Очень тяжелые носители: как Starship изменит облик космонавтики XXI века
Четыре взрыва и 120 м стального корпуса, поднятые в небо: прототипы будущей сверхтяжелой ракеты Starship продолжают испытания, несмотря ни на что. После серии завораживающих полетов и эпических взрывов Илон Маск подготовил новые испытания космического корабля Starship. Первый летный вариант конструкции, включающий сверхтяжелую ступень Super Heavy и прототип SN20, готов подняться до околоземной орбиты – и на этот раз не взорваться. Но главным результатом этого огненного шоу станет уникальная, многоразовая и универсальная система, которая изменит облик космонавтики XXI века.
Весовые категории
За десятилетия, прошедшие с момента запуска ракетой Р-7 первого искусственного спутника, инженеры придумали огромное количество разнообразных космических носителей. Самый простой и удобный способ их классификации – по массе; он хорош еще и тем, что тесно связан с возможностями и назначением ракеты. Легкие ракеты-носители (РН) могут вывести до 2–5 т (в зависимости от стандартов, принятых в той или иной стране) груза на низкую околоземную орбиту, до 2000 км, хотя большинство спутников остаются на высоте не более 1000 км. Средние РН способны доставить наверх до 20 т или запустить аппарат поменьше, но на более высокие орбиты. Например, на геопереходную, с которой спутник уже самостоятельно поднимется на геостационарную – самую востребованную орбиту для аппаратов связи, радио- и телевещания. «Союз-2», стартуя с космодрома Куру, в силах отправить примерно 8 т на низкую орбиту или около 3 т – на геопереходную. Тяжелые ракеты поднимают на низкую орбиту до 50 или 100 т, могут довести спутник до геопереходной и даже геостационарной орбиты, отослать его к Луне, Марсу и еще более далеким областям Солнечной системы. Идеального веса – и класса РН – нет.
С одной стороны, чем больше ракета, тем дороже ее произвести и запустить. С другой, некоторые задачи требуют тяжелых аппаратов, которые не помещаются на легкие ракеты. А если требуется орбита выше низкой околоземной, необходимо закладывать отдельный резерв грузоподъемности, чтобы до нее добраться. Ранее SpaceX весьма удачно угадала с параметрами Falcon 9: ракета получилась если не идеальной, то универсальной, позволяя отправлять и корабли (грузовые и пилотируемые) к МКС, и спутники на геостационарные орбиты. Но у сверхтяжелых носителей особая судьба.
Поколения «сверхтяжей»
Сверхтяжелыми считают РН, способные вывести более 50–100 т на низкую орбиту. Такие великаны могут одним стартом поднять тяжелую космическую станцию или отправить на Луну корабль с людьми. Первое поколение – американская Saturn V и советская Н-1 – создавалось для пилотируемых полетов к естественному спутнику Земли. Второе – Space Shuttle – разрабатывали с прицелом на увеличение количества пусков и снижение их стоимости; система «Энергия – Буран» появилась лишь как ответ на эту программу.
Прорабатывался концепт Shuttle-C, в котором челнок заменялся на одноразовую ступень. В такой конфигурации система космической перевозки (Space Transportation System, STS) могла бы выводить 50–80 т. Шаттлы оказались очень интересными аппаратами: они позволили стать космонавтами большему числу людей, чем любой другой корабль, участвовали в миссиях по возврату спутников с орбиты или ремонту прямо в невесомости, выводили модули МКС – но стать системой дешевого доступа в космос не смогли и в итоге «приземлились» в музее.