выйти из-под действия земного притяжения. (Иллюстрация: SpaceX)

Хотя технологии исследования космоса постоянно развиваются, одной из главных задач сегодня остается снижение стоимости космических полетов. Объем рабочей силы и материалов, необходимых для проектирования, строительства, обслуживания и испытания ракеты для успешного запуска, обходится в большие деньги.

В настоящее время космические аппараты запускаются с помощью ракет-носителей. Каждый раз, когда ракета достигает определенной высоты и скорости, она постепенно отсоединяет ступени ускорителя и позволяет им упасть на Землю, когда у них закончится топливо и тяга, чтобы уменьшить вес. Конечно, эти ступени разгона не могут быть использованы повторно, поскольку процесс входа в атмосферу сопровождается очень высоким выделением тепла из-за трения, что приводит к серьезным разрушениям.

Использование традиционного метода строительства ракет для одноразовых миссий увеличивает эти затраты, снижает частоту и масштаб запусков, а также создает отходы. Представьте себе коммерческий авиалайнер — если бы для каждого рейса требовалась постройка нового самолета, авиаперелеты были бы очень дорогими. Таким образом, наличие многоразовых ракет произведет революцию в экономике и производительности.

В отличие от традиционных одноразовых ракет, многоразовые ракеты, такие как Starship, рассчитаны на многократное использование и запуск.

Эти ракеты используют такие особенности, как:

Посадка на ракетном топливе: Первая ступень ракеты возвращается на Землю своим ходом и приземляется вертикально, используя свои двигатели для замедления снижения.

Модульная конструкция: компоненты ракеты спроектированы таким образом, чтобы их можно было легко разобрать и отремонтировать между полетами.

Технология теплозащиты: многоразовые ракеты могут использовать современные теплозащитные материалы для защиты во время входа в атмосферу.

Передовые технологии производства: многоразовые ракеты часто используют передовые производственные материалы, чтобы обеспечить долговечность при многократных запусках.

Экономические преимущества многоразовых ракет-носителей значительны. Использование многоразовых ракет может быть на 65% дешевле традиционных ракет. Модель обещает снизить стоимость таких миссий, как развертывание спутников, миссии по доставке грузов на Международную космическую станцию (МКС), а также миссии на Луну или Марс.

Помимо экономии средств, многоразовые ракеты-носители также способствуют более устойчивому подходу к исследованию космоса. Сокращение количества выбрасываемых компонентов ракет позволит сократить количество космического мусора, проблема которого становится все более острой из-за его воздействия на окружающую среду.

Кроме того, многоразовые ракеты потребляют меньше топлива, чем одноразовые, что делает их более безопасными для окружающей среды.

Кварц (Источник: Guardian, NSTXL)

Источник