Хотя корабль Starship компании SpaceX ещё ни разу не взлетел без той или иной неудачи, именно он играет главную роль в планах NASA по возвращению на Луну, а также по покорению Марса. Важную роль в будущих миссиях будет играть дозаправка корабля на орбите. Роль танкера также будет отдана многоразовым Starship. Поэтому испытания по перекачке топлива с борта на борт в космосе станут самыми важными в ближайшие года.
Источник изображений: SpaceX
На днях глава программы NASA «Луна-Марс» Амит Кшатрия (Amit Kshatriya) пролил свет на основные шаги в сфере развития космической дозаправки компанией Starship. Первый небольшой эксперимент был проведён на борту корабля во время третьего тестового запуска Starship на орбитальную высоту 14 марта 2024 года. Криогенное топливо перекачивалось из одного бака в другой в условиях микрогравитации, когда корабль находился в верхней части траектории полёта.
Данные по перекачке ещё анализируются специалистами, но в целом операция признана успешной. На орбите перекачка топлива по массе причин будет очень непростой процедурой. Топливо может располагаться в баках как угодно, вплоть до растекания по стенкам, поэтому, в частности, было решено отказаться от насосов. Переток будет идти за счёт перепада давления в баках, а также благодаря выверенным импульсам специальных ракетных двигателей, которые будут формировать объём топлива в баках. Также будут предусмотрены специальные баки для поддержания нужного давления в топливных баках.
Компании SpaceX предстоит множество экспериментов, чтобы отладить операции с топливом. Значительной помехой процессу перекачки станет выкипание топлива. Чтобы снизить интенсивность выкипания, баки и трубопроводы придётся усиленно теплоизолировать и защищать от вакуума. Выкипание будет вести как к потере топлива, что означает лишние полёты танкеров, так и к повышению давления в баках, а это может нарушить весь процесс подачи топлива из одного бака в другой. Первые эксперименты на орбите помогут лучше понять и оценить эту проблему.
По словам представителя NASA, первый опыт перекачки топлива на орбите с одного корабля Starship на другой состоится в 2025 году. Для этого на орбиту будут подняты два корабля с интервалом в несколько недель. Первый должен будет продержаться там до прилёта заправщика. Затем они автоматически сблизятся «животами» до соединения топливными портами — теми же самыми, через которые топливо закачивается в корабли на стартовой площадке на земле, после чего стартует процесс перекачки горючего.
У компании SpaceX есть опыт автоматического сближения в космосе. Корабли Dragon успешно летают не первый год и стыкуются с МКС. Ту же систему датчиков и программное обеспечение можно использовать на Starship для сближения и стыковки перед заправкой. Но придётся учесть массу новых нюансов, например, топливо может начать плескаться в баках и полёт станет менее предсказуемым.
Дозаправка на орбите выглядит сложной, признают в NASA, но это сразу работа на далёкую перспективу. Возможность дозаправки в космосе позволит заправлять корабли на лунных и марсианских орбитах. Компания Blue Origin, которая также получила контракт NASA на создание лунного посадочного модуля для доставки на её поверхность астронавтов, тоже разрабатывает систему дозаправки в космосе.
Можно не сомневаться, что дозаправка в космосе — это единственный в обозримом будущем механизм для обеспечения дальних и многоразовых полётов Starship. Единственное, что настораживает, это включение дозаправки в миссию «Artemis III» по возвращению американцев на Луну. Задержка с реализацией планов по обеспечению заправки на орбите автоматически задержит миссию по доставке человека на Луну впервые с 1972 года. К тому же, о регулярных полётах Starship речь тоже пока не идёт. Четвёртый тестовый запуск ожидается в конце мая и далеко не факт, что всё пройдёт гладко.