Русская Википедия:Межпланетная транспортная система (SpaceX)
Шаблон:К объединению Шаблон:Ракета Шаблон:External mediaШаблон:Основная статья Межпланетная транспортная система (Шаблон:Lang-en, ITS) — ранняя версия проекта американской частной компании SpaceX по созданию многоразового космического транспорта для доставки людей на Марс, с целью создания там в будущем самоподдерживающейся колонии. С 2018 года проект развивается под новым названием — Starship.
Подробности проекта представлены основателем компании SpaceX Илоном Маском 27 сентября 2016 года на 67-м Международном конгрессе по астронавтике в Гвадалахаре, Мексика.
Основными конструктивными компонентами системы являются возвращаемая ракета-носитель для запуска с Земли, межпланетный космический корабль для транспортировки грузов и людей, а также его танкерная модификация для дозаправки космического корабля на орбите после старта с Земли или после старта с поверхности других крупных небесных тел Солнечной системы.
29 сентября 2017 года в рамках 68-го ежегодного Международного конгресса астронавтики, И. Маск представил обновлённый дизайн системы и её новое кодовое название — BFR. По словам Маска, в будущем этой системой планируют заменить все существующие ракеты и космические корабли компании SpaceX[1].
19 ноября 2018 года Маск объявил в «Твиттере» о переименовании BFR в Starship, но затем пояснил, что Starship («Звёздный корабль») — космический корабль / верхняя ступень, а Super Heavy («Сверхтяжёлый») — ракетный ускоритель, необходимый для преодоления силы притяжения Земли[2].
Ключевые элементы системы
- Многоразовое использование всех компонентов
- Дозаправка на орбите
- Производство топлива на Марсе
- Выбор правильного топлива
Описание
Общая высота транспорта составляет 122 м, стартовая масса — 10 500 т, тяга при запуске — 128 МН. Масса выводимой на низкую околоземную орбиту полезной нагрузки составляет 550 т в одноразовом варианте и 300 т при возвращении ускорителя на стартовую площадку. Все первичные части планировалось выполнить из углепластика[3].
Ракета-носитель
Внешне представляет собой существенно увеличенную версию первой ступени действующей ракеты-носителя Falcon 9.
Высота ускорителя — 77,5 м, диаметр — 12 м, сухая масса составит 275 т[3].
Масса вмещаемого топлива — 6700 т, около 7 % от общего количества будет использовано для возвращения и посадки непосредственно на место запуска. Использование трёх решётчатых рулей обеспечит максимальную точность приземления.
Ракету планировалось оборудовать 42 жидкостными ракетными двигателями Raptor, расположенными по трём окружностям вокруг центрального двигателя (1-6-14-21). Семь двигателей центральной секции могут отклоняться от центральной оси, обеспечивая контроль вектора тяги, остальные двигатели будут закреплены неподвижно. Каждый двигатель будет способен развивать тягу в 3050 кН на уровне моря, с удельным импульсом 334 с. Суммарная тяга двигателей на уровне моря составляет 128 000 кН, в вакууме — 138 000 кН[3].
Планировалось, что ракета может быть использована повторно до 1000 раз.
Межпланетный космический корабль
Корабль был разделён на отдельные секции: в нижней части расположены двигатели и топливные баки, над ними — отсек для груза, в верхней части корабля размещаются пассажиры. На внешней поверхности в отдельных выступающих отсеках расположены механизмы выдвижения посадочных стоек, которые будут использоваться при посадке как на Марсе, так и на Земле.
Высота корабля составляет 49,5 м, максимальный диаметр — 17 метров, сухая масса — 150 т, масса топлива — 1950 т[3].
На корабле планировалось установить 9 двигателей Raptor:
- по окружности — 6 двигателей для максимально эффективной работе в вакууме, с увеличенным соплом (коэффициент расширения сопла — 200), производящие 3500 кН тяги с удельным импульсом 382 с.
- в центре — 3 двигателя со стандартным соплом, которые будут использоваться при посадке[3].
Электроснабжение планировалось обеспечивать двумя раскладывающихся крыльями солнечных батарей, общей производительностью до 200 кВт.
Абляционное теплозащитное покрытие PICA третьего поколения позволяло бы выдерживать высокую температуру при входе в атмосферу Марса, а также в атмосферу Земли на обратном пути[3].
В корабле предполагалось доставлять на НОО до 300 т груза, а на Марс — до 450 т полезного груза (при условии дозагрузки на орбите). В перспективе корабль должен был способен вместить 100 и более пассажиров для полёта на Марс[3].
Межпланетный корабль планировалось использовать для повторных полётов до 12 раз.
Заправщик
Повторяет общую схему конструкции с межпланетным кораблём для снижения стоимости разработки и постройки. Секции для груза и пассажиров предполагалось заменить топливными баками для дозаправки основного корабля на орбите в ходе нескольких повторных запусков.
Отсутствие дополнительного оборудования уменьшает сухую массу заправщика до 90 т, вместимость топлива увеличится до 2500 т. За один раз корабль сможет доставить до 380 т топлива для дозаправки[3].
Ожидалось повторное использование заправщика до 100 раз.
Топливо
Одним из ключевых элементов системы является выбор топлива, в связи с необходимостью его производства используя ресурсы Марса. Это, в сумме с другими факторами (величина топливных баков, стоимость топлива, удобство его в хранении, влияние на повторное использование оборудования) определило выбор криогенной топливной пары жидкий метан (топливо) и жидкий кислород (окислитель) как для ускорителя, так и для корабля. Оба эти компонента можно добывать на Марсе из углекислого газа и воды с помощью реакции Сабатье[3]. Кроме того, возможность использования газообразного метана для создания и поддержания высокого давления в топливных баках и для пневматических приводов различных систем ракеты позволит отказаться от использования сжатого гелия. Также, сжатый метан будет использован в системе ориентации в качестве рабочего газа для набора газовых сопел, что позволит отказаться от использования сжатого азота[4].
Стартовая/посадочная площадка
Изначальный план предусматривал постройку старто-посадочного комплекса в рамках ныне используемого компанией SpaceX комплекса LC-39A на территории Космического центра Кеннеди на мысе Канаверал. В дальнейшем могла потребоваться постройка и других комплексов[4].
Планируемая схема полёта
Ракета-носитель разгоняет закреплённый на ней космический корабль до скорости 8650 км/ч, и после отстыковки возвращается на Землю. После отстыковки от ракеты-носителя, корабль, выполняя роль второй ступени и используя все 9 двигателей, продолжает полёт до достижения парковочной орбиты, и, израсходовав почти всё топливо, дожидается корабля-заправщика. С помощью крана на стартовой площадке корабль-заправщик устанавливается на вернувшуюся ракету-носитель и запускается для стыковки с главным кораблём и его дозаправки. После этого заправщик возвращается на стартовую площадку для повторения процесса. Всего требуется до 5 дозаправок. Полностью заправленный межпланетный корабль совершает импульс вакуумными двигателями в 6 км/с для выхода на быструю, полу-эллиптическую траекториюШаблон:Уточнить к Марсу, после чего последует полёт длительностью в среднем 115 дней. При достижении Марса (скорость подлета 8,5 км/с), корабль максимально использует атмосферу планеты для торможения, после чего, с помощью 3 центральных двигателей, осуществят гашение остаточной скорости в 1-1,5 км/с и вертикальную посадку на поверхность. Максимально испытываемые пассажирами перегрузки составят 4-6 g. После заполнения баков произведённым на Марсе топливом, корабль может стартовать к Земле используя только собственные двигатели, без ракеты-носителя, из-за сравнительно низкой величины второй космической скорости для этой планеты[3].
Стоимость
| Ускоритель | Заправщик | Корабль | |
|---|---|---|---|
| Стоимость производства (в млн. $) | 230 | 130 | 200 |
| Повторное использование (раз) | 1000 | 100 | 12 |
| Запусков в одной миссии | 6 | 5 | 1 |
| Средняя стоимость обслуживания на 1 запуск (в млн. $) | 0,2 | 0,5 | 10 |
| Общая стоимость одной миссии (в млн. $) | 11 | 8 | 43 |
Стоимость топлива — $168 за тонну
Стартовый комплекс — $200 000 за запуск
Общая стоимость миссии — $62 млн.
Доставляемый груз — 450 т.
Стоимость доставки тонны груза на Марс: <$140 000[3] (слайд 41).
Другие миссии
По заявлению разработчиков, корабль может совершить автономную посадку на любой твёрдой поверхности в пределах Солнечной системы. Во время презентации были представлена возможность выполнения миссий корабля на луны Юпитера и Сатурна, к объектам пояса Койпера и облака Оорта, при условии создания дополнительных топливных депо в космосе[4].
Примечания
Шаблон:SpaceX Шаблон:Ракеты-носители тяжёлого и сверхтяжёлого класса
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}
