Формально вторая ступень Starship даже попала в космос — правда, взорвалась почти сразу после этого. Ключевой задачей пуска считалось успешное разделение первой и второй ступеней, поскольку оно осуществлялось за счет «королёвского» принципа, до Илона Маска не применявшегося на современных американских ракетах. Несмотря на то что эту задачу выполнили, вскоре после разделения была потеряна сперва первая, а затем и вторая ступень.
Вторая попытка запуска Starship, в 16 часов по Москве, 18 ноября 2023 года / © SpaceX
Первая попытка запуска Starship весной 2023 года сопровождалась подрывом обеих ступеней и их разрушением еще в плотных слоях атмосферы. Тогда град бетонных обломков осыпал местность на километры вокруг. После этого космодрому понадобились работы по восстановлению. После всего этого консервативно настроенное Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) с большими проволочками выдало SpaceX разрешение на повторные испытания. Хотя компания была готова провести их еще летом, дали ей это делать только в самом конце осени.
В этот раз взлет прошел принципиально иначе. Во-первых, стальная плита под «Мехазиллой», механизированной башней для старта Starship, вместе с мощной водополивной системой шумоподавления и охлаждения взлетной площадки позволила почти полностью избежать полета каких-либо обломков. Баки для компонентов ракетного топлива рядом с ракетой опять погнуло, но это было результатом воздействия ударной волны от расширяющихся газов и водяного пара, а не итогом ударов крупных обломков.
Во-вторых, в этот раз разделение ступеней прошло, как минимум внешне, вполне нормально и вовремя (около 3 минут после старта). Это довольно серьезное достижение, потому что в отличие от прошлого раза Starship использовал горячее разделение ступеней. Это решение хорошо известно нашим читателям, потому что так летают ракеты семейства Р-7, начиная с Королева.
Горячее разделение позволяет существенно поднять полезную нагрузку ракеты — до 10 процентов в случае Starship, по оценкам SpaceX. Но оно добавляет технических сложностей разработчикам: при нем факела двигателей второй ступени действует прямо на верхнюю часть первой ступени. Естественно, это очень мощное воздействие, которое, если ничего не делать, привело бы к разрушениям. Поэтому для уменьшения такого теплового воздействия верх нижней ступени закрывают профилированным газоотражательным экраном. А между ступенями устанавливают либо решетчатый либо щелевой межступенчатый переходник — через него газы от ракетных двигателей второй ступени уходят в стороны, не допуская перегрева и слишком высоких давления для первой ступени.
Несмотря на большую сложность этого решения, Илон Маск пошел именно по этому пути. Это уже второе решение, в котором он оказывается ближе остальных современных игроков к идеям Королева. Первым был переход на переохлажденные компоненты ракетного топлива (то есть охлажденные существенно ниже точки кипения). Впервые такую схему применил Королев, но современные конструкторы для новых ракет, создаваемых в России, его не используют.
Судя по второму полету Starship, у SpaceX как минимум частично получилось реализовать эту очень непростую схему. «Как минимум частично» потому, что взрыв первой ступени (SuperHeavy) вскоре после разделения (~3.36 после взлета на видео выше) с некоторой вероятностью — как раз следствие перегрева и/или деформаций ее верха из-за горячего разделения. Альтернативой случившемуся могло быть разрушение ее в результате нештатной работы двигателей (первой ступени). Но вероятность этого события пока выглядит несколько меньшей.
Более сложный вопрос — причина потери второй ступени, Starship (одноименной с системой в целом). Не исключено, что раскаленные газы в момент горячего разделения отводились из переходника между двумя ступенями недостаточно эффективно и в итоге повредили вторую ступень. В результате через небольшое время после взрыва первой ступени была потеряна связь со второй. От этого сработала система самоликвидации, нужная как раз для случаев, когда объект в космическом полете не управляется, и есть риск его падения туда, где он сможет навредить людям.
Несмотря на то что горячее разделение сработало, судя по всему, не идеально, второй пуск выглядит намного лучше первого. У первой ступени работали все 33 двигателя, то есть их разрушения из-за воздействия друг на друга не было. Учитывая высокие нагрузки на них — это большой успех.
Наиболее вероятная причина падения ракеты означает, что необходимы доработки переходника между ступенями, что, в условиях компании SpaceX, скорее всего, займет лишь несколько недель. Однако получение лицензии от американского госаппарата может оказаться существенно сложнее решения технических проблем такого рода. Поэтому вряд ли новый испытательный полет произойдет ранее 2024 года. Если причины потери обеих ступеней будет сложно установить, это может дополнительно увеличить время до третьего испытательного полета.
Комментарии
"позволяет существенно поднять полезную нагрузку ракеты — до 10 процентов в случае Starship, по оценкам SpaceX." на мой взгляд чрезмерно завышенная оценка. Существенного прироста скорости горячее разделение не даёт по сравнению с холодным. Это вопрос разности времени порядка двух-трёх секунд. Чтобы на 10% увеличило массу груза — не могу поверить. Нереальная оценка, на мой взгляд. Конечная энергия груза не вырастет на 10 % из-за выбора метода разделения ступеней. Что-то тут не то с цифирью.
Выше же не просто так написано "по оценкам SpaceX". Это ее глава, а не мы сказал ""there's a meaningful payload to orbit advantage with hot staging that is conservatively about a 10% increase in, well it depends on what it's being compared to but let's say in this case roughly 10% improvement in payload". Как именно у них вышло 10% роста ПН, т.е. рост забрасываемой массы на 10 тонн -- это вопрос к Маску (и вышло ли).
Но заранее говорить, реальна ли его оценка или нет я отучился в 2014 году. Именно тогда я последний раз произнес "его оценка нереальна" относительно космических вопросов. С тех пор -- воздерживаюсь, ибо в тот раз он меня обул.
Разумеется, вопрос к "по оценкам SpaceX". ) В горячем разделении нет никаких особых энергетических преимуществ, максимум плюс/минус две-пять секунд потери тяги или её экономии. Горячее разделение делается не по выигрышу энергии. Но чтобы оно, или подобный эпизод, сэкономило 10% выводимой нагрузки, на ныне летающих типах такого не возникает и близко. Я чисто рассудить баллистически.) С чего за секунды в целом обычного траекторного участка прирост конечной энергии на нём сразу на одну десятую? Такой прирост требует минуту-две-три разгона, смотря по тяговооружённости нагруженной ступени. Он просто из-за какого-то там варианта механизма разделения, с его пятью секундами работы плюс или минус, на участке выведения в десять минут, не внесёт траекторных изменений; его вклад в конечную скорость полезной нагрузки мне видится незначительным. С чего бы эти пять секунд вдруг так существенно повлияли на энергетику полезной нагрузки? На её одну десятую? В моих представлениях о полёте это не вяжется.
Так вроде бы еще и масса ракеты должна увеличиться из-за тепловых экранов или это увеличение незначительно и относится к первой ступени которую "не жалко"?
Давайте подумаем. С чего там нужна большая масса теплозащиты? Тепловой поток будет воздействовать три-пять секунд, не то что на входе в атмосферу. И температура выхлопа (он же уже отработал внутри реактивного сопла, отдал свою тепловую энергию на разгон) весьма умеренна - выхлоп РД-107 на срезе сопла температура 1700 градусов, за срезом быстро падающая от вакуумного расширения; и вероятно, на первую ступень краткосрочно подействуют лишь эти/такого рода пониженные температуры, намного меньше температур входа в атмосферу. То есть и температура для металлов почти терпима, вопрос толщины и теплоотвода, и действие её секунды, не успевает разогревать сильно. Пропущенный в конструкцию тепловой поток невелик своим этим сочетанием, сильно он конструкцию не нагреет; и преграда на его пути (теплозащита) не столь тяжела, из-за его незначительности. Если она там вообще есть и нужна. Стальная конструкция много чего выдерживает. По режиму воздействия разделения может ничего больше и не нужно. Или около того.
В королевской схеме не нужно беречь первую ступень. Гори она синим пламенем. А суперхеви в теории гореть не должна. Похоже Маск плюнул на доработку "холодной" системы разделения и решил что при горячем оно само отвалится. Но что-то снова пошло не так.
На мой взгляд, это шаг вперёд после первого пуска. Первая ступень отработала разгон, разделение прошло. Важный взятый этап. Телеметрия покажет, что развивалось после. И что нужно дорегулировать для выхода на суборбиту и посадки первой ступени. Опять пожары двигателей, небось.
Алексей, здравствуйте! Столько технических подробностей спустя всего несколько часов после старта. Откуда Вы берете информацию? Если не секрет конечно :) За статью спасибо! Мне нравятся Ваши статьи за доходчивость и опоры на цифры и факты.
*Первая попытка запуска Starship весной 2023 года сопровождалась подрывом обеих ступеней и их разрушением еще в плотных слоях атмосферы. Тогда град бетонных обломков осыпал местность на километры вокруг. После этого космодрому понадобились работы по восстановлению .*
в прошлой статье писалось что космодром пострадал изза мощи двигателей при взлете - бетон полосы разнесло от запуска двигателей , а не от взрыва ракет в 100 км и падения обломков на космодром. :
*Буквально за секунды он вырыл под собой многометровую яму, разбросав куски железобетона во все стороны на километры. Это не только повредило часть инфраструктуры космодрома, но и, возможно, рикошетом ударило по дви*
вы уж определитесь.или предложение пропустили поясняющее изза чего космодром пострадал.
пока статья выглядит так : Вася захватил управление Боингом747 над Москвой. Тогда град обломков самолета осыпал местность на километры вокруг. После этого понадобились работы по восстановлению Кремля.
Теросристы ХАМАС сообщили что они провезли бомбу в грузовике и взорвали Кремль.
Автор наколачивает статьи как безумный (по его же признанию) поэтому пропуск не только предложения, а и целого абзаца считает небольшой ценой за два лонгрида в день 😄
Конечно это предложение требует правки иначе выглядит что Маск делает свои ракеты из бетона. То же самое относится и к "взрывной волне" от работающих двигателей.
Иван Колупаев, автор никогда не писал про "как безумный" -- это ваша интерпретация, Иван. Не более того.
А смайлик там для чего? Тем не менее абзац стоит поправить. Перечитайте сами в спокойной обстановке. А интерпретировал я ваш ответ какому-то читателю который указывал на ошибки в тексте на сей раз грамматические.
Miles Azurnik, "в прошлой статье писалось что космодром пострадал изза мощи двигателей при взлете - бетон полосы разнесло от запуска двигателей , а не от взрыва ракет в 100 км и падения обломков на космодром. :"
Так и в этой новости нет утверждения о том, что космодром пострадал от взрыва ракеты на высоте. Автору новости и в голову не пришло, что кто-то может такое подумать -- раз в новости этого нет.
Знаю, вы не любите признавать ошибки (а кто любит), но в данной ситуации связь между "ракета взорвалась" и "град _бетонных_ обломков осыпал местность" не приходит в голову только вам. Ладно не стану вас уговаривать. В конце концов это ваша статья вызывает сомнения в адекватности автора а не моя 😄
Иван Колупаев, "Знаю, вы не любите признавать ошибки (а кто любит), но в данной ситуации связь между "ракета взорвалась" и "град _бетонных_ обломков осыпал местность" не приходит в голову только вам. "
Простите, но это не так. У автора много знакомых, читающих, что он пишет. Но ни один из них не провел эту связь. Следовательно -- никак не только мне.
Вы можете и дальше считать это моей ошибкой, разумеется, у нас свободная страна. ЦБ вон еще и не то считает, и то ему никто ничего не говорит.
Но сам я считаю иначе.
"Топливные баки рядом со стартовым столом опять помяли, правда, на этот раз не обломками бетона. а взрывной волной / © SpaceX"
А что там взрывалось?
От терминов многое зависит, восприятие мира например
Комментарий удален пользователем или модератором...
Нет, это разные вещи. От сверхзвуковой струи никакой ударной волны вообще нету, строго говоря. Могут возникать стоячие волны в полузамкнутых объёмах, при попадании туда струи. Например, в стартовых сооружениях. А при открытом истечении в сверхзвуковой струе возникают только каскады конических скачков уплотнения. Вокруг же струи и рядом ней никаких ударных волн. Много раз стоял рядом со сверхзвуковой струёй авиационных двигателей. И свободно истекающей на форсаже, и на стоянке при прогазовке бьющей в газоотбойник в десяти метрах за соплом. Вокруг спокойно ходили техники, ударных волн не наблюдалось.
А ударная волна от взрыва не похожа на течение струи. Хотя бы потому, что струя — это газовое течение, поток движущегося газа. А ударная волна от взрыва движется в неподвижном воздухе, не вызывая его течения. Характер её распространения сферический, напор падает обратно пропорционально расстоянию от центра взрыва. В сверхзвуковой струе ничего такого нет, даже собственно самой ударной волны не возникает.Я тоже думаю, что писать про взрывную волну от старта Старшипа неправомерно или некорректно, если не было взрыва на старте. Впрочем, про взрывную волну уже исправлено, оставлена ударная. Что, на мой взгляд, неверно: баки погнуты не волновым воздействием, а одной из струй выхлопа.
Комментарий удален пользователем или модератором...
"взрыв - это тоже сверхзвуковая струя (как правило сферической формы)" отнюдь. Взрывы взрывам рознь, и взрыв котла паровоза отличен по механизму от взрыва ручной гранаты или ядерного взрыва (в его газодинамической части). Сверхзвуковое течение может быть, а может и не быть. По крайней мере, оно не определяет взрыв. Например, взрыв твёрдого взрывчатого вещества. При взрыве ручной гранаты, как и любого осколочного боеприпаса от пуль до снарядов, металлическая рубашка корпуса дробится и метается не сверхзвуковым течением — оно не успевает возникнуть на внутренних размерах гранаты. А скорость ударной волны на поверхности куска ВВ куда выше, в разы, скорости сверхзвуковых течений и ракетных двигателей, и разлетающихся газов взрыва. Разве что у ядерного взрыва все наоборот: сначала возникает радиальное течение, оно создаёт ударную волну.
В отношении же струи ракетного двигателя ударной волны в ней нет, не возникает - ни в ней, ни по соседству с ней. Струя давит своим статическим давлением (за возникающими на препятствии скачками уплотнения), но без волнового процесса, без ударной волны. Хотите, разберём подробнее.
"Баки для компонентов ракетного топлива рядом с ракетой опять погнуло, но это было результатом воздействия ударной волны от расширяющихся газов и водяного пара" - думаю, там не было ни ударной волны, ни её действия; это воздействие какой-то части потока выхлопа. Странно что эти баки не защитили от части стартовой струи. Вроде несложно понять по стартовому сооружению, как идёт растекание потока на местности.
Николай Цыгикало, повредило лишь внешнюю обшивку баков, там она двойная, и кое-какая защита в виде насыпи около баков присутствует
Понятно, спасибо. Но если так будет гнуть при каждом пуске, баки потеряют ёмкость как минимум. А по перегибам пойдут течи, и пр. Защита, в моём понимании, должна полностью предотвращать их деформацию при старте.
Надежды фантазера бизнесмена И. Маска на успешные полеты на Луну, Марс пока призрачны.
А в чем фантазерство-то? Ракеты существуют в железе, проходят испытания, от раза к разу заметен прогресс. Деньги у Маска есть и заканчиваться не собираются. Это ваши надежды что у него ничего не получится все более призрачны.