Чому успішне повернення ракети є важливим кроком вперед для людства?

Момент захоплення надважкої ракети-носії. ( Відео : SpaceX)

SpaceX запустила свою 122-метрову ракету Starship вп'яте 13 жовтня зі Зоряної бази в Південному Техасі о 8:25 ранку за східним часом, а потім відновила роботу першого ступеня Super Heavy після його успішної посадки.

Приблизно через сім хвилин після старту, ракета-носій SpaceX Super Heavy здійснила точну посадку, зависнувши біля стартової вежі Mechazilla, яка утримувала її на своїх металевих кронштейнах.

« Це історичний день для інженерії », – сказала Кейт Тайс, менеджер із систем якості інженерії SpaceX, під час прямого коментування, поки співробітники SpaceX вітали її в штаб-квартирі в Готорні, Каліфорнія. « Це божевілля! З першої спроби нам вдалося зафіксувати надважку ракету-носій назад у стартову вежу ».

Кадр, на якому маніпулятор Mechazilla успішно захоплює надважку ракету-носій. (Фото: SpaceX)

Коли 71-метрова надважка ракета-носій відокремилася на висоті 65 кілометрів над Землею, верхній ступінь ракети продовжував рухатися до висоти майже 145 кілометрів, облітаючи планету зі швидкістю 27 000 кілометрів на годину, перш ніж приземлитися в Індійському океані, як і планувалося.

Перед посадкою розгінний ступінь знову запалює три своїх двигуни Raptor, уповільнюючи його зниження та обертаючись до стартової вежі Mechazilla, де його утримують на місці механічні важелі, які називають «паличками для їжі».

Успішне випробування SpaceX є частиною мети компанії з розробки повністю багаторазової ракети для транспортування людей, наукового обладнання та вантажів на Місяць і далі на Марс.

SpaceX розробляє Starship, щоб допомогти людству колонізувати Місяць і Марс, серед інших дослідницьких проектів. Апарат розроблений таким чином, щоб бути повністю багаторазовим та швидким (як показано в планах посадки надважкої ракети-носії на стартовий майданчик, що скоротить час, необхідний між польотами). За словами компанії та Ілона Маска, це, у поєднанні з безпрецедентною потужністю Starship, може революціонізувати космічні польоти.

NASA також вірить у цей апарат, обравши його першим пілотованим посадковим модулем у програмі Artemis для дослідження Місяця. Якщо все піде за планом, Starship вперше доставить астронавтів NASA до природного супутника Землі під час місії Artemis 3, запуск якої заплановано на вересень 2026 року.

Чому важливі багаторазові ракети?

Вартість запуску ракети може значно варіюватися залежно від низки факторів, включаючи корисне навантаження, пункт призначення та тип використовуваної ракети. Останнім часом середня вартість запуску коливалася від десятків мільйонів до сотень мільйонів доларів.

Запуски Falcon 9 від SpaceX рекламуються приблизно в 62 мільйони доларів за запуск, тоді як запуск більших ракет, таких як Falcon Heavy, може коштувати понад 90 мільйонів доларів. NASA оцінює, що вартість запуску космічної системи запуску (SLS) може перевищувати 2 мільярди доларів.

Досягнувши певної висоти та швидкості, космічний корабель відокремить ракету-носій, щоб зменшити вагу та вийти з-під дії земного тяжіння. (Ілюстрація: SpaceX)

Хоча космічні технології продовжують розвиватися, одним із найбільших викликів сьогодення є зниження вартості космічних польотів. Кількість робочої сили та матеріалів, необхідних для проектування, будівництва, обслуговування та випробування ракети для успішного запуску, коштує чимало грошей.

Наразі космічні кораблі запускаються за допомогою ракетних прискорювачів. Щоразу, коли корабель досягає певної висоти та швидкості, він поступово відключає прискорювачі та дозволяє їм падати на Землю, коли в них закінчується паливо та тяга, щоб зменшити вагу. Ці прискорювачі, звичайно, не можна використовувати повторно, оскільки процес повторного входу в атмосферу супроводжується тертям, яке створює багато тепла, серйозно руйнуючи його.

Використання традиційного методу будівництва ракет для одноразових місій збільшує ці витрати, зменшує частоту та масштаби запусків, а також створює відходи. Уявіть собі комерційний авіалайнер – якби для кожного польоту доводилося будувати новий літак, авіаперельоти були б дуже дорогими. Тому наявність ракет багаторазового використання революціонізувала б економіку та продуктивність.

На відміну від традиційних одноразових ракет, багаторазові ракети, такі як Starship, розроблені для багаторазового підйому та запуску.

Ці ракети використовують такі характеристики, як:

Посадка на паливо: Перший ступінь ракети повертається на Землю власними силами та приземляється вертикально, використовуючи свої двигуни для уповільнення спуску.

Модульна конструкція: компоненти ракети розроблені таким чином, щоб їх можна було легко розбирати та ремонтувати між польотами.

Технологія теплового екрану: багаторазові ракети можуть використовувати вдосконалені матеріали теплового екрану для захисту під час повернення в атмосферу.

Передове виробництво: У багаторазових ракетах часто використовуються передові виробничі матеріали, щоб забезпечити довговічність під час кількох запусків.

Економічні переваги багаторазових ракет-носіїв є значними. Використання багаторазових ракет порівняно з традиційними ракетами може бути до 65% дешевшим. Ця модель обіцяє знизити вартість таких місій, як розгортання супутників, місії з поповнення запасів на Міжнародній космічній станції (МКС) та місії на Місяць чи Марс.

Окрім економії коштів, багаторазові ракети-носії також сприяють більш сталому підходу до дослідження космосу. Зменшення кількості викинутих компонентів ракет зменшить космічне сміття, яке є зростаючою екологічною проблемою.

Крім того, багаторазові ракети використовують менше палива, ніж одноразові, що робить їх кращими для навколишнього середовища.

Кварц (Джерело: Guardian, NSTXL)

Джерело