SpaceX

Перво-наперво: попытка старта десятого лётного теста с кораблём S37 подтверждена на 25 августа в 2:30 МСК (стартовое окно - 1 час. Трансляция миссии начнётся за 30 минут до старта). План этого полёта — практически копия предыдущего запуска. Основная задача — с четвёртого раза собрать (наконец-то) полные данные по работе теплового щита на Starship S37.

Ключевые детали Flight 10:

• Предпоследний запуск ускорителя из текущего блока (V2) — Super Heavy B16.

• SpaceX подтвердили, что возвращение ускорителя Super Heavy B16 на башню Mechazilla снова не планируется — будет попытка посадки в залив.

• Снова будет попытка горячего разделения с контролируемым разворотом ускорителя в нужном направлении, как во время Flight 9. Для этого на кольце HSR и закрыли некоторые прорези для направления потока газа от корабля.

• После первого тормозного манёвра, снова попробуют новый профиль полёта ускорителя под более высоким углом. Это ещё одна попытка оптимизации расхода топлива для посадки за счёт более сильного торможения в атмосфере. В прошлый раз B14-2 потеряли именно на этом этапе.

• Это тест также необходим для сбора данных и оптимизации профиля полёта и посадки следующего поколения ускорителей Super Heavy (блок 3).

• В рамках ещё одного теста снова попробуют экстренный сценарий посадки: 1 из 3 центральных двигателей будет намеренно отключен для посадки, а 1 из 10 двигателей внутреннего кольца должен будет компенсировать отключение.

• Ускоритель B16 должен будет зависнуть над водой перед посадкой (full hover mode).

Тесты корабля Starship S37:

• Вновь будет попытка выгрузки 8 массогабаритных макетов Starlink V3.

• Снова эксперименты с теплозащитой (про них упоминалось уже много раз). Будет набор металлических плиток и 1 с активных охлаждением.

• Снова в рамках входа в атмосферу будут тестировать функциональные пилоны для посадки корабля на башню (в основном термически).

• Скошенные плитки по краям должны помочь с терморегуляцией обшивки.

• Профиль входа в атмосферу также должен будет протестировать максимальную нагрузку на нижние плавники.

Как говорят SpaceX: "Успех не гарантирован, но точно будет весело."

Причины двойной аварии и крайне неэффективного девятого лётного теста? Выкатили в подробностях.

Что случилось с ускорителем Super Heavy B14-2 во время Flight 9:

Стоит напомнить, что компания изначально не планировала возвращать на башню или мягко сажать этот ускоритель на воду. Для него это был уже второй полёт и сценарий «утилизации» был заложен в план миссии. Важно — на каком именно этапе? Планово ударом о поверхность воды или непланово до этого. Увы, был второй сценарий.

В рамках этого полёта SpaceX намеренно испытывали возможности ускорителя на прочность во время возвращения. Это необходимо для поиска пределов и оптимизации расхода топлива для посадки — чем больше скорости можно погасить до включения двигателей (тут есть нюанс между горизонтальной и вертикальной), тем меньше топлива нужно для посадки. С этим этапом также связано и время первого тормозного манёвра и профиль полёта в атмосфере.

Ключевая цифра — угол 17 градусов для AoA во время полёта в атмосфере Super Heavy B14-2. Запомните эту цифру.

17 градусов это много или мало? Для сравнения, ракета Falcon 9 во время похожего возвращения с посадкой недалеко от площадки (RTLS) летит в атмосфере с AoA примерно до 15 градусов (это максимум). Но есть 2 больших нюанса. Во-первых, Falcon 9 совершает дополнительный тормозной манёвр с включением двигателей на высоте чуть выше 40км — как раз чтобы загасить скорость и снизить нагрузку чуть позже. Во-вторых, SpaceX в том числе специально дорабатывали прочность Falcon 9 для версии Block 5, чтобы была возможность посадки по сценарию RTLS. Ситуация повторяется, но об этом чуть позже.

То есть, Super Heavy B14-2 должен был возвращаться под более высоким углом атаки, чем предыдущие Super Heavy и Falcon 9, и без дополнительного включения двигателей в атмосфере для снижения нагрузки. Мягко говоря, сложная задача.

Связь с ускорителем B14-2 была потеряна на 382 секунде и в 1км по высоте от нужной зоны посадки. Во время перезапуска 12 из 13 двигателей произошёл взрыв в нижней части ускорителя, что было хорошо видно на трансляции. В видео от TheSpaceEngineer хороший разбор этого этапа.

SpaceX назвали «наиболее вероятной» причиной прорыв основного топливопровода для подачи метана внутри бака с кислородом, а конкретнее из-за нагрузок по время этого теста. Из-за более высокого угла атаки в 17 градусов, нагрузка на этот узел оказалась выше расчётной. Иными словами, трубопровод просто не был рассчитан на такие нагрузки, а симуляции и предыдущие данные, видимо, указывали на более низкие значения.

Что происходит, если смешать метан и кислород в одном пространстве, а затем добавить искру? Неконтролируемое зажигание и при правильных условиях — детонация.

Поэтому в рамках двух последних пусков этой серии ускорителей Super Heavy, угол атаки во время возвращения немного снизят, а посадка на воду (как минимум во время Flight 10) должна быть мягкой (это снизит урон на окружающую среду из-за числа обломков и потом легче отрезать двигательную секцию).

Ну а самый важный вывод из этого — теперь понятно, зачем SpaceX настолько усилили топливопровод со встроенными баками в Super Heavy V3, который они недавно показали. Достаточно сравнить «трубу» от Super Heavy B17 (фото 2) и B18 (фото). Первый — последний представитель предыдущего поколения, второй — первый из нового.

Да, сами по себе ускорители Super Heavy изначально рассчитаны на более высокие нагрузки при возвращении (что уже было на тестах), чем Falcon 9, но теперь мы видим схожий путь, который был у этой ракеты к Block 5 - тесты на предельных и запредельных режимах, позволяющие устранять "тонкие места". С Falcon 9 (нынче самой надёжной РН в истории практически по всем показателям) это сработало.

Эксперименты по поиску лимитов продолжатся и в V3, поэтому не стоит ожидать, что это последняя такая авария.

Что случилось с кораблём Starship S35 во время Flight 9:

SpaceX сообщили, что причиной аварии стала утечка метана из основного бака в носовой отсек корабля. Более того, следы этой утечки были видны и на трансляции — капли метана, а не пыль и лёд (как предполагалось) летали по отсеку, что хорошо видно на трансляции.

А теперь подробнее:

• Примерно на 3 минуте после горячего разделения, датчики в грузовом отсеке корабля S35 (он располагается между перегородкой основного бака с метаном и носовой частью) зафиксировали повышение концентрации метана в отсеке.

• Затем на 5 минуте после разделения, давление в основном баке с метаном начало резко падать, а давление из-за утечки метана в носовом отсеке начало расти. Совпадение? Нет.

• Самая важная часть этой истории — системы Starship сумели компенсировать падение давления в баке и завершить импульс для выхода на нужную орбиту. Подобная ситуация стала бы приговором для многих ракет: из-за падения давления в баке, может нарушиться микс топлива/окислителя при подаче на двигатели, падение тяги итд и как следствие — преждевременное завершение работы двигателей. Другое важное уточнение, что проблемы с двигателями RVAC не были связаны с этой утечкой. В канале была неполная информация.

• Корабль смог достичь нужной орбиты, но из-за сброса давления в отсеке, выходящие газы начали влиять на скорость корабля, иными словами, немного менять его орбиту. Starship итак продувает баки после основного импульса (это было и на предыдущих пусках), но в этот раз утечка именно негативно влияла. Поэтому автоматика компенсировала утечку отключением клапанов коррекции в носовой части корабля.

• После стабилизации орбиты, клапаны в носовой части вновь активировали, но через 40 секунд после этого, капли метана были видны на инженерных камерах в грузовом отсеке. Это также подтвердилось паданием температуры на некоторых датчиках. Из-за этой утечки, автоматика остановила плановые операции на орбите, включая открытие грузового шлюза и тест перезапуска двигателя Raptor. Начали сброс горючего для безопасной утилизации корабля в атмосфере.

- Последняя телеметрия была получена на 46 минуте полёта и на высоте 59км — в зоне максимальных нагрузок.

Что стало причиной утечки? Снова формулировка «наиболее вероятной» причиной стал диффузор в канистре (выделена белой стрелкой) на линии системы автогенного наддува бака с метаном. Сам диффузор необходим для повышения давления и замедления поступающего газа на линии. При этом часть канистры располагается над перегородкой бака (её видно снаружи), а сам диффузор уже внутри.

SpaceX уточнили, что на одной из инженерных камер было видно повреждение канистры, из которой и была утечка. Также примечательно, что эта часть изначально была переделана на Starship V2 (впервые это заметили Raingwatchers на элементах Starship S33).

Данные перед стартом не выявили проблем с этим элементом, но SpaceX удалось реплицировать поломку на тестовом стенде. Сам диффузор переделали, а новую версию дополнительно протестовали под полётными нагрузками и с эксплуатацией в 10 раз выше положенного ресурса. То есть — максимально перестраховались.

Но самой впечатляющей частью этой истории, всё ещё является тот факт, что даже с потерей давления в баке с топливом, Starship S35 смог выйти на нужную орбиту. Ну а проблема с прогаром RVAC происходит по другим причинам из-за полётных условий.

Причиной "быстрой незапланированной разборки" S36 на наземном заправочном тесте - повреждение композитного баллона высокого давления (COPV) с азотом в грузовом отсеке под носовыми баками. Учитывая что корабль был заправлен: жахнуло не слабо.

Тестовую площадку, повреждённую пожаром, как и инфраструктуру рядом, активно чинят и одновременно улучшают (к чему готовились ещё заранее, но взрыв дал повод начать делать это пораньше) и вернут в строй улучшенной только к ноябрю, скорее всего.

Предполётные тесты кораблей - что для назревающего теста, что для нескольких последующих - сейчас проводят прямо на стартовом комплексе сварив для него "переходник" и установив на стартовый стол вместе со съёмными адаптерами топливной инфраструктуры.

Забавно что интерфейс от комбинированного разъёма наколхозили прямо на корабль (это было ожидаемо). Сам интерфейс будут подключать уже к временным линиям на Pad A. Никакого быстрого подключения, будут вручную закручивать фланцы. Так что сам интерфейс на время тестов будет намертво пристыкован к кораблю. Кстати, очень похожий интерфейс и методы установки использовались в ранние годы программы для наземных испытаний. Можно пошутить, что незапланировано вернулись к истокам:

При этом ни улучшение ни производство новых версий и кораблей и ускорителей - версии V3 - не только не прекращалось но и наращивало темп. Недавно начались работы над носовой секцией Starship S46 и элементами ускорителя Super Heavy B19 — это восьмой корабль и второй ускоритель из нового поколения V3 соответственно, при том что "не отстрелянными" остаются ещё два корабля версии V2, полностью собранные, и пара ускорителей.

А нововведений в третьих версиях порядочно - от уменьшения количества решётчатых рулей с четырёх штук до трёх на ускорителе, и переносе на эти же рули точек захвата башней при посадке, до просто тонны нововведений в кораблях: полностью переделали пилоны для системы посадки, расположение пилонов также сместили (необходимо из-за растущих размеров корабля, и увеличение также закладывают на будущее), сильно улучшилось качество установки теплового щита. Судя по носовой части, на «животе» корабля может быть несколько слоёв абляционной защиты вместе с огнеупорным слоем. Видимо, дополнительно перестраховываются в критических местах.

Ключевой вопрос: что из этого в итоге полетит? Часть изделий может быть использована исключительно для наземных тестов (учитывая список изменений). Держим в уме, что часть новых кораблей и ускорителей также уплывёт из Техаса во Флориду для «примерки» на будущей стартовой площадки на LC-39A. Да, новые стартовые площадки под Старшипы тоже активно возводятся.

P.S. - рабочие Старбэйса не унывают. На этот раз на теплозащитной плитке кто-то из них начертил пальцем амогуса...