С 2012 года компания Илона Маска ведет разработку космического корабля, который потенциально способен кардинально изменить космическую отрасль. Этот корабль, названный Starship, задуман как многоразовая транспортная система, предназначенная для перевозки до 100 человек за один запуск на Марс.
Ключевым принципом, определяющим деятельность частной космической компании Илона Маска SpaceX, является стремление сделать человечество «многопланетным видом». Это решение частично обусловлено экзистенциальными рисками, например, возможностью столкновения Земли с астероидами, способными привести к полному уничтожению жизни и людей. Освоение других планет позволит диверсифицировать риски, и в случае серьезного катаклизма на Земле, человеческая цивилизация сможет продолжить существование. В 2016 году предприниматель поделился своими соображениями на международной конференции в Мексике: «История пойдет по двум сценариям. Один из них – мы останемся на Земле навсегда, и тогда произойдет окончательное вымирание. Или есть альтернатива – мы станем космической цивилизацией, и я надеюсь, вы со мной согласны, что это наиболее перспективный путь».
Маск неоднократно заявлял о своей мечте – создании городов на Марсе. По его мнению, для достижения самодостаточности поселениям потребуется значительное количество людей. Для осуществления этой мечты необходимо транспортное средство, отвечающее соответствующим требованиям. Звездолет Starship, представляющий собой комбинацию ракеты и космического корабля, способен доставить более ста человек за один полет на Красную планету. Эта система разработана с возможностью полного повторного использования: основные компоненты не утилизируются в атмосфере и не теряются в океане, как это происходит с некоторыми другими системами запуска, а возвращаются из космоса. После этого их можно восстановить и снова использовать, что позволит сократить общую стоимость проекта.
Приглядимся внимательно к звездолету
При старте космический корабль Starship будет установлен на сверхтяжелой ракете-носителе Super Heavy. Объединенная конструкция достигнет высоты 120 метров. Для сравнения, американская сверхтяжелая ракета-носитель «Сатурн-5», использовавшаяся для пилотируемой высадки на Луну, была немного ниже – 110,6 метра. Следовательно, Starship станет самой крупной ракетой в истории американской космонавтики.
Космический корабль, достигающий в длину 50 метров, с носовой частью и стабилизаторами ракетного ускорителя, изготовленными из нержавеющей стали, визуально напоминает ракетные корабли, популярные в научной фантастике золотого века. В нижней части корабля расположены шесть высокоэффективных двигателей Raptor, которые были разработаны компанией SpaceX в течение десяти лет. Топливо сгорает поэтапно, а конструкция двигателя позволяет минимизировать потери топлива.
Топливные баки находятся ближе к центральной части корабля. Они обеспечивают двигатели жидким метаном (СН4) и жидким кислородом (О2). Метан выступает в роли основного топлива, а кислород выполняет функцию окислителя – вещества, необходимого для горения топлива. Такая комбинация получила название methalox. Использование этого топлива нетипично для ракетных двигателей, однако метан способен обеспечивать высокую тягу. Кроме того, это обоснованный выбор, учитывая планы Маска, связанные с колонизацией Марса. Основатель SpaceX заявляет, что CH4 можно производить из марсианской подземной воды и атмосферного углекислого газа (CO2) посредством химической реакции, известной как реакция Сабатье. Использование марсианских ресурсов для заправки Starship перед возвращением на Землю обеспечило бы высокую степень самообеспеченности, сделав межпланетные перелеты более реалистичными и экономически выгодными.
Над верхней частью космического корабля, часто обозначаемой как верхняя ступень, расположен вместительный отсек полезной нагрузки, предназначенный для транспортировки крупногабаритных грузов или людей к пунктам назначения в дальнем космосе.
Обтекатель полезной нагрузки Starship имеет диаметр девять метров и высоту 18 метров, что обеспечивает наибольший объем для полезной нагрузки среди всех существующих или разрабатываемых космических аппаратов. Он предназначен для перевозки как экипажа, так и грузов. Для длительных перелетов на Марс и обратно, которые могут занять до девяти месяцев в одну сторону, Илон Маск планирует установить около 40 кают в зоне полезной нагрузки, вблизи передней части разгонного блока. «В каждой каюте может разместиться пять-шесть человек, если необходимо обеспечить плотное размещение, – отмечал Маск. – Однако, скорее всего, мы ожидаем увидеть по два-три человека в кабине, что позволит разместить около 100 человек для полета на Марс». В отсеке полезной нагрузки также будут расположены общие и складские помещения, камбуз и укрытие, где люди смогут собираться для защиты от солнечных бурь, когда наше светило выбрасывает потоки электронов, протонов и других заряженных частиц с повышенной интенсивностью.
Общее помещение – это просторный зал с большим окном в носовой части обтекателя и небольшими обзорными иллюминаторами, расположенными по всему периметру комнаты, позволяющими экипажу наблюдать за космическим пространством за бортом Starship. Ниже общего зала находится гимназий – спортивный зал, оснащенный различными тренажерами, в основном беговыми дорожками, для поддержания приемлемой физической формы во время полета. На следующем уровне расположены личные каюты экипажа. Маск сообщал о 40 помещениях, где будут проживать по два-три человека, однако существует и альтернативный вариант размещения, предусматривающий наличие 50 изолированных индивидуальных отсеков. В небольшой личной комнате участник экспедиции может либо лежать, либо сидеть – кровать легко трансформируется в кресло и наоборот. Каждая каюта оборудована компьютером, который позволяет смотреть видео, записывать и отправлять сообщения домой. Под жилыми помещениями находится комната, где экипаж будет собираться в случае активных солнечных вспышек, о которых его заранее предупредит бортовой компьютер. Подобное помещение уже существует на Международной космической станции. В этом же отсеке расположены санитарные помещения. Все отсеки соединены вертикальной шахтой с лестницами, которые позволят экипажу перемещаться между уровнями звездолета в условиях невесомости. Под помещением с санитарными помещениями – уровень негерметичного хранилища, аккумуляторы и другие служебные помещения, которые не были представлены на презентации SpaceX.
Рассмотрим первую ступень, которая представляет собой сверхтяжелый ракетоноситель Super Heavy. Его длина составляет 70 метров, а объем предназначен для 3400 тонн охлажденного methalox. На нем будет установлено около 28 двигателей Raptor (характеристики этой системы несколько раз корректировались), которые обеспечат максимальную тягу приблизительно в 72 меганьютона.
Ожидается, что ракета-носитель сможет вывести на низкую околоземную орбиту груз весом не менее 100 тонн, а потенциально и до 150 тонн.
Для чего хотят использовать Starship
Starship может внести вклад в программу NASA «Артемида», целью которой является создание постоянной базы на Луне. В прошлом году SpaceX получила от NASA 135 миллионов долларов на доработку конструкции Starship для использования в качестве пилотируемого лунного посадочного модуля.
Для миссий в рамках программы «Артемида» Starship не будет оснащаться теплозащитным экраном и закрылками, которые используются при возвращении на Землю. Вместо этого, после вывода на орбиту с Земли, эта система доставки людей останется в космосе и будет использоваться для многократных перелетов между лунной орбитой и поверхностью Луны.
Грузовая Starship оснащена отсеком для полезной нагрузки, который открывается подобно пасти крокодила. Такая конструкция позволит использовать ее для вывода на орбиту спутники. В SpaceX полагают, что значительная грузоподъемность откроет возможности для новых роботизированных научных миссий, в том числе для размещения телескопов большего размера, таких как обсерватория имени Джеймса Уэбба – потенциальный преемник «Хаббла». Такая система также может быть использована для организации высокоскоростных перелетов между различными точками на Земле.
Илон Маск заявил, что Starship в перспективе позволит доставлять людей в различные точки «большой Солнечной системы», в том числе к газовым гигантам, например Юпитеру. Однако, это пока является отдаленной целью.