SpaceX ловит сверхтяжелую ракету-носитель во время эпохального пятого полета

Написано Райаном Вебером 12 октября 2024 г.
Первоисточник

«Booster-12» в Башне. Фото: Макс Эванс для NSF/L2/

Корабль Ship 30 и ракета-носитель Booster 12 стартовали в 7: 25 утра по центральному времени 13 октября. Старт и набор высоты прошли безупречно, все 33 двигателя Booster 12 работали вплоть до разделения ступеней. Затем Ship 30 включил свои шесть двигателей и продолжил свой путь по суборбитальной орбите в Индийский океан.

Затем Booster 12 повторно запустила среднее кольцо из 10 двигателей для торможения и возвращения в район старта. Работа двигателей и маневры ступени были безупречны, как и во время старта и подъема. Booster 12 вернулся к стартовой площадке За один километр до земли он включил свои двигатели Center 13 для быстрого торможения при посадке, а затем переключился на центральную тройку двигателей.

Ссылка на твит

Booster 12 затем переместилcя, чтобы попасть между "палочками для еды", и был успешно пойман башней. Это важная веха для программы Starship, и теперь возникает вопрос о том, что SpaceX будет делать с Booster 12.

Затем Ship 30 вошел в атмосферу, чтобы протестировать свою новую конфигурацию теплозащитного экрана. Новый теплозащитный экран работал намного лучше, чем конфигурация Ship 29, однако по крайней мере на одной из передних створок все еще оставались небольшие прогары. Несмотря на это, Ship 30 совершил переворот, включил двигатели для торможения при посадке и мягко приводнился в Индийском океане, прежде чем взорваться после опрокидывания. Видео записано буем в зоне посадки. Это означает, что SpaceX достигла цели при посадке корабля Ship 30.

В целом SpaceX достигла всех поставленных целей и задач для пятого полета, и кто знает, чего они добьются в следующем.

Как следить за полетом:

Звездная база NSF в прямом эфире – 24/7
Трансляция слежки за рейсом 5 NSF – с 18:00 по Центральному времени
Прямой эфир рейса 5 NSF – с 4 часов утра по Центральному времени
Прямой эфир рейса 5 NSF – X – с 4 часов утра по Центральному времени

Flight от 1 к 4

На данный момент SpaceX добивалась огромных успехов от полета к полету в программе Starship. Целью Flight 1 было покинуть стартовую площадку и получить данные о работе ракеты-носителя в полете. Несмотря на то, что Starship отлетел от старта всего на 40 км, SpaceX удалось, по крайней мере, покинуть старт и получить данные полета ракеты-носителя.

Flight 1 проложил путь для Flight 2 с разделением ступеней с использованием нового метода для Starship, «горячего разделения», и чуть не довел корабль Ship до отключения двигателя на орбите. Однако Booster 9 был потерян во время маневра торможения, а Ship 25 был потерян ближе к концу работы своих двигателей.

Полет на Starship B7/S24 (Автор: Макс Эванс для NSF)

Учитывая уроки, извлеченные из Flight 2, Flight 3 стал огромным шагом вперед. Booster 10 совершил маневр торможения, но был потерян во время посадки. Ship 28 вышел в открытый космос, но потерял контроль ориентации во время фазы пассивного полета и начал кувыркаться. Это привело к тому, что тепловой экран не был постоянно обращен к атмосфере, и Ship 28 сгорел при входе в атмосферу.

Затем последовал Flight 4, в ходе которого был запущен двигатель для мягкой посадки ускорителя. Booster 11 завершил процесс торможения и приземления, прежде чем опрокинуться и взорваться. По словам вице-президента SpaceX по сборке и надежности полетов Билла Герстенмайера, говоря о точности приземления Booster 11, «Мы приземлились в океане с точностью в полсантиметра».

Вид Ship 29 во время входа в атмосферу в режиме реального времени, предоставленный созвездием Starlink компании SpaceX. Фото: SpaceX на X

Во время фазы пассивного полета на орбите для Ship 29 отменили дополнительные испытания, которые проводил Ship 28, а просто вошёл в атмосферу. С идеальным положением и полным контролем Ship 29 вошёл в атмосферу. Во время входа в атмосферу плазма попала в шарнир передней закрылки корабля с левой стороны, едва не расплавив его. Однако Ship 29 сохранил контроль и завершил полёт, совершив мягкую посадку в Индийском океане.

Эти достижения и вехи теперь готовят программу Starship к самому масштабному испытанию: посадке Booster на стартовую башню.

Хронология и траектория

Пятый полёт должен быть примерно таким же по срокам загрузки топлива и полёта, однако есть некоторые отличия.

В целом, загрузка топлива происходит примерно на 50 секунд медленнее, при этом загрузка жидкого метана (LCH4) начинается в 49:50, а не в 49:00. Однако загрузка жидкого кислорода (LOX) происходит на 2 минуты 57 секунд быстрее, чем в Flight

Есть еще несколько временных изменений. Скорее всего, это просто доработка SpaceX загрузки топлива для Starship и ракеты-носителя.

Хронология Flight 5 Предоставлена: SpaceX

Время выполнения операций Flight 5 будет отличаться, включая интересный элемент для руководителя полета. Отключение двигателей (MECO) происходит на восемь секунд раньше, чем на Flight 4, в T + 02:33. Это приводит к тому, что отбрасывание кольца «горячей ступени» и тормозной маневр также происходит немного раньше на временной шкале.

Вероятно, это связано с попыткой вернуть ракету-носитель на место запуска.

Как уже было сказано, в этом полёте, как и в четвёртом полёте, будет использоваться отстрел кольца «горячей ступени», который, вероятно, станет основой для многих будущих запусков. В отличие от четвёртого полёта, в котором кольца «горячей ступени» в конечном итоге станут неотъемлемой частью ракеты-носителя.

Для этого полёта важной вехой является момент T+06:56, обозначенный как «остановка двигателя Super Heavy при посадке и попытка захвата». Это не будет определяться автоматическим программным обеспечением, направляющим ракету-носитель на попытку захвата.

График траектории предоставлен SpaceX для полета 5 Starship Credit: SpaceX

Чтобы вернуть ракету-носитель на стартовую площадку для захвата, руководителю полёта необходимо отправить ручную команду на ракету-носитель до завершения тормозного маневра. Это позволит попытаться выполнить захват Booster 12 и приземлиться на стартовой площадке.

Однако программное обеспечение автоматически прервёт попытку захвата, если либо усилитель, либо «палочки для еды» обнаружат что-то нездоровое в любой системе, необходимой для захвата.

Flight 6:

Если бы произошло прерывание посадки на башню, Booster-12 совершил бы мягкую посадку в Мексиканском заливе, если бы по замыслу это произошло достаточно рано в процессе посадки.

Помимо попытки поймать ускоритель, профиль полета должен завершиться приводнением в Индийском океане корабля Ship 30, таким же, как и в Flight 4. SpaceX попытается улучшить вход в атмосферу с Ship 30, что может быть возможным благодаря новому теплозащитному экрану.

Лицензия на запуск

Федеральное управление гражданской авиации США опубликовало обновлённую лицензию на запуск 5-го полёта Starship, которая потребовалась из-за попытки перехвата. Она была выпущена в субботу, 12 октября.

Также сообщалось, что одобрение распространяется и на 6-й полёт Starship, в котором, как ожидается, будут задействованы Booster 13 и Ship 31.

Изменения в Ship 30 и Booster 12

Ship 30 полетит в качестве второй ступени этой миссии и был значительно модернизирован по сравнению с Ship 29, в частности, благодаря новой конструкции теплозащитного экрана.

Из-за проблем, с которыми столкнулся Ship 29 во время Flight 4, SpaceX заменила почти все плитки теплозащиты на Ship 30 на более новые и прочные. Это позволит плиткам теплозащиты лучше выдерживать вход в атмосферу и полет.

Наиболее значительным изменением является новый дополнительный тепловой экран, абляционный материал, добавленный под большинство приклеенных плиток в местах, наиболее подверженных тепловому воздействию. На таких кораблях, как Ship 29, укладка раньше была снизу вверх, войлок, сетка, а затем плитка. Новая конструкция - войлок, сетка, абляционный материал, а затем плитка.

Работа с носовой частью Ship 30 (Фото: Шон Доэрти для NSF/L2)

Войлок — это изолятор, который помогает закрыть все зазоры между плитками. Сетка помогает удерживать войлок, облегчая укладку плиток. Считается, что абляционным материалом является прион — углеродный композит. Он будет служить дополнительным тепловым экраном на случай, если плитки выйдут из строя.

Ещё одно дополнение — использование большего количества герметика вокруг закрылков и обтекателей закрылков, чтобы предотвратить повторение того, что случилось с Ship 29.

Другие дополнения включают четыре новые камеры, которые направлены непосредственно на закрылки, и камеры в шарнире закрылка, которые направлены непосредственно на место поломки переднего закрылка Ship 29.

Ракета-носитель 12 меняется, корабль 30 демонтируется (Фото: BocaChicaGal для NSF / L2)

Что касается Booster 12, то здесь не так много заметных визуальных изменений. Ожидается, как всегда, что команды внесут сотни небольших внутренних модификаций в каждую машину. Из изменений, которые можно увидеть, SpaceX модернизировала последние две антенны Starlink в верхней части корпуса, придав всем четырем более новый квадратный дизайн. В нижней части экрана двигателя была добавлена новая теплозащита.

Для посадки ускорителя SpaceX добавила конические стрингеры над точками стабилизации «палочек для еды» на ускорителе, чтобы новые бамперы могли скользить вверх по ускорителю во время операций захвата. Они, а также сужающиеся стрингеры чуть ниже подъемных штифтов, также были окрашены в черный цвет, чтобы SpaceX могла видеть, как взаимодействуют ускоритель и «палочки для еды», если произойдет зацеп.

Орбитальная площадка А меняется

Наряду с изменениями в транспортных средствах, на стартовой площадке «Орбитальный запуск А» также произошли изменения. Почти все изменения касаются подготовки к запуску. Единственное существенное изменение, не связанное с запуском, — это удаление вентиляционного отверстия метанового реконденсатора, поскольку экипажи продолжают упрощать конструкцию орбитальной фермы.

В течение нескольких месяцев бригады работали над усилением основных сварных швов «палочек». Это поможет укрепить конструкцию «палочек» и их ходовые части перед операциями по улову ускорителя.

Экипажи устанавливают подкрепления на «палочки для еды» после тестирования (Фото: BocaChicaGal для NSF / L2)

Рабочие также добавили новые сжимаемые стальные бамперы к посадочным направляющим, заменив старые резиновые бамперы, которые могли быть повреждены во время полета. Команды также добавили экранирование вокруг основных приводов палочек для еды и их клапанных коллекторов, а также экранирование вокруг большей части электропроводки, пневматических и гидравлических линий.

Кроме того, чтобы сделать посадочные направляющие способными выдерживать посадочные нагрузки, было добавлено больше поршней, которые помогают амортизировать ракету-носитель при приземлении.

Более крупные листовые панели, установленные в верхней части башни A (Фото: Джек Бейер для NSF/L2)

Компания SpaceX также модернизировала саму башню. В верхней части башни были добавлены более новые и крупные распорные пластины, которые помогают справляться с изгибающими нагрузками при захвате. Распорные пластины соединяют горизонтальные и диагональные балки фермы башни.

SpaceX потратила десятки тысяч часов на подготовку стартовой площадки для этой попытки запуска.

Ловля ступени

Главный вопрос, связанный с посадкой, заключается в том, как SpaceX совершит этот инженерный подвиг. Если руководитель полёта даст добро на попытку посадки, ракета-носитель будет планировать обратно к месту запуска после тормозного маневра. Когда она окажется примерно в километре над землёй, все 13 центральных двигателей включатся, чтобы быстро замедлить движение ускорителя.

После достаточного замедления среднее кольцо из 10 двигателей отключится, и ракета-носитель завершит спуск с помощью трёх центральных двигателей. Когда ракета-носитель будет проходить между «палочками», они начнут быстро сближаться и «хлопнут» по ракете-носителю где-то над общим куполом баков. Затем ракета-носитель будет скользить по новым бамперам, пока посадочные штифты не соприкоснутся с посадочными рельсами.

YouTube17:39

Посадочные поручни будут сжиматься, поглощая удар при приземлении, пока не опустятся полностью. Как только все это будет сделано, «палочки для еды» с помощью пары винтовых домкратов переведут ускоритель и выровняют его по штифтам стабилизатора. После того, как он выровняется, они включатся, а затем ракета-носитель начнет процедуры обеспечения безопасности.

После того, как транспортное средство окажется в безопасности, ракета-носитель опустится на стартовую площадку.

SpaceX годами готовилась к этому моменту, и это важный компонент обеспечения полной работоспособности Starship. Реализация этого проекта станет одним из самых выдающихся достижений инженерной мысли и космических полетов.