Эксперты: теплозащита Starship — «тупик» для быстрого повторного использования

SpaceX успешно провела 13-й испытательный полёт Starship, продемонстрировав важные шаги к многоразовому использованию сверхтяжёлой ракеты. Однако, по мнению ряда экспертов, ключевая проблема — теплозащитный экран — остаётся нерешённой и может помешать достижению главной цели: быстрого и дешёвого повторного использования корабля.

Что произошло

В пятницу SpaceX запустила Starship и, по данным Ars Technica, показала «важные и заслуживающие доверия шаги» к реализации потенциала ракеты. Уже в следующем полёте Starship может выйти на орбиту, начать доставку спутников и, возможно, вернуться к стартовой площадке для «ловли» башней.

Однако, несмотря на прогресс, один ключевой вопрос остаётся открытым — теплозащита. Starship покрыт примерно 18 000 керамических плиток, защищающих корабль при входе в атмосферу. Некоторые эксперты считают, что текущий подход SpaceX может не обеспечить частые и недорогие полёты.

Мнение экспертов

Дэн Раски, бывший инженер NASA, изучавший материалы для теплозащиты почти 40 лет в Исследовательском центре Эймса, заявил Ars Technica: «Текущая система теплозащиты Starship — тупик для всех миссий, требующих полного и быстрого повторного использования». Раски — соавтор материала PICA, используемого для теплозащиты Crew Dragon.

NASA столкнулось с аналогичной проблемой полвека назад при разработке Space Shuttle, который использовал тысячи лёгких керамических плиток. Хотя плитки работали достаточно хорошо, агентству так и не удалось добиться «быстрого» повторного использования: каждая плитка требовала проверок после полёта, что делало повторное использование дорогим и трудоёмким.

У SpaceX есть преимущества перед шаттлом: стальная конструкция Starship выдерживает нагрев до 800°C даже при повреждении плиток, поэтому частичное выгорание, вероятно, допустимо.

Однако, согласно новому анализу Раски и двух других специалистов — бывшего астронавта NASA Чарльза Камарды и Чарльза Миллера, возглавлявшего переходную команду NASA при администрации Трампа, — значительные проблемы для быстрого повторного использования Starship сохраняются.

Признаки повреждений

После 13-го полёта эксперты отметили, что Starship потерял лишь несколько плиток — это хороший результат. Теплозащита выдержала вход в атмосферу, корабль совершил контролируемое снижение и приводнился в Индийском океане.

Однако на кадрах с дронов видны белые полосы на теплозащите, исходящие из стыков между плитками, что указывает на возможное проникновение горячих газов. Также заметны трещины и сколы на плитках.

Теплозащита оказалась достаточной для однократного входа в атмосферу, но следы повреждений означают, что перед следующим запуском потребуется значительная инспекция и ремонт. Иными словами, до «полного и быстрого» повторного использования Starship ещё далеко. «Полное» означает повторное использование и ускорителя, и верхней ступени, а «быстрое» — возвращение корабля в строй за дни или недели, а не месяцы.

SpaceX осознаёт проблему

SpaceX не игнорирует сложность задачи. Илон Маск неоднократно заявлял, что решение проблемы многоразовой теплозащиты — одна из самых трудных задач компании. В феврале в подкасте с Дваркешем Пателем Маск сказал, что многоразовая теплозащита — «самая большая проблема, которая осталась» для Starship. «Если вы хотите приземлить корабль, заправить его и снова лететь, вы не можете проводить трудоёмкую инспекцию 40 000 плиток», — отметил он.

Компания инвестировала в новые составы плиток, стандартизацию форм и активно тестирует различные подходы в ходе испытательных полётов.

Независимые эксперты считают, что подход SpaceX — хороший «инкрементальный» шаг вперёд по сравнению с плитками шаттла, но он основан на том же фундаментальном решении. Поэтому теплозащита Starship, вероятно, подойдёт для развёртывания спутников Starlink следующего поколения, но может не обеспечить высокую частоту запусков — несколько сотен или тысяч в год, — необходимую для крупных поселений на Луне и Марсе, орбитальных дата-центров или космической солнечной энергетики.

NASA не помогает

Эксперты отмечают, что NASA не делало существенных инвестиций в исследования теплозащиты для входа в атмосферу с низкой околоземной орбиты (скорость около Маха 25) уже три десятилетия. Технологии, используемые на Starship, основаны на разработках для Space Shuttle, National Aerospace Plane и X-33. Никто сегодня серьёзно не инвестирует в новые передовые тепловые материалы для орбитального возвращения.

Чарльз Миллер, который в конце 2024 года в рамках работы переходной команды опросил ряд старших чиновников NASA, сообщил, что ему сказали: в базовом исследовательском конвейере ничего нет. Однако нынешние и бывшие исследователи NASA в этой области считают, что есть перспективные решения, которые стоит изучить.

«На основе всего этого мы рекомендовали NASA создать новую инициативу по инвестированию в исследования, разработки и демонстрации теплозащитных систем для скоростей Маха 25», — сказал Миллер. Пока этого не произошло.

Что это значит

Успех 13-го полёта Starship — значительный шаг для SpaceX, но он не снимает главный вопрос: сможет ли корабль летать так часто и дёшево, как задумано. Текущая теплозащита, основанная на керамических плитках, может оказаться недостаточной для быстрого повторного использования. Без новых инвестиций в исследования теплозащиты, в том числе со стороны NASA, эта проблема может остаться нерешённой.