SpaceX прави повече от 1000 промени в предстоящата си ракета Starship – Ars Technica

SpaceX ще пусне няколко надстройки за второто изстрелване на своята масивна мащабна ракета Starship. Тези подобрения включват голяма промяна в начина, по който са разделени двете ракетни степени, подобрения на задвижващата система и подсилена стартова площадка в Южен Тексас, която трябва да издържи на взривяване от 33 основни двигателя.

„Има страшно много промени между последния полет на космически кораб и този, повече от хиляда“, каза Илон Мъск, основател и главен изпълнителен директор на SpaceX. „Така че мисля, че вероятността този следващ полет да бъде успешен и да влезе в орбита е много по-висока от предишния полет. Може би до 60 процента. Зависи от това колко добре се справяме във фазата на разделяне.“

Мъск очерта някои от модификациите на ракетата Starship в дискусия в Twitter Spaces в събота с журналиста Ашли Ванс. Той каза, че следващата ракета Starship и надстройките на стартовата площадка в съоръжението Starbase в Южен Тексас трябва да бъдат готови за следващия тестов полет след около шест седмици. „Това е най-доброто, което знаем в момента“, каза Мъск.

Starship е проектиран да бъде напълно използваем за многократна употреба и SpaceX планира да го използва за летене на сателити в орбита, изграждане на танкери за зареждане с гориво и складове за гориво и евентуално превозване на товари и екипаж до Луната и Марс. Дългосрочната цел на SpaceX е да замени ракетата Falcon 9 и капсулата на екипажа Dragon с частно финансиран Starship.

Представители на SpaceX бяха доволни от резултата от първия пълен тестов полет на Starship на 20 април, който достигна височина от около 24 мили (38 километра), преди да излезе извън контрол след множество повреди на двигателя и загуба на системата за насочване на ракетата. Тестовият полет счупи рекорда за най-голямата и най-мощна ракета, изстрелвана някога – висока 394 фута (120 метра) и задвижвана от почти 15 милиона паунда двигатели Raptor, работещи с метан.

Ракетата е разделена на две части. Ускорителна степен, наречена Super Heavy с 33 двигателя Raptor, е проектирана да задвижва кораба през земната атмосфера, след което горна степен с шест двигателя – известна просто като Starship – поема, за да ускори до орбитална скорост. При оперативни мисии, горната част на Starship може да служи като тласкач, превозвач на полезен товар или отделение за екипажа.

Една от най-значимите промени, които SpaceX направи в дизайна на Starship, е отделянето на бустера от горния етап, събитие, което се случва около три минути след излитане. Тестовият полет на Starship през април не достигна етапа на разделяне.

„Направихме един вид късна промяна, която е наистина важна за начина, по който работи разделянето на фазите, което е да използваме това, което се нарича „горещо етапиране“, където запалваме двигателите на горния етап, или кораба, докато първият етап, или етап на усилване, двигателите все още работят.“

Руските ракети, като почтения „Союз“, използват технология за горещо стъпало от десетилетия, но тя не е била използвана в никоя съвременна американска ракета-носител. Ракетите обикновено изключват своите ускорителни двигатели за няколко секунди, преди да изхвърлят първата степен и да запалят двигателя на горната степен.

Мъск каза, че SpaceX ще изключи повечето от ускорителните двигатели Super Heavy, след което ще задейства двигателите в горния етап на Starship един по един. Резултатът от промяната е, че тя увеличава капацитета за повдигане на полезен товар на Starship, който вече е над 100 метрични тона в ниска околоземна орбита. Но това означава, че инженерите трябва да добавят броня към горната част на бустера от неръждаема стомана, който SpaceX иска да възстанови и използва повторно многократно.

„Очевидно този вид издухва бустера, така че трябва да защитите горната част на бустера от изгаряне от двигателите на горния етап“, каза Мъск, добавяйки, че промяната в дизайна ще добави около 10 процента подобрение на полезния товар капацитет на ракетата Starship.

Отделянето на степените на ракетата от ускорителните двигатели, които вече са изключени, води до загуба на тяга. Докато ракетата продължава временно да се изкачва, гравитационното привличане на Земята започва да намалява нейната скорост.

„Така че искате двигателите на кораба да стартират, преди бустерните двигатели да изключат напълно“, каза Мъск.

Мъск каза, че SpaceX добавя разширение към горната част на Super Heavy бустера с вентилационни отвори, за да позволи на прегрятия газ от двигателите на горния етап да изтича безопасно от структурата на ракетата „а не просто да се взриви“. „Това е най-опасното нещо според мен за следващото пътуване.“

Няколко от 33-те двигателя Raptor на бустера Super Heavy или не успяха да се запалят, или загубиха мощност по време на тестовото изстрелване на 20 април. Мъск каза, че първият тестов полет на Starship е използвал „смесица“ от двигатели, построени и тествани в продължение на една година.

За втория тестов полет на Starship екипите на SpaceX настройват колекторите на двигателите на Raptor, които насочват горещ, богат на метан газ към горивната камера на всеки двигател, за да се смесят с богатия на кислород газ. По-ранният дизайн беше склонен към течове, тъй като горещ газ можеше да излезе през отворите за болтове, използвани за закрепване на колектора към двигателя. Инженерите ще въведат подобрен дизайн на колектора и ще добавят повече въртящ момент към болтовете, за да отговорят на опасенията за изтичане на силно нагрят газ.

В предишни коментари Мъск очерта няколко други надстройки, които да дебютират при следващия тестов полет на космическия кораб. Това включва електрическо управление на задвижването, което да замени хидравличната кормилна система, използвана при пускането на пазара на 20 април, заедно с по-силен щит около всеки от усилените двигатели на Raptor 33, за да ги предпази от експлозии на близки двигатели, мярка, предназначена да намали вероятността от каскадна повреда.

Една от най-видимите области на работа на площадката за изстрелване на Starbase е изливането на близо 1000 кубически метра стоманобетон под основата на стартовата площадка, където Starship и неговата Super Heavy опорна стойка стоят преди излитане. По време на изстрелването през април мощният взрив от двигателите Raptor на ракетата разкъса дупка в бетонната плоча под стартовата площадка, изхвърляйки парчета материал на хиляди фута от площадката.

SpaceX ще инсталира два дебели стоманени панела върху новия слой от стоманобетон, с канали, прекарани през тях, за да позволи на водата да тече и да освободи горната част.

„Мислете за това като за гигантска, обърната душ слушалка“, каза Мъск. „По същество ще избутате водата нагоре, докато ракетата е на върха на платформата, за да противодействате на огромното количество топлина от бустера.“

Планът за предстоящия тестов полет на Starship също ще включва ракетата да остава на платформата за по-кратък период от време, намалявайки шанса за повреда. „Всъщност ще прекаляваме със сандвича от стомана и бетон“, каза Мъск. „Това трябва да остави основата на възглавницата в много по-добра форма от последния път.“

Изхвърлянето на вода върху стартовата площадка не е нова концепция. SpaceX използва вода, за да намали акустичната енергия на своите стартови площадки Falcon 9 във Флорида и Калифорния, но мениджърите решиха да не използват подобна настройка на стартовата площадка Starship в Тексас.

„Погледът назад е 20/20“, каза Мъск. Така че, разбира се, съжаляваме.

На въпрос за най-трудното оставащо техническо предизвикателство за програмата Starship, Мъск възрази. Той каза, че целта на тестовите полети на Starship е да „разрешат неизвестните“ за ракетата, много от които не могат да бъдат коригирани, докато инженерите не съберат данни от действителното изстрелване.

Една тема, която Мъск не обсъди по време на своя разговор в Twitter Spaces, беше преглед на системата за прекратяване на полета на ракетата Starship, която отне повече от очакваното, за да унищожи кораба, след като се отклони от предварително планираната траектория на полета през април. Системата за разрушаване работи чрез детониране на пиротехнически кутии, за да раздробят резервоарите за гориво на ракетата и трябва да накара превозното средство бързо да се разпадне, преди да застраши населените райони.

FAA, регулаторната агенция, натоварена да гарантира, че изстрелванията на ракети не застрашават обществеността, ще трябва да преразгледа всички промени в режима на унищожаване.

Априлският тестов полет на Starship не застраши обществени зони, но Мъск каза в забележки малко след тестовия полет на 20 април, че може да отнеме повече време за „рехабилитация“ на системата за прекратяване на полета, отколкото за решаване на други проблеми в графика на SpaceX преди. Следващото изстрелване на космически кораб.

Мъск призна в събота, че може да не зависи от SpaceX кога ще се случи следващото тестово изстрелване на Starship. „Тук има много променливи, които са извън нашия контрол.“