- 28,231
- 46
- 8 Ноя 2022
Многоразовость — красиво звучит, пока не узнаёшь, сколько тонн полезного груза она отнимает.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Первый полноценный запуск Starship в апреле 2023 года закончился взрывом, но успел доказать главное: огромная система из корабля и ускорителя действительно способна подняться в воздух. Полутора годами позже SpaceX вернула первую ступень Super Heavy к стартовой площадке и поймала ее механическими захватами башни. После пятого испытательного полета разговоры о полностью многоразовой сверхтяжелой ракете перестали казаться отдаленной инженерной фантазией.
Starship должна выводить на низкую околоземную орбиту более 100 тонн и возвращать обе ступени для повторных запусков. SpaceX пока не достигла заявленных характеристик и продолжает дорабатывать систему, однако сам масштаб проекта уже заставляет другие страны пересматривать собственные ракетные программы. Вопрос постепенно смещается от того, сможет ли Starship изменить космическую отрасль, к тому, каким должен быть ответ конкурентов.
Независимую оценку возможностей американской ракеты провел Германский центр авиации и космонавтики DLR. Исследователи не стали опираться только на характеристики, опубликованные SpaceX, и восстановили параметры полета по открытым видеозаписям первых четырех комплексных испытаний Starship.
Специалисты извлекли из трансляций телеметрические данные и изучили движение ракеты практически посекундно. Скорость, высота, ускорение и другие доступные показатели легли в основу отдельной расчетной модели. Затем результаты сравнили с реальными полетами, чтобы проверить, насколько точно модель описывает работу ускорителя и корабля.
Расчеты показали, что нынешняя полностью многоразовая версия Starship теоретически может доставить на низкую околоземную орбиту около 59 тонн. Показатель близок к возможностям Falcon Heavy в одноразовом варианте, когда компания не возвращает боковые ускорители и центральный блок.
Цифра заметно ниже часто упоминаемых 100 тонн, но относится к ранней конфигурации, которая уже участвовала в полетах. SpaceX постепенно увеличивает размеры корабля и запас топлива, меняет двигатели и перерабатывает теплозащиту. Поэтому возможности будущих вариантов должны существенно отличаться от первых прототипов.
Следующее поколение Starship получит увеличенные топливные баки и двигатели Raptor 3 с более высокой тягой. По модели DLR, полностью многоразовая система сможет выводить около 115 тонн на низкую орбиту. При отказе от возвращения ступеней грузоподъемность может вырасти до 188 тонн.
В одноразовом варианте новая Starship превзойдет Saturn V, которая отправляла американские экспедиции к Луне. Однако подобное сравнение раскрывает лишь одну сторону конструкции. Главная ставка SpaceX связана не с рекордным разовым запуском, а с возвращением ускорителя и корабля, быстрой подготовкой и повторным использованием.
Именно полная многоразовость делает Starship чрезвычайно тяжелой. Ракете нужны теплозащитные плитки для возвращения корабля в атмосферу, запас топлива для торможения и посадки, усиленный корпус и оборудование, которое выдержит несколько полетов. Каждый подобный элемент отнимает часть массы, которую в одноразовой системе можно было бы отдать полезному грузу.
В том же исследовании DLR предложил европейскую альтернативу под названием RLV C5. Концепция тоже относится к сверхтяжелому классу, но не пытается сразу вернуть всю ракету. Многоразовым должен быть только крылатый ускоритель, тогда как верхняя ступень после выполнения задачи останется одноразовой.
В основу ускорителя легли разработки по программе SpaceLiner, в рамках которой в Европе много лет изучают гиперзвуковой пассажирский аппарат. RLV C5 унаследовал крылатую форму и горизонтальный полет после возвращения в атмосферу, хотя выполнять обычную посадку на полосу аппарат не должен.
После входа в атмосферу ускоритель перейдет в планирование, а затем приблизится к крупному дозвуковому самолету. Воздушное судно должно захватить его на лету и отбуксировать к месту посадки. Подобная схема пока существует только в расчетах, но позволяет отказаться от посадочных двигателей и не сохранять топливо для самостоятельного возвращения.
Starship решает ту же задачу иначе. Super Heavy разворачивается после разделения ступеней, запускает двигатели, возвращается к стартовой площадке и тормозит возле башни. Механические захваты удерживают ускоритель за специальные элементы корпуса. Корабль тоже должен садиться вертикально после прохождения атмосферы.
Европейская концепция использует жидкий водород и жидкий кислород. В двигателях Starship сгорают метан и кислород . Водородная смесь дает более высокий удельный импульс, то есть позволяет эффективнее использовать массу топлива. Метан проще хранить, а его плотность помогает уменьшить размеры баков. SpaceX также рассматривает возможность производить метан на Марсе из местных ресурсов.
Разные решения особенно хорошо заметны при сравнении массы. Starship на старте будет весить более чем втрое больше RLV C5. Американская система несет оборудование для возвращения обеих ступеней и рассчитана на значительно более тяжелые грузы. Европейская ракета жертвует верхней ступенью, но благодаря этому использует стартовую массу экономнее.
По расчетам DLR, полезный груз составит около 40% всей массы, которую Starship доставляет на орбиту. Остальная часть приходится на конструкцию корабля, топливо для возвращения и системы многоразового использования. У RLV C5 доля груза может достигнуть 74%, поскольку одноразовой верхней ступени не требуются теплозащита и посадочное оборудование.
Проценты не означают, что европейская ракета превзойдет Starship по грузоподъемности. Американская система значительно крупнее и сможет поднимать гораздо больше тонн за один запуск. RLV C5 предлагает не максимальную массу груза, а более экономное соотношение между полезной нагрузкой и всей конструкцией, оказавшейся на орбите.
Обе ракеты рассчитаны на разные задачи. Starship создают для масштабных лунных экспедиций, полетов к Марсу, доставки крупных модулей и быстрого развертывания спутниковых группировок. Огромный внутренний объем позволяет перевозить аппараты, которые не помещаются под обтекатели существующих носителей.
RLV C5 должен дать Европе независимый доступ к сверхтяжелым запускам без немедленной разработки полностью многоразовой системы. Концепция опирается на уже изучаемые технологии SpaceLiner и может стать промежуточной ступенью между современными одноразовыми ракетами и будущим европейским носителем, у которого будут возвращаться все основные элементы.
Однако сравнение остается неравным. Starship уже проходит летные испытания, а инженеры проверяют двигатели, теплозащиту, разделение ступеней и возвращение ускорителя на реальной ракете. RLV C5 пока существует в виде расчетной конструкции. Для создания прототипа Европе потребуется отдельная программа, финансирование и многолетняя отработка воздушного захвата тяжелого ускорителя.
Starship тоже далека от регулярной эксплуатации. Во время четвертого полета корабль получил серьезные повреждения теплозащиты, особенно в районе переднего управляющего закрылка. Аппарат все же пережил возвращение и выполнил контролируемое приводнение, но SpaceX пришлось менять конструкцию теплозащитного покрытия.
Экономика проекта зависит не просто от возвращения ступеней. SpaceX необходимо научиться использовать их повторно без длительного ремонта, замены множества деталей и сложной проверки после каждого полета. Если подготовка окажется дорогой и медленной, заявленное снижение стоимости запуска будет гораздо скромнее.
Пока преимущество SpaceX заключается не только в характеристиках, но и в накопленном опыте реальных полетов. Европейская концепция показывает другой возможный путь, однако подтвердить расчеты сможет только построенная ракета. До этого RLV C5 останется на бумаге, пока американцы продолжают проверять свои решения в воздухе. И двигаться вперёд семимильными шагами.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Первый полноценный запуск Starship в апреле 2023 года закончился взрывом, но успел доказать главное: огромная система из корабля и ускорителя действительно способна подняться в воздух. Полутора годами позже SpaceX вернула первую ступень Super Heavy к стартовой площадке и поймала ее механическими захватами башни. После пятого испытательного полета разговоры о полностью многоразовой сверхтяжелой ракете перестали казаться отдаленной инженерной фантазией.
Starship должна выводить на низкую околоземную орбиту более 100 тонн и возвращать обе ступени для повторных запусков. SpaceX пока не достигла заявленных характеристик и продолжает дорабатывать систему, однако сам масштаб проекта уже заставляет другие страны пересматривать собственные ракетные программы. Вопрос постепенно смещается от того, сможет ли Starship изменить космическую отрасль, к тому, каким должен быть ответ конкурентов.
Независимую оценку возможностей американской ракеты провел Германский центр авиации и космонавтики DLR. Исследователи не стали опираться только на характеристики, опубликованные SpaceX, и восстановили параметры полета по открытым видеозаписям первых четырех комплексных испытаний Starship.
Специалисты извлекли из трансляций телеметрические данные и изучили движение ракеты практически посекундно. Скорость, высота, ускорение и другие доступные показатели легли в основу отдельной расчетной модели. Затем результаты сравнили с реальными полетами, чтобы проверить, насколько точно модель описывает работу ускорителя и корабля.
Расчеты показали, что нынешняя полностью многоразовая версия Starship теоретически может доставить на низкую околоземную орбиту около 59 тонн. Показатель близок к возможностям Falcon Heavy в одноразовом варианте, когда компания не возвращает боковые ускорители и центральный блок.
Цифра заметно ниже часто упоминаемых 100 тонн, но относится к ранней конфигурации, которая уже участвовала в полетах. SpaceX постепенно увеличивает размеры корабля и запас топлива, меняет двигатели и перерабатывает теплозащиту. Поэтому возможности будущих вариантов должны существенно отличаться от первых прототипов.
Следующее поколение Starship получит увеличенные топливные баки и двигатели Raptor 3 с более высокой тягой. По модели DLR, полностью многоразовая система сможет выводить около 115 тонн на низкую орбиту. При отказе от возвращения ступеней грузоподъемность может вырасти до 188 тонн.
В одноразовом варианте новая Starship превзойдет Saturn V, которая отправляла американские экспедиции к Луне. Однако подобное сравнение раскрывает лишь одну сторону конструкции. Главная ставка SpaceX связана не с рекордным разовым запуском, а с возвращением ускорителя и корабля, быстрой подготовкой и повторным использованием.
Именно полная многоразовость делает Starship чрезвычайно тяжелой. Ракете нужны теплозащитные плитки для возвращения корабля в атмосферу, запас топлива для торможения и посадки, усиленный корпус и оборудование, которое выдержит несколько полетов. Каждый подобный элемент отнимает часть массы, которую в одноразовой системе можно было бы отдать полезному грузу.
В том же исследовании DLR предложил европейскую альтернативу под названием RLV C5. Концепция тоже относится к сверхтяжелому классу, но не пытается сразу вернуть всю ракету. Многоразовым должен быть только крылатый ускоритель, тогда как верхняя ступень после выполнения задачи останется одноразовой.
В основу ускорителя легли разработки по программе SpaceLiner, в рамках которой в Европе много лет изучают гиперзвуковой пассажирский аппарат. RLV C5 унаследовал крылатую форму и горизонтальный полет после возвращения в атмосферу, хотя выполнять обычную посадку на полосу аппарат не должен.
После входа в атмосферу ускоритель перейдет в планирование, а затем приблизится к крупному дозвуковому самолету. Воздушное судно должно захватить его на лету и отбуксировать к месту посадки. Подобная схема пока существует только в расчетах, но позволяет отказаться от посадочных двигателей и не сохранять топливо для самостоятельного возвращения.
Starship решает ту же задачу иначе. Super Heavy разворачивается после разделения ступеней, запускает двигатели, возвращается к стартовой площадке и тормозит возле башни. Механические захваты удерживают ускоритель за специальные элементы корпуса. Корабль тоже должен садиться вертикально после прохождения атмосферы.
Европейская концепция использует жидкий водород и жидкий кислород. В двигателях Starship сгорают метан и кислород . Водородная смесь дает более высокий удельный импульс, то есть позволяет эффективнее использовать массу топлива. Метан проще хранить, а его плотность помогает уменьшить размеры баков. SpaceX также рассматривает возможность производить метан на Марсе из местных ресурсов.
Разные решения особенно хорошо заметны при сравнении массы. Starship на старте будет весить более чем втрое больше RLV C5. Американская система несет оборудование для возвращения обеих ступеней и рассчитана на значительно более тяжелые грузы. Европейская ракета жертвует верхней ступенью, но благодаря этому использует стартовую массу экономнее.
По расчетам DLR, полезный груз составит около 40% всей массы, которую Starship доставляет на орбиту. Остальная часть приходится на конструкцию корабля, топливо для возвращения и системы многоразового использования. У RLV C5 доля груза может достигнуть 74%, поскольку одноразовой верхней ступени не требуются теплозащита и посадочное оборудование.
Проценты не означают, что европейская ракета превзойдет Starship по грузоподъемности. Американская система значительно крупнее и сможет поднимать гораздо больше тонн за один запуск. RLV C5 предлагает не максимальную массу груза, а более экономное соотношение между полезной нагрузкой и всей конструкцией, оказавшейся на орбите.
Обе ракеты рассчитаны на разные задачи. Starship создают для масштабных лунных экспедиций, полетов к Марсу, доставки крупных модулей и быстрого развертывания спутниковых группировок. Огромный внутренний объем позволяет перевозить аппараты, которые не помещаются под обтекатели существующих носителей.
RLV C5 должен дать Европе независимый доступ к сверхтяжелым запускам без немедленной разработки полностью многоразовой системы. Концепция опирается на уже изучаемые технологии SpaceLiner и может стать промежуточной ступенью между современными одноразовыми ракетами и будущим европейским носителем, у которого будут возвращаться все основные элементы.
Однако сравнение остается неравным. Starship уже проходит летные испытания, а инженеры проверяют двигатели, теплозащиту, разделение ступеней и возвращение ускорителя на реальной ракете. RLV C5 пока существует в виде расчетной конструкции. Для создания прототипа Европе потребуется отдельная программа, финансирование и многолетняя отработка воздушного захвата тяжелого ускорителя.
Starship тоже далека от регулярной эксплуатации. Во время четвертого полета корабль получил серьезные повреждения теплозащиты, особенно в районе переднего управляющего закрылка. Аппарат все же пережил возвращение и выполнил контролируемое приводнение, но SpaceX пришлось менять конструкцию теплозащитного покрытия.
Экономика проекта зависит не просто от возвращения ступеней. SpaceX необходимо научиться использовать их повторно без длительного ремонта, замены множества деталей и сложной проверки после каждого полета. Если подготовка окажется дорогой и медленной, заявленное снижение стоимости запуска будет гораздо скромнее.
Пока преимущество SpaceX заключается не только в характеристиках, но и в накопленном опыте реальных полетов. Европейская концепция показывает другой возможный путь, однако подтвердить расчеты сможет только построенная ракета. До этого RLV C5 останется на бумаге, пока американцы продолжают проверять свои решения в воздухе. И двигаться вперёд семимильными шагами.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
