Маск впевнений у 80% ймовірності вирішення проблем з двигунами Starship
Розширюючи інформацію про останні досягнення та технічні виклики SpaceX, ми досліджуємо, як компанія розширює межі повторного використання на шляху до Марса.
1. Основні моменти інтерв’ю: Дані, плитки та турбонасоси
27 травня 2025 року, напередодні дев’ятого вікна для орбітальних тестів на космодромі Boca Chica в Південному Техасі, генеральний директор SpaceX Ілон Маск поспілкувався з Ars Technica старшим редактором з космічних технологій Ерік Бергером. Їхня розмова, що стосувалася відмов у двигунних відсіках верхніх ступенів, систем термічного захисту та оновлень двигунів Raptor, дає змогу зрозуміти шлях SpaceX до повністю багаторазового Starship.
1.1 Важливість польотних даних
“Ці запуски зосереджені на даних. Найважливіше — це дані про те, як покращити дизайн плиток під час фази високих температур і повторного входу,” пояснив Маск.
- Десятки експериментів з термічними плитками: покриття, методи виготовлення, системи кріплення.
- Варіації заповнювачів для запобігання потраплянню гарячих газів.
- Датчики на борту, що фіксують температури до 1,600 °C (2,912 °F).
1.2 Ослаблення болтів у двигунному відсіку та вибухи
Маск оцінює ймовірність вирішення нещодавніх відмов у двигунних відсіках верхніх ступенів на 80%:
- Аналіз після статичного вогню виявив втрату попереднього натягу болтів у з’єднанні камери згоряння та інжектора.
- Утворилася мікротріщина, що дозволила метану та кисню змішуватися в охолоджених порожнинах.
- Згоряння в неправильному місці призвело до вибухових мікропотоків.
Заходи з пом’якшення: переглянуті процедури моменту затягування болтів, болти підвищеної міцності (клас 12.9) та інтегровані механізми пружинних шайб для підтримки попереднього натягу під час термічного циклу.
2. Технічні характеристики: Raptor 3 та далі
2.1 Дизайн двигуна Raptor 3
Заплановане на кінець 2025 року, сімейство двигунів Raptor 3 вводить:
- Спрощення задньої частини: усунення зовнішнього теплового щита навколо камери згоряння та турбонасоса.
- Сучасні матеріали: адитивно виготовлені головки інжекторів з Inconel 718 для підвищеної стійкості до повзучості.
- Гіроскопи з кільцевим лазером: вбудовані в збірку турбонасоса для моніторингу вібрацій у реальному часі.
Результатом є “оголений” вигляд, де двигуни кріпляться безпосередньо до конструкції перегородки, що зменшує вторинну масу на 12% і покращує співвідношення тяги до ваги на 7%.
2.2 Швидкий обертання бустера
На відміну від багатоденних циклів відновлення Falcon 9, бустер Starship — з 33 двигунами Raptor — може:
- Повернутися на стартовий майданчик через “Mechazilla” за кілька хвилин.
- Пройти автоматизовану неразрушаючу перевірку (ультразвукова та ІЧ термографія) менш ніж за 30 хвилин.
- Бути заправленим і повторно використаним за один день, з метою досягнення 100 польотів на рік на бустер.
3. Нові розділи для глибшого аналізу
3.1 Матеріали термічного захисту: інновації та компроміси
Програма плиток SpaceX тестує:
- Керамічно-матричні композити (CMC): вища теплопровідність, але ризик крихкого руйнування.
- Аблятори для повторного входу: жертвуючі шари на основі фенольного вуглецевого аблятора (PICA).
- Силіконові покриття: здатність до самовідновлення до 1,400 °C.
Думка експерта: доктор Сара Л. Кесслер, дослідник аерокосмічних матеріалів у MIT, зазначає, що “інтеграція контролю орієнтації волокон у CMC може зменшити спалювання на 30%, що є ключовим для місій з високими Delta-V.”
3.2 Оновлення інфраструктури наземних випробувань
Щоб прискорити кваліфікацію двигунів, SpaceX:
- Встановила двомодові стенди для випробувань, здатні витримувати тиск камери згоряння до 250 бар.
- Оновила кріогенні подачі з активним охолодженням за допомогою заповнень рідким азотом.
- Впровадила системи швидкісної Шлірен-іміджінгу для діагностики струменя в реальному часі.
Ці вдосконалення відповідають цілям програми DARPA AeroSpaceplane і встановлюють новий стандарт у галузі для швидких циклів тестування та вдосконалення.
3.3 Логістика та індустріалізація на Марсі
SpaceX уявляє Starship як “Union Pacific до Марса”, плануючи:
- Перші вантажні рейси (2027–2030), що транспортують 100 тонн модулів для проживання та обладнання для використання ресурсів на місці (ISRU).
- Демонстрації дозаправки в польоті до середини 2028 року для можливості прямих траєкторій Земля-Марс.
- Партнерства між державним і приватним секторами для марсіанських заводів з виробництва напівпровідників, заводів з виробництва O2 та станцій 3D-друку.
Ця візія перегукується з розвитком Каліфорнії після ери залізниць, тепер застосованої міжпланетно.
4. Контекст: NASA, Artemis та міжнародні амбіції
Маск критикує Artemis за “занадто низькі цілі”, виступаючи за пряму увагу до Марса. Тим часом програма Китаю Chang’e націлена на місячну базу, але Маск стверджує:
“Ми повинні йти на 1,000 разів далі — Марс знаходиться на 1,000 разів далі, ніж Місяць.”
Недавнє надання NASA контракту на суму 2.4 мільярда доларів на наступне покоління місячних посадкових апаратів контрастує з приватно профінансованим підходом SpaceX до швидкого прототипування.
5. Перспективи: Від повторного використання до будівництва цивілізацій
Протягом наступного десятиліття SpaceX планує:
- Демонструвати 150+ польотів бустера Starship для перевірки економіки обертання.
- Забезпечити довгострокові контракти на космічний туризм, запуски супутників та логістику на Місяць.
- Запустити перший орбітальний Starship з можливістю перевезення людей до 2026 року, щоб прокласти шлях для марсіанських піонерів.
Як зазначає Маск, коли надійний транспорт буде доступний, “відкривається безліч можливостей” — від піцерій на Марсі до повноцінних цивілізацій.