(CNN) — Взрыв корабля SpaceX Starship во время плановых наземных испытаний в среду вызвал ударную волну огня и дыма, которая, казалось, охватила испытательные объекты компании в Starbase, штат Техас. Несчастный случай вызвал вопросы о способности компании решать серьезные проектные и инженерные проблемы на корабле, который считается критически важным для основополагающей цели SpaceX — в конечном итоге доставлять конвои людей на Марс.
Когда в конце мая генеральный директор SpaceX Илон Маск выступал перед сотрудниками в Южном Техасе, стремясь в очередной раз заручиться поддержкой своих амбиций по освоению Марса, он подчеркнул показатель, по которому он будет оценивать успех: «Прогресс измеряется сроками создания самодостаточной цивилизации на Марсе».
Позже в своей речи — которую Маск произнес через два дня после того, как последний запущенный прототип Starship компании потерпел неудачу при входе в атмосферу, что стало третьим преждевременным завершением испытательного полета в этом году — он изложил точные сроки, к которым будет стремиться SpaceX. Дорожная карта зависит от конкретных сроков, продиктованных законами физики, благодаря тому, насколько далеко Земля находится от красной планеты.
Расстояние между Землей и Марсом может варьироваться от 35 миллионов миль до 250 миллионов миль (от 56 миллионов километров до 400 миллионов километров) в зависимости от того, где каждая планета находится на своей орбитальной траектории вокруг Солнца. Чтобы сэкономить время и расходы на топливо, миссии, нацеленные на посещение красной планеты, должны ждать, пока она не окажется в идеальной точке относительно Земли — основные возможности выравнивания, также известные как «окна трансфера на Марс», которые длятся несколько недель и случаются только каждые 26 месяцев.
Миссии экономят время и затраты на топливо, запускаясь, когда Марс находится в идеальной точке относительно Земли. SpaceX
Следующее окно, в течение которого время путешествия на Марс сократится с года до шести-девяти месяцев, наступит в конце 2026 года. Дорожная карта Маска предполагает, что SpaceX надеется отправить до пяти беспилотных кораблей Starship с грузом на Марс в течение этого времени. Но есть несколько основных проблем, которые SpaceX необходимо будет решить, прежде чем ее первый грузовой корабль отправится на Красную планету, и взрыв в среду — четвертый взрыв Starship в этом году — может быть тому подтверждением.
Ожидаемое обновление для Starship
В своей майской речи Маск говорил о возможности достижения Марса в 2026 году, заявив, что, по его мнению, у SpaceX есть лишь «шанс 50/50» отправить космический корабль Starship на Марс в следующем году.
До открытия трансферного окна на Марс в 2026 году компания SpaceX планирует представить еще одну модернизированную версию космического корабля Starship и ракетного ускорителя Super Heavy, которые вместе составляют самую мощную из когда-либо созданных систем запуска.
В новой системе Starship и первая ступень ускорителя, и разгонный блок будут немного больше и вместе смогут нести 661 387 фунтов (300 тонн) топлива.
Это существенное обновление, похожее на то, что SpaceX представила ранее в этом году — Starship Version 2, — в котором запас топлива увеличился на 25% по сравнению с предыдущими моделями для испытательных полетов.
А SpaceX столкнулась с трудностями при попытке заставить версию 2 работать так, как ожидалось: первые два испытательных полета, проведенные в январе и марте, оба завершились неудачей через несколько минут после взлета, в результате чего вблизи населенных островов к востоку от Флориды образовался дождь из обломков.
Последний испытательный полет в мае продлился дольше, но космический корабль Starship потерял управление перед входом в атмосферу, что привело к неконтролируемому снижению в Индийский океан.
А взрыв в среду во время планового наземного испытания вызывает еще больше беспокойства о том, сколько времени понадобится SpaceX, чтобы довести конструкцию Starship до совершенства и гарантировать, что он сможет безопасно перевозить грузы или людей. Компания не раскрыла, насколько серьезным может быть откат назад для корабля или его стартовых мощностей.
Предварительные данные указывают на то, что взрыв был вызван взрывом газового баллона, сказал Маск в сообщении в социальных сетях. Бак «разрушился ниже своего испытательного давления», сказал он, имея в виду, что предыдущие стресс-тесты и известные свойства бака предполагали, что он должен был пережить этот сценарий. Это потенциально уникальная проблема, которая никогда ранее не наблюдалась.
В своем выступлении 29 мая Маск подчеркнул, что внедрение еще большего количества усовершенствований и дальнейшее увеличение размеров Starship имеют решающее значение для долгосрочного успеха.
«Нужно три основных итерации любой новой технологии, чтобы она действительно хорошо заработала», — сказал Маск сотрудникам во время своего выступления по Starship.
Беспрецедентный вызов
Маск выразил надежду, что обновленный Starship совершит свой первый полет к концу года.
Но даже если новая версия успешно пройдет испытательный полет по тому же суборбитальному маршруту, по которому SpaceX проводила предыдущие испытательные миссии Starship, это не гарантирует, что корабль готов к межпланетному полету.
Это связано с тем, что даже при увеличении запаса топлива Starship необходимо будет заправлять дополнительным топливом после выхода в космос, чтобы совершить длительное путешествие на Марс.
SpaceX планирует сделать это, запустив серию танкеров или кораблей Starship, предназначенных для перевозки партий топлива и окислителя. Эти танкеры будут встречаться со Starship, пока он простаивает на орбите Земли, перекачивая тысячи фунтов топлива и доставляя топливо, необходимое кораблю для продолжения его путешествия вглубь Солнечной системы.
Примечательно, что перекачка топлива между двумя кораблями в космосе ранее не осуществлялась.
«Мы никогда этого не делали. Никто этого не делал — автономно перекачивать топливо с одного космического корабля на другой на орбите», — сказал Брюс Якоски, почетный профессор геологических наук в Лаборатории физики атмосферы и космоса Университета Колорадо в Боулдере.
«Это сложно», — добавил Якоски, особенно учитывая, что корабль Starship работает на криогенном топливе — по сути, кислороде и метане, которые хранятся при таких низких температурах, что они превращаются в жидкость. А в условиях микрогравитации на орбите это топливо может плавать в своем баке, а не оседать в одном месте. Поэтому среди множества других технических трудностей SpaceX, скорее всего, придется разработать насосы или двигатели, которые смогут эффективно перекачивать топливо из одного корабля в другой.
В настоящее время даже не ясно, сколько танкеров SpaceX потребуется запустить, чтобы обеспечить один корабль Starship достаточным количеством топлива для полета на Марс. (По предварительным оценкам сотрудников NASA и сторонних экспертов, для миссии на Луну может потребоваться около дюжины танкеров Starship.)
В своей речи Маск заявил, что, по его мнению, транспортировка топлива в космосе «технически осуществима».
Маск добавил, что SpaceX не будет пытаться провести первое летное испытание своего танкера до следующего года.
Препятствия к возвращению
Даже после того, как SpaceX решит проблему с перекачкой топлива, перед ней встанет еще один важный технологический вопрос: как Starship переживет полет к поверхности Марса?
В прошлом месяце Маск назвал эту проблему «одной из самых сложных для решения».
«Никто никогда не разрабатывал по-настоящему многоразовый орбитальный тепловой экран, так что это крайне сложно сделать», — сказал он. «Это будет то, над чем мы будем работать несколько лет, я думаю, чтобы продолжать совершенствоваться».
Аппараты, которым необходимо безопасно приземляться на планетарные тела во время движения на орбитальной скорости, должны иметь компонент, называемый тепловым экраном — специальное покрытие на внешней стороне аппарата, которое служит буфером от палящих температур, возникающих в процессе входа в атмосферу планеты.
На Марсе одной из важнейших проблем является воздух: он почти полностью состоит из углекислого газа.
Когда Starship врежется в атмосферу Марса, он сильно сожмет воздух перед собой и создаст обжигающие температуры. А условия входа в атмосферу настолько интенсивны, что процесс буквально отрывает электроны от атомов и расщепляет молекулы, превращая углекислый газ в углерод и кислород — последний из которых может начать «окислять» или по сути сжигать тепловой экран космического корабля, сказал Маск.
Возвращение на Марс фактически произведет больше разрушающего тепловой экран кислорода, чем процесс возвращения на Землю, отметил Маск. Тепловой щит Starship в конечном итоге должен будет быть достаточно прочным, чтобы выдержать оба типа возвращения, потенциально многократно.
Человеческая проблема
Хотя вероятность того, что SpaceX вовремя решит все необходимые технические проблемы, чтобы отправить грузовой корабль Starship на Марс в конце следующего года, скорее всего, невелика, в дальнейшем придется решать еще более серьезные проблемы.
Если SpaceX хочет отправить людей на красную планету, например, компания должна выяснить, как обеспечить, чтобы внешняя часть Starship могла защитить людей от смертельной радиации, которая будет падать на протяжении шестимесячного путешествия. На борту должны быть системы жизнеобеспечения с большим количеством пригодного для дыхания воздуха.
Как сказал Маск, каждая человеческая потребность должна быть учтена. «Вы не можете не хватать даже, например, эквивалента витамина С», — сказал он.
После того как корабль Starship достигнет пункта назначения, ему, скорее всего, потребуется дозаправиться на марсианском складе перед возвращением домой — еще одна задача, требующая огромных технологических усилий.
Идея о том, что к 2029 году (или 2031 году, как говорил Маск в предыдущих постах в социальных сетях) на Марсе будет достаточно инфраструктуры, чтобы сделать возможной такую пилотируемую миссию, является нелепой.
Тем не менее, отраслевые эксперты утверждают, что смелые амбиции SpaceX вызывают как энтузиазм, так и скептицизм.
«Я фанат того, что пытается сделать SpaceX. Я полностью поддерживаю это видение многопланетного общества», — сказал Оливье де Век, профессор астронавтики и инженерных систем программы Apollo в Массачусетском технологическом институте. «Но это прежде всего логистическая проблема. И мне не хватает мысли о цикличности, производстве топлива — и возвращении на Землю».
Однако Фил Метцгер, физик-планетолог из Флоридского космического института, подчеркнул, что SpaceX, как правило, выполняет свои обещания, даже если отстает от графика на несколько лет.
«Мне кажется, что им не повезло с некоторыми из их (неудачных испытательных полетов Starship), поскольку у них были такие же типы неудач, как последние три подряд», — сказал Метцгер. «Учитывая их философию проектирования и разработки, я думаю, что они все еще находятся в пределах ожидаемых результатов».
Однако, добавил Метцгер, «мы приближаемся к моменту, когда начинаешь беспокоиться».
Подпишитесь на научную рассылку Wonder Theory от CNN. Исследуйте вселенную с новостями о захватывающих открытиях, научных достижениях и многом другом.
