Новый звездолет Илона Маска — изнутри и снаружи

Основополагающим принципом частной космической компании Илона Маска SpaceX заявлена цель сделать человечество «многопланетным видом». Это отчасти мотивировано экзистенциальными угрозами, такими как столкновение Земли с астероидами, которые способны полностью уничтожить жизнь и людей. Заселение других планет поместило бы часть яиц в другие корзины, и человеческая цивилизация смогла бы выжить, если бы на Земле случился серьезный катаклизм. В 2016 году предприниматель изложил свое мысли по этому поводу на международной конференции в Мексике: «История будет раздваиваться по двум направлениям. Один путь – мы останемся на Земле навсегда, и тогда произойдет какое-то окончательное вымирание. Либо есть альтернатива – стать космической цивилизацией, и я надеюсь, вы согласитесь, что это наиболее верный путь».

Маск часто говорил о своей мечте построить города на Марсе. Он считает, что поселениям потребуется большое число людей, чтобы стать самодостаточными. Реализация этой мечты требует транспортного средства, которое соответствует поставленной задаче. Звездолет Starship – комбинация ракеты и космического корабля, которая может перевозить более 100 человек за один раз на Красную планету. Система предназначена для полного повторного использования, то есть основные аппаратные элементы не выбрасываются в море и не сгорают, как это происходит с некоторыми другими системами запуска, а возвращаются из космоса. Затем их можно отремонтировать и снова отправить в полет, снизив тем самым стоимость всего предприятия.

Приглядимся внимательно к звездолету

При запуске космический корабль Starship будет располагаться на сверхтяжелой ракете-носителе Super Heavy. Комбинированная система достигнет 120 метров в высоту. Для сравнения: американская сверхтяжелая ракета-носитель «Сатурн-5», которую использовали для реализации пилотируемой посадки на Луну, была немного меньше – 110,6 метра. Таким образом, Starship станет самой большой ракетой в истории американской космонавтики.

Сам космический корабль – длиной 50 метров с носовой частью и стабилизаторами ракетного ускорителя из нержавеющей стали – напоминает ракетные корабли из золотого века научной фантастики. В нижней его части – шесть высокоэффективных двигателей Raptor, разработанных в течение десятилетия компанией SpaceX. Сгорание топлива происходит поэтапно, и конструкция двигателя сокращает количество топлива, которое тратится впустую.

Ближе к середине корабля расположены топливные баки. Они питают двигатели жидким метаном (СН4) и жидким кислородом (О2). Метан – основное топливо, а кислород действует как окислитель – химическое вещество, заставляющее топливо гореть. Эта комбинация получила название methalox. Выбор топлива необычен для ракетных двигателей, но метан способен генерировать большую тягу. К тому же это разумный выбор в свете планов Маска, связанных с Марсом. Основатель SpaceX говорит, что CH4 можно синтезировать из марсианской подземной воды и атмосферного углекислого газа (CO2) с помощью химического процесса, известного как реакция Сабатье. Заправка Starship для возвращения на Землю с использованием марсианских ресурсов предоставила бы уровень самообеспеченности, сделав путешествия более осуществимыми и экономически эффективными.

В верхней части космического корабля, который иногда называют верхней ступенью, находится огромный отсек полезной нагрузки, способный перевозить большие грузы или людей к местам назначения в глубоком космосе.

У обтекателя полезной нагрузки Starship диаметр девять метров и высота 18 метров, что дает самый большой полезный объем полезной нагрузки из всех существующих или разрабатываемых космических кораблей. Его можно использовать как для экипажа, так и для груза. Для дальних полетов на Марс и обратно, которые могут занять до девяти месяцев в одну сторону, Маск планирует установить около 40 кабин в зоне полезной нагрузки, рядом с передней частью разгонного блока. «В каждой каюте можно разместить по пять-шесть человек, если вы хотите, чтобы люди жили скученно, – говорил Маск. – Но, я думаю, в основном мы ожидаем увидеть по два-три человека в кабине, поэтому номинально около 100 человек для полета на Марс». В отсеке полезной нагрузки также расположатся общие и складские помещения, камбуз и укрытие, где люди могли бы собираться, чтобы защититься от солнечных бурь, когда наше светило изрыгает с удвоенной энергией потоки электронов, протонов и других заряженных частиц.

Общее помещение представляет собой большой зал с полноразмерным окном в носовой части обтекателя и маленькими обзорными иллюминаторами, расположенными по периметру общей комнаты, через которые экипаж сможет наблюдать за космическим пространством за бортом Starship. Под общим залом располагается гимназий – спортивный зал с различными тренажерами, в основном беговыми дорожками, чтобы экипаж во время полета мог поддерживать приемлемую физическую форму. На уровне ниже находятся личные каюты (кабины) экипажа. Маск упоминал о 40 помещениях, в каждом из которых будут жить по два-три человека, но есть и альтернативный вариант размещения, предполагающий наличие 50 изолированных индивидуальных отсеков. В собственной крохотной комнате участник экспедиции может либо лежать, либо сидеть – кровать легко трансформируется в кресло и обратно. Каждая каюта оборудована компьютером, с помощью которого можно смотреть видео, записывать и посылать своеобразные послания домой. Под жилыми помещениями располагается комната, где экипаж будет собираться в случае активных солнечных вспышек, о которых его заранее уведомит бортовой компьютер. Подобное помещение существует сегодня и на Международной космической станции. В этом же отсеке находятся уборные. Все отсеки соединяет вертикальная шахта с лестницами, с их помощью экипаж может плыть в невесомости, перемещаясь из одного уровня звездолета в другой. Под помещением с уборными – уровень негерметичного хранилища, аккумуляторы и другие служебные помещения, которые презентация SpaceX обходит стороной.

Обратимся к так называемой первой ступени – или сверхтяжелому ракетоносителю Super Heavy длиной 70 метров, который будет заполнен 3400 тоннами охлажденного methalox. Его оснастят примерно 28 двигателями Raptor (эта спецификация несколько раз менялась), обеспечивающими максимальную тягу около 72 меганьютонов.

Предполагается, что он сможет поднять на низкую околоземную орбиту не менее 100 тонн полезной нагрузки, а возможно, и до 150 тонн.

Для чего хотят использовать Starship

Starship способен сыграть определенную роль в программе NASA «Артемида», которая направлена на установление долгосрочного присутствия человека на Луне. В прошлом году SpaceX получила от Национального космического агентства США 135 миллионов долларов на разработку конструкции звездолета, чтобы его можно было использовать в качестве лунного спускаемого аппарата с экипажем.

Версия, предназначенная для полетов по проекту «Артемида», не будет обладать теплозащитным экраном или закрылками, необходимыми для возвращения на Землю. Вместо этого система доставки человека Starship останется в космосе после его первоначального запуска с Земли, чтобы использоваться для многократных поездок между лунной орбитой и поверхностью спутника нашей планеты.

Грузовая версия Starship имеет отсек полезной нагрузки, который открывается как пасть крокодила. Это позволит использовать его для запуска спутников. В SpaceX считают, что огромная грузоподъемность предоставит возможность для новых типов роботизированных научных миссий, включая телескопы большего размера, как обсерватория имени Джеймса Уэбба – будущий преемник «Хаббла». Эту систему можно было бы использовать даже для высокоскоростных путешествий между различными пунктами назначения на Земле.

По словам Илона Маска, Starship в итоге сможет доставлять людей к местам назначения в «большой Солнечной системе», включая газовые гиганты, такие как Юпитер. Но это остается долгосрочной целью.