Проект Starship: как Илон Маск собирается полететь на Луну и Марс с помощью самой большой и мощной ракеты в истории

13 октября состоится пятый тестовый запуск Starship, во время которого будет протестирована «Мехазилла» — гигантская башня с «робо-руками» для ловли первой ступени. Ракета уверенными темпами движется к своему финальному виду, и в ближайшем будущем, вероятно, станет регулярно летать, доставляя полезные грузы и людей в космос. В том числе на Луну и Марс. Дело всей жизни Илона Маска — попасть на Красную планету, а «Старшип» — главный инструмент, с помощью которого это планируется осуществить. Чем ракета особенна, как будет применяться и почему это революция в сфере космонавтики — в этом тексте.

Для начала важно разобраться в непростой терминологии и путанице в названиях. Starship — это транспортная система, состоящая из двух частей: ускорителя Super Heavy и космического корабля, который тоже называется Starship. Обе части вместе — это сверхтяжёлая ракета-носитель. Но мы далее будем говорить упрощенно — просто ракета.

Выходит, когда говорим про «Старшип», подразумеваем либо корабль, либо всю ракету целиком.

Космический корабль сам по себе не может преодолеть силу притяжения Земли и покинуть атмосферу — ему попросту не хватает мощности двигателей и размеров для необходимого количества топлива. Поэтому для вывода Starship в космос служит ускоритель Super Heavy, он же — первая ступень ракеты. Это, по сути, 70-метровая стальная бочка с топливом для 33 двигателей, которыми оснащен ускоритель. После выполнения своей основной функции Super Heavy должен возвращаться на Землю, где его будет ловить «Мехазилла» — специальная башня с механизированными «руками». И после непродолжительного обслуживания первая ступень вновь будет готова к новому запуску.

Сам корабль, который в свою очередь является второй ступенью, несёт полезную нагрузку, в качестве которой могут быть грузы и люди. Он оборудован шестью двигателями и предназначен для полётов на орбиту Земли, Луну, Марс и другие космические объекты Солнечной системы. Корабль Starship также по плану должен стать полностью многоразовым.

Ракета от компании SpaceX действительно выделяется среди других космических летательных аппаратов практически всем. Давайте по порядку.

Starship — гигантский. Высота ускорителя вместе с кораблем составляет более 120 метров. Это примерно соответствует размерам 35-этажного дома или длине футбольного поля. А третья версия «Старшипа», которую анонсировали весной 2024 года, будет и вовсе иметь высоту 150 метров.

Подобные по размеру ракеты уже были. Это, например, Saturn V, на которой летали на Луну в рамках миссий NASA «Аполлон». Её высота составляла 110 метров. А главный конкурент «Сатурна» из СССР — ракета Н-1 — была в длину 105 метров.

Но привычные нам ракеты, которые летают чаще всего, доставляя людей на МКС или выводя на орбиту спутники и телескопы, гораздо меньше. Например, Falcon 9 — основная ракета компании SpaceX, совершившая уже более 370 полетов в космос, — в длину составляет 70 метров. Это соответствует размерам только одного лишь ускорителя Super Heavy. А самая ходовая советско-российская ракета-носитель «Союз» имеет высоту всего 50 метров.

Starship — самая большая ракета в истории.

По стартовой массе и объёму полезной нагрузки Starship превосходит все существующие ракеты. Количество двигателей — 33 — и их суммарная мощность — тоже рекорд.

Но не в размерах основная суть. Самая главная проблема космических запусков — их дороговизна. Ракеты стоят миллиарды долларов, а почти все компоненты чаще всего одноразовые, так как не могут вернуться в целостности на Землю и сгорают в атмосфере.

Основная цель Илона Маска в проекте Starship — сделать полностью возвращаемую и многоразовую ракету, что позволит снизить стоимость запусков в сотни раз. В таком случае полеты в космос и даже межпланетные путешествия могут стать обыденностью.

Для «Старшипа» были специально разработаны двигатели Raptor, а в качестве топлива SpaceX выбрала неочевидную для сферы ракетостроения пару жидкого метана и жидкого кислорода. Такой выбор обусловлен тем, что оба эти компонента можно добывать прямо на Марсе из углекислого газа и воды. Сейчас на Starship используются двигатели второй версии, но уже совсем скоро перейдут на Raptor 3, которые успешно испытали в мае 2024 года. На наглядном сравнении легко заметить практический итерационный подход SpaceX к разработке. Вместо того, чтобы годами проектировать на бумаге, в компании принято проверять всё на практике, ошибаться и собирать данные.

Никто до сих пор не создавал полностью многоразовую ракету, обе части которой возвращаются и могут быть использованы вновь. Starship уже максимально близок к этому, и поэтому это настоящая революция в отрасли.

По словам Илона Маска, главное назначение «Старшипа» — колонизация Марса.

Колонизация Марса уже не кажется такой фантастической по мере развития «Старшипа», но всё же, это очень далекие планы. Расскажем о них чуть ниже.

Гораздо раньше мы сможем увидеть Starship на Луне. Американское космическое агентство NASA выбрало корабль от SpaceX для ряда лунных миссий «Артемида».

Планируются и другие модификации космического корабля Starship под разные задачи. Самый очевидный вариант — грузовой, где всё рабочее пространство будет адаптировано под полезную нагрузку, в качестве которой могут быть спутники, телескопы и прочее оборудование. Этот вариант корабля называется Starship Cargo. Например, перед выводом МКС с орбиты Земли планируется запустить новую космическую станцию — Starlab. Её будет выводить в космос грузовой «Старшип».

В разработке есть ещё модификация Starship Tanker. Это топливный перевозчик, предназначенный для дозаправки других кораблей «Старшип» прямо на орбите Земли, так как для длительных перелётов потребуется дополнительное горючее.

Также ещё одним потенциальным вариантом использования ракеты может быть «Земля-Земля». Предполагается, что в рамках одного часа можно будет доставить груз или экипаж в любую точку нашей планеты. Вот визуализация, как это может выглядеть на практике.

Космический туризм — еще одно предназначение ракеты Starship. Уже запланированы как минимум два коммерческих полёта. Один — в рамках третьей миссии Polaris Dawn, которую организовывает американский миллиардер Джаред Айзекман вместе со SpaceX. По плану именно Polaris 3 будет первым пилотируемым полётом «Старшипа» с людьми на борту. А в 2022 году объявили о туристической миссии с облетом Луны, пассажиром которой станет Деннис Тито — мультимиллионер и первый космический турист в истории. Сроки обоих полетов пока не названы, так как сильно зависят от испытаний ракеты.

В последний раз человек ступал на поверхность спутника Земли в 1972 году. Спустя полвека американцы решили возобновить исследования и вновь отправиться на Луну. Для этого NASA разработала серию миссий «Артемида», в рамках которых планируется высадка людей на Луне, построение базы на поверхности спутника, а также создание орбитальной станции Lunar Gateway.

НАСА планирует осуществлять запуски к Луне с помощью собственной ракеты SLS (Space Launch System) и космического корабля «Орион». Однако доставлять людей с окололунной орбиты на поверхность спутника будет специальная модификация «Старшипа» — HLS (Human Landing System). Высадка людей на Луну при помощи Starship HLS состоится не ранее сентября 2026 года.

Помимо многочисленных и разнообразных исследований на лунной базе и орбитальной станции, освоение Луны необходимо для будущих полётов к Марсу и другим объектам Солнечной системы. Инфраструктура спутника будет служить промежуточным пунктом, что сделает межпланетные полеты проще и дешевле.

В 10-летнем возрасте Илон Маск прочёл научно-фантастический роман Айзека Азимова «Основание». По сюжету книги люди осваивают неродную для них планету ради спасения человечества. Уже тогда у будущего миллиардера начали формироваться навязчивые идеи о Марсе.

Кроме SpaceX бизнесмен основал еще целый ряд компаний. И многие из них так или иначе тоже связаны с планами заселить Марс. Например, The Boring Company специализируется на строительстве подземных тоннелей для удобного и быстрого перемещения в городах. Такая же инфраструктура потенциально может быть очень полезной и на Красной планете. Все космические аппараты, способные передвигаться по внеземным объектам, основаны на электродвигателях. Маск имеет огромный актив и в этой сфере — компанию Tesla.

Илон Маск не просто хочет добраться до Марса, в его планах основать полноценную человеческую колонию. Это — осевая идея всей его жизни. А Starship — главный проект, созданный для реализации амбициозных планов.

По информации The New York Times, сейчас команда промышленных дизайнеров работает над концепцией марсианского города. Он будет состоять из купольных жилищ: гигантское в центре и множество более мелких вокруг. Другая группа ученых работает над разработкой скафандров, пригодных для существования в неблагоприятных для человека условиях Марса. А также команда медиков изучает возможности размножения на Красной планете.

Планы поистине впечатляющие и долгосрочные. В сентябре 2024 года Илон Маск назвал такие сроки их реализации: первый беспилотный полёт к Марсу с тестом посадки через 2 года; при условии удачных тестов приземления — первый полет с экипажем произойдёт через 4 года; и через 20 лет уже будет независимая от Земли колония на Красной планете.

Компания SpaceX применяет необычный подход в проектировании космических аппаратов. Они строят множество прототипов, чтобы испытывать их на практике, терпеть неизбежные неудачи, но при этом собирать важные данные и продвигаться вперёд. Это отличается от более традиционного подхода в аэрокосмической сфере, когда на «бумажное» проектирование уходят годы, что влечет за собой большие траты денег. Ракеты SpaceX чаще взрываются на стадии тестирования, но так компании дешевле и быстрее удаётся разрабатывать новые технологии.

Первый тестовый полет Starship состоялся 20 апреля 2023 года. Ракета успешно оторвалась от стартового стола, потеряла 5 из 33 двигателей и, достигнув высоты 39 километров, вошла в неконтролируемое вращение. После чего «Старшип» был дистанционно подорван с Земли. Несмотря на то, что ракета была потеряна, в SpaceX сочли первый тестовый полёт частично успешным, так как было получено большое количество важных данных.

Следующий раз Starship полетел через 7 месяцев, 18 ноября 2023 года. В этот раз всё прошло лучше. При успешном отрыве от стартового стола все 33 двигателя отработали в штатном режиме. Ракета достигла высоты 70 километров, где произошло разделение ускорителя и корабля. Однако один из двигателей Super Heavy взорвался, что привело к потере первой ступени. Корабль же достиг высоты 148 километров и был подорван системой прекращения полета из-за утечки, вызвавшей пожар.

В ходе третьего испытательного запуска удалось продвинуться ещё дальше. Успешно стартовавший 14 марта 2024 года Starship, произвел штатное разделение ступеней. Ускоритель Super Heavy почти смог вернутся на Землю, но разрушился на высоте всего 462 метра над океаном. А корабль достиг высоты 234 километра и успешно протестировал систему перекачки топлива и люк полезной нагрузки, но был потерян при обратном входе в атмосферу на высоте около 75 километров.

Последний на данный момент и четвёртый по очереди тестовый полёт Starship состоялся 6 июня 2024 года. И он стал самым успешным. Ракета нормально стартовала, ступени штатно разделились. Ускоритель совершил разворотный манёвр и мягко приводнился в океан. Корабль вышел на запланированную траекторию, а затем тоже смог вернутся и сесть на воду. Во время входа в плотные слои атмосферы вторая ступень выдержала перегрузки, а видеокамера на корпусе транслировала весь процесс в прямом эфире, подарив нам фантастические кадры «Старшипа» в огненной плазме.

Пятый запуск состоится совсем скоро — в воскресенье 13 октября, и главной его целью будет попытка поймать ускоритель с помощью механических «рук» «Мехазиллы». Нас определенно ждёт впечатляющее зрелище.

Проект Starship — уникальное событие для человечества, вдохнувшее новую жизнь в сферу освоения космоса. Эта ракета приближает к реальности то, что мы видели множество раз в научно-фантастических фильмах. А если (или когда?) Илону Маску удастся воплотить в жизнь свои детские мечты о Марсе, это событие разделит человеческую историю на до и после.