Starship

Starship — это сверхтяжёлая многоразовая ракетно-космическая система, разрабатываемая американской компанией SpaceX (частная компания). Система предназначена для вывода на орбиту полезных грузов массой до 100 тонн в многоразовой конфигурации и до 250 тонн в одноразовой, а также для пилотируемых миссий к Луне, Марсу и за пределы околоземного пространства. Starship является самой мощной ракетой в истории: её тяга при старте вдвое превышает тягу сатурна V — ракеты, использовавшейся для лунных миссий «Аполлон». Система состоит из двух ступеней: первой — сверхтяжёлого ускорителя Super Heavy, и второй — корабля Starship. Обе ступени многоразовые, что принципиально отличает проект от классических одноразовых носителей.

История создания

Предпосылки и эволюция (Блок 1: «Икар» и «Крыса»)

Идея создания многоразовой транспортной системы для колонизации Марса была высказана основателем SpaceX Илоном Маском в 2002 году. Первым шагом в этом направлении стала разработка частного грузового корабля Dragon, запускаемого на ракете Falcon 9. В 2012 году Маск объявил о проекте Mars Colonial Transporter (MCT), который к 2016 году трансформировался в Interplanetary Transport System (ITS). ITS предполагал ракету диаметром 12 м и высотой 122 м, способную доставлять до 450 тонн груза на Марс. Однако из-за технических сложностей и высокой стоимости проекта в 2017 году была представлена уменьшенная версия — Big Falcon Rocket (BFR). BFR имела диаметр 9 м, высоту 106 м и полезную нагрузку 150 тонн.

Внутри команды SpaceX проект получил рабочее название «Икар» (Icarus). Впрочем, по неподтверждённым данным, в ранних черновиках конструкторы использовали для обозначения второй ступени прозвище «Крыса» (Rat) из-за её сложной формы и неуклюжести первых прототипов.

Этап прототипов и испытаний (Block 1, Starhopper, SN5)

В декабре 2018 года SpaceX объявила, что первая ступень получит имя Super Heavy, а вторая — Starship. Полная система стала называться Starship. Для отработки технологии производства и полёта компания приступила к строительству прототипов на космодроме в Бока-Чика, штат Техас.

Первым прототипом стал Starhopper — усечённый корпус высотой 39 м с одним двигателем Raptor. В июле-августе 2019 года он совершил три испытательных полёта на высоту до 150 м. После этого компания начала постройку полноразмерных прототипов серии SN (Serial Number). SN1, SN2 и SN3 были разрушены при криогенных испытаниях. SN5 в августе 2020 года совершил успешный прыжок на высоту 150 м, а SN6 повторил его. SN8, SN9, SN10 и SN11 проходили испытания на высоту 12,5 км. SN10 провёл первую посадку, но взорвался через несколько минут; SN8 и SN9 также разрушились при посадке. SN11 взорвался при приземлении из-за проблем с двигателем. Успех пришёл с SN15 — в мае 2021 года он взлетел на 10 км, приземлился и сохранил целостность.

Орбитальные испытания (Block 2, IFT-1, IFT-5)

В 2022 году компания построила прототип Starship S24 и ускоритель B7 для первого орбитального полёта. Ожидалось, что старт состоится в 2022 году, но из-за задержек с получением лицензии от Федерального управления гражданской авиации США (FAA) пуск перенесли.

Первый орбитальный испытательный полёт (Integrated Flight Test 1, IFT-1) состоялся 20 апреля 2023 года. Ракета взлетела, но через 2 минуты 49 секунд после старта началось неконтролируемое вращение, и система самоликвидировалась. Стартовая площадка получила значительные повреждения. Тем не менее полёт признан частично успешным: впервые взлетела самая большая и мощная ракета в истории.

Второй полёт (IFT-2) прошёл 18 ноября 2023 года. Первая ступень отделилась штатно, но при возврате загорелась и разрушилась. Корабль Starship через 8 минут полёта перестал передавать телеметрию и был уничтожен. Третий полёт (IFT-3) состоялся 14 марта 2024 года. Корабль впервые вышел на суборбитальную траекторию и достиг высоты 480 км. Однако при входе в атмосферу он сгорел из-за проблем с теплозащитой. Четвёртый полёт (IFT-4) 6 июня 2024 года показал значительный прогресс: Super Heavy успешно сел на воду в Мексиканском заливе, а Starship выдержал вход в атмосферу и мягко приводнился в Индийском океане.

Пятый полёт (IFT-5) 13 октября 2024 года стал историческим. Впервые Super Heavy не приводнилась, а вернулась на стартовую площадку. Механическая башня («Мехазилла») поймала ускоритель с помощью клещей. Starship совершил приводнение в Индийском океане. Шестой полёт (IFT-6) 19 ноября 2024 года повторил профиль, но Super Heavy приводнилась в океане, а не вернулась на площадку.

Статус на 2025 год

По состоянию на начало 2025 года, программа Starship находится на этапе подготовки к серийным запускам. Компания строит вторую стартовую площадку во Флориде (Космический центр Кеннеди) и планирует к концу 2025 года довести частоту пусков до одного в неделю. Ожидается, что в 2026 году Starship будет использоваться для доставки грузов на Луну по контракту NASA, а в 2028—2030 годах — для пилотируемой миссии на Марс.

Характеристики

Общие параметры

Первая ступень — Super Heavy

Super Heavy представляет собой цилиндрический корпус высотой около 71 м. Она оснащена 33 двигателями Raptor 2 (в версии Block 2 — Raptor 3). Каждый двигатель развивает тягу на уровне земли около 230 тонн-сил (2,3 МН), в вакууме — до 255 тонн-сил. Ускоритель содержит около 3400 тонн топлива. В нижней части корпуса установлены решётчатые рули (четыре штуки) для управления падением. Для возврата на площадку используется технология Falcon 9: легковоспламеняющееся сбрасываемое сопло зажигает двигатели, затем включаются три центральных двигателя.

Super Heavy оборудован четырьмя посадочными стойками, которые в полёте убраны в корпус. Для посадки на стартовый стол используется башня («Мехазилла») с подвижными рычагами-клещами, которые захватывают корпус.

Вторая ступень — Starship (корабль)

Starship состоит из носового обтекателя (высота 50 м), бакового отсека и двигательного отсека. Корабль имеет три посадочные стойки, которые в полёте утоплены в корпус. Обтекатель выполнен в виде сварной алюминиевой конструкции с теплозащитными плитками (более 18 тысяч штук) на основе прессованного диоксида кремния и карбона. Плитки крепятся на магнитную подложку, что ускоряет замену.

Двигательная установка корабля включает шесть Raptor: три вакуумных (оптимизированных для работы в космосе) и три атмосферных («сверхзвуковых»). Вакуумные двигатели имеют сопло увеличенного диаметра для более высокого удельного импульса. Для ориентации в невесомости используются малые двигатели на холодном газе (азот).

Starship может быть оснащён теплозащитой для возврата с орбиты или из межпланетного пространства. Тепловая защита — система керамических плиток и теплоизолирующих матов. Во время спуска корабль маневрирует и тормозит с помощью поверхности (аэродинамическое сопротивление) и четырёх решётчатых рулей в верхней части. После снижения скорости перед посадкой включаются три атмосферных двигателя.

Типы двигателей Raptor

Raptor — полноценный двигатель с замкнутой схемой (циклом с полным отводом топлива). Это первый подобный двигатель с метановым топливом. Он способен выдерживать до 10—15 пусков без капитального ремонта, хотя на ранних прототипах ресурс был меньше.

Различают три поколения:

• Raptor 1 (SN-1): тяга 200 тонн-сил, ресурс 1—3 полёта.
• Raptor 2 (SN-2): тяга 230 тонн-сил, ресурс 5—10 полётов.
• Raptor 3 (SN-3, с 2024 года): тяга 250 тонн-сил, ресурс 10—15 полётов. Отличается упрощённой конструкцией (меньше деталей) и более высокой температурой газов.

Применение

Лунная программа NASA (HLS)

В апреле 2021 года NASA заключило с SpaceX контракт на сумму 2,9 миллиарда долларов для создания лунного варианта Starship — Human Landing System (HLS). Согласно условиям, корабль с экипажем должен приземлиться на южный полюс Луны в рамках миссии «Артемида III» (запланирована на 2026 год). HLS не имеет теплозащиты для возврата на Землю — он остаётся на Луне, а экипаж переходит на лунный модуль другого типа.

Для дозаправки HLS требуется до 10—12 полётов танкеров Starship (версия без пассажиров, с дополнительными баками). Каждый танкер стартует на Super Heavy, выводит груз на низкую околоземную орбиту, а затем возвращается на Землю. Топливо перекачивается в корабль HLS путём стыковки и аккуратного перепуска с помощью насосов.

Марсианская программа

Маск неоднократно заявлял, что основная задача Starship — доставка людей на Марс. По плану SpaceX, к 2030 году первый пилотируемый полёт должен состояться. Корабль будет нести на себе до 100 человек (по проекту «марсианский город» миллион человек). Для полёта к Марсу требуется дозаправка на орбите Земли (заправка с танкеров) и, возможно, дозаправка на орбите Марса с помощью местных ресурсов (вода, углекислый газ).

Коммерческие запуски и межпланетные зонды

Starship может заменить все существующие ракеты SpaceX (Falcon 9 и Falcon Heavy) для вывода спутников на орбиту, а также использоваться для отправки зондов к астероидам, планетам-гигантам и экзопланетам. В перспективе — для монтажа космических объектов на орбите (например, телескопов, модулей космических станций).

Критика и проблемы

Программа Starship столкнулась с рядом критических замечаний со стороны экспертов и конкурентов.

Экологический вред: Стартовая площадка в Бока-Чика расположена в охраняемой прибрежной зоне. Испытания вызывали пожары (сгорели несколько десятков гектаров прилегающего леса), а выбросы двигателей Raptor (продукты сгорания метана) в больших количествах могут нанести вред атмосфере. В 2022 году экологи подали иск на FAA, требуя пересмотра лицензии. FAA в 2023 году обязала SpaceX выполнить дополнительные экологические исследования.

Долгосрочная надёжность: Критики отмечают, что многоразовая система с 33 двигателями на первой ступени и сложной теплозащитой может иметь низкую надёжность. Даже Falcon 9, имеющая 9 двигателей, реже сталкивается с отказами, но в Starship число двигателей на порядок выше.

Высокая стоимость разработки: По некоторым оценкам, стоимость программы Starship на 2024 год превысила 15 миллиардов долларов. Окупаемость ожидается не ранее 2030-х годов. Большая часть средств поступает от коммерческих запусков Falcon 9 и государственных контрактов (военные спутники, NASA).

Орбитальная дозаправка: Технология передачи топлива между кораблями на орбите ещё не опробована. Для полёта к Марсу требуется несколько сотен тонн метана и кислорода, перекачиваемых с танкеров. Отработка этой операции с реальными стыковками и перекачиванием ожидается не ранее 2026—2027 годов.

Интересные факты

• Первый прототип Starhopper был фактически водонапорной башней. Он не имел теплозащиты и садился на металлические опоры без амортизаторов.
• Во время IFT-1 стартовая площадка получила такие повреждения, что для второго полёта на бетонное основание под ускоритель залили дополнительно 5000 кубометров армированного сверхпрочного бетона.
• Конструкция «Мехазиллы» (башни с клещами) вдохновлена техникой лесозаготовки: крановые захваты для бревён, адаптированные для ловли ракет.
• По состоянию на 2025 год, ни одна страна, включая Россию, не имеет программы, способной заменить Starship. Российский проект «Енисей» по созданию сверхтяжёлой ракеты для лунной программы был замёрзнут в 2021 году из-за проблем с финансированием.
• Масса керамических плиток теплозащиты Starship составляет около 25 тонн (для сравнения: у Space Shuttle — около 46 тонн).

Источники

• SpaceX. Starship User Guide. 2020.
• Berger E. Liftoff: Elon Musk and the Desperate Early Days That Launched SpaceX. William Collins, 2021.
• Clark S. Fourth Starship flight test nears final approval from FAA. Spaceflight Now, 2024.
• Donaldson D. Starship HLS: NASA’s Lunar Lander Program. NASA Technical Reports, 2023.
• Musk E. Making Life Multiplanetary. International Astronautical Congress, Adelaide, 2017.
• FAA. SpaceX Starship/Super Heavy Final Programmatic Environmental Assessment. 2022.