Через несколько секунд после запуска мощная тяга ракеты разрушила бетонную площадку на космодроме SpaceX в Техасе, обломки разлетелись до Порт-Изабель, города в шести милях от отеля. Ракета загорелась. Менее чем через четыре минуты после запуска он начал кувыркаться по небу, а затем взорвался.
Федеральное управление гражданской авиации заземлило Starship в ожидании расследования взрыва, но ракета вскоре может снова полететь. 8 сентября FAA закрыло свое расследование, сославшись на 63 корректирующих действия, которые SpaceX необходимо будет предпринять перед второй попыткой отправить Starship на орбиту.
“FAA имеет полномочия на все коммерческие запуски, и поэтому именно они выдают компаниям лицензии на запуск”, - говорит Венди Уитмен Кобб, эксперт по космической политике и инструктор Школы перспективных исследований в области авиации и космоса ВВС США. “Каждый раз, когда что-то взрывается, они хотят знать причину. Потому что они хотят убедиться, что безопасно не только подниматься, но и что это не причинит вреда никому на земле”.
SpaceX должна будет продемонстрировать FAA, что компания успешно выполнила эти 63 корректирующих действия, а затем подать заявку на получение лицензии на модифицированный запуск. “Как только это будет разрешено, они теоретически смогут взлетать, когда захотят”, - говорит Уитмен Кобб. Ни FAA, ни SpaceX публично не сообщили, в чем заключаются эти исправления. Но действия, по-видимому, связаны с неудачами апрельского запуска.
От успеха Starship зависит многое. Это ключ к расширению бизнеса SpaceX по запуску спутников Starlink. НАСА планирует вернуть людей на Луну в 2025 году с помощью модифицированного Starship в качестве лунного посадочного средства в миссии Artemis III. Если SpaceX сможет устранить проблемы — а Уитмен Кобб и другие эксперты считают, что это вероятно, — компания может возобновить свою ракетную программу и лунную программу НАСА. Это расследование также может дать представление о строительстве стартовой площадки, которая однажды может помочь астронавтам в полетах на Луну и с нее.
Failures to launch
Starship, despite not yet reaching orbit, holds the title for most powerful rocket ever launched—a superlative it took from the Soviet N1 rocket. Meant to power Soviet cosmonauts to the moon, the N1 first stage produced 10.2 million pounds of thrust. Starship has two stages in its “stack;” the first stage alone, the Super Heavy Booster, produces 16.7 million pounds of thrust.
That record-breaking power is why it was bizarre that SpaceX chose to launch Starship from a concrete launch pad without features such as flame trenches. Those grooves are designed to divert a rocket’s plume away from the pad and the vehicle itself. SpaceX could have also used a water deluge system to flood the pad to help mitigate the rocket engines’ heat and acoustic shockwaves.
[Related: SpaceX’s Falcon Heavy launches have been a slow burn—for an interesting reason]
“You would never normally launch a rocket with that much thrust without having a better designed active mitigation of the plume in the launch environment. Because you worry about the heat and the dynamic forces of the plume breaking materials and creating ejecta,” says University of Central Florida physicist Philip Metzger. ”If the ejecta had hit the launch vehicle in a way that caused the rocket to explode while it was still near the tower, it could have destroyed a lot of infrastructure that would have taken a very long time to rebuild.”
As it was, the April launch blew the launch pad apart and dug a crater “about as deep as a house,” he says.
Lessons for the moon
Metzger has been studying the Starship launch and is currently writing a paper about the results. He wants to understand what went wrong—because the way things failed is important for the design of future rockets and landing pads on the moon or other celestial bodies.
Most concepts for a lunar landing pad simply use flat concrete. “There’s no flame diverter, no flame trench, no water,” Metzger says. “I decided just because of the pure fun of solving the physics, and also because of what we might learn about lunar landing pads, that I was going to take this seriously.”
What he found was that chunks of concrete from the Boca Chica pad were flung away at more than 200 miles per hour. A cloud of hot water vapor and carbon dioxide, created by Starship’s methane-and liquid oxygen-burning Raptor engines, heaved sand skyward and carried it to Port Isobel. Metgzer realized the process must have been similar to the way pressure builds in a volcano before an eruption.
“Единственное объяснение, которое мы могли придумать, заключалось в том, что посадочная площадка треснула, и высокое давление тяги вытеснило газ через трещины”, - говорит он. Это увеличивало давление под площадкой, пока она не взорвалась. Лунные посадочные площадки должны быть спроектированы так, чтобы избежать этой проблемы, говорит он, путем добавления отверстий для выхода газов или путем создания более прочных площадок, которые сопротивляются разрушению.
[По теме: Министерство юстиции подает в суд на SpaceX за годы дискриминации на рабочем месте]
Это может быть сложно на Луне, где тяжелому строительству будет препятствовать нехватка ресурсов, оборудования и атмосферы. Но на Земле у SpaceX может быть решение — стальная пластина, которую активно охлаждают водой, чтобы она не расплавилась во время запуска ракеты.
”Это действительно отличная идея”, - говорит Мецгер. “Если их инженеры сделали это правильно, это должно стать полным решением проблемы”.
Что касается предотвращения взрыва следующего Starship в небе, SpaceX заявляет, что обнаружила утечку топлива внутри сверхтяжелой ракеты-носителя. В результате пожара ракета-носитель отключилась от компьютера, управляющего ее полетом, что привело к падению ракеты, а затем к взрыву, согласно обновлению на ее веб-сайте. Компания “значительно расширила ранее существовавшую систему пожаротушения Super Heavy, чтобы предотвратить будущие пожары в моторном отсеке”, - говорится в сообщении компании.
Следующие шаги
Хотя ни FAA, ни SpaceX не сообщили, где они находятся в процессе, основатель SpaceX Илон Маск предположил, что его компания выполнила корректирующие задачи, написав в твиттере 5 сентября, перед объявлением FAA, что ”Starship готов к запуску, ожидая одобрения лицензии FAA”.
Если мяч действительно на стороне FAA и регулятор просто проверяет проделанную SpaceX работу, “я не думаю, что это займет больше нескольких недель”, - говорит Уитмен Коббс. “Это было бы моим лучшим предположением”. Если это так, отмечает она, то SpaceX и FAA действовали с исключительной скоростью, чтобы подготовить Starship к следующей попытке запуска. Уитмен Кобб сравнил SpaceX с ее конкурентом Blue Origin, чья ракета New Shepard остается на земле более года после неудачного запуска 12 сентября 2022 года. Blue Origin “все еще находится в режиме расследования FAA и не смогла запустить”, - говорит она. “Им еще предстоит подать заявку на модифицированную лицензию на запуск”.
Быстрая доработка Starship и его стартовой площадки, однако, не гарантирует, что следующая попытка запуска пройдет безупречно. Но Уитмен Кобб отмечает, что SpaceX с большей готовностью, чем НАСА или другие производители ракет, тестирует новые космические аппараты, наблюдает, как они выходят из строя, и быстро вносит изменения. Например, восьмой прототип Starship был уничтожен в результате огненного падения на брюхо во время высотного испытания в декабре 2020 года, но компания продолжала настаивать.
“Учитывая способность SpaceX добиваться успеха и доказывать неправоту своих критиков в последние несколько лет, у меня нет оснований полагать, что они не смогут добиться успеха”, - говорит она.
Мецгер также отмечает, что человеком, ответственным за подготовку Starship к полету, является Уильям Герстенмайер, который до прихода в SpaceX в 2020 году был бывшим заместителем администратора по исследованию и эксплуатации человека в НАСА. “Герстенмайер - легенда космического сообщества”, - говорит Мецгер. ”Он в действительно хороших руках. Я не знаю, есть
