Морской старт для Starship: платформы Фобос и Деймос

На прошлой неделе американский регулятор FAA выпустил в целом положительное заключение на орбитальные запуски SpaceX по программе Starship/Super Heavy с Бока-Чика, но с необходимостью соблюдения ряда экологических требований. Проект заключения будет доступен в открытом доступе еще месяц, по нему должно состояться два открытых слушания. Тем не менее, есть большая вероятность, что первый орбитальный тестовый полёт связки SpaceX Starship/Super Heavy может состояться до конца этого года. Пока же интересно ознакомиться с перспективами использования для этих целей морских платформ.

Напомним, что информация о приобретении SpaceX двух морских буровых платформ для переоборудования в плавучие космодромы для кораблей Starship появилась ещё в январе 2021 г. Компания назвала их Фобос и Деймос — по именам двух спутников Марса. Морской старт сверхтяжелой ракеты-носителя Starship планируется использовать для частых стартов при необходимости многократных заправок или сбора на околоземной орбите кораблей миссий на Луну и Марс, а также для перспективной суборбитальной транспортной системы Earth to Earth. Проект пока находится на начальном этапе, остается много вопросов по составу комплекса, возможностям, да и самому внешнему виду, - официальных изображений морских космодромов от SpaceX нет, в сети гуляют лишь рендеринги энтузиастов.

Для чего планируется использовать платформы

Если говорить об основной цели всей программы Starship – миссии на Марс, а с недавних пор и на Луну, то в последнем случае потребуется по меньшей мере четыре старта на низкую околоземную орбиту. А миссия к Марсу потребует минимум пяти стартов корабля в варианте танкера. С учетом того, что SpaceX планирует отправить сразу несколько Starship во время одного межпланетного стартового окна, это потребует десятков миссий на околоземную орбиту. Такой темп пусков смогут обеспечить только дополнительные пусковые платформы, которые значительно разгрузят текущую стартовую площадку SpaceX в Бока-Чика и (в перспективе) на мысе Канаверал.

При этом, удаленность от побережья морских платформ в пределах нескольких миль снизит уровень шума до приемлемого (жители Бока-Чика уже жалуются на шум, выбитые стекла, облака пыли и копоти, приносимые в их сторону ветром после некоторых неудачных запусков прототипов Starship, что уж говорить о запуске полноценных ракет-носителей с кратно большим числом двигателей). Относительная удаленность от крупных населенных пунктов также позволит смягчить последствия звуковых ударных волн посадки как самого Starship, так и возвращаемых первых ступеней Super Heavy.

После взлета Starship полетит дальше, а Super Heavy будет возвращаться на стартовую площадку вертикально, также как это делают сегодня ускорители Falcon Heavy и Falcon 9. Для приземления ускорителей последнего, кстати, SpaceX уже использует два беспилотных судна с площадками 100х53 м.

Еще большее число с морских стартовых платформ потребуется для осуществления не менее амбициозного транспортного проекта Earth to Earth, презентованного Илоном Маском еще в 2017 г. С помощью вывода Starship на суборбитальную траекторию можно будет совершать баллистические броски с пассажирами на борту на трансконтинентальные расстояния в пределах 30-60 мин. Здесь двумя морскими платформами уже не обойдется – изначально планировалось разместить их большое число возле крупнейших прибрежных мегаполисов планеты для запусков «точка-точка», к примеру «Нью-Йорк-Токио» или «Лондон-Гонконг» и т.д. И хотя для таких стартов предполагалось использовать Super Heavy, то сейчас речь идет уже об одноступенчатом варианте корабля Starship с дополнительными двигателями (2-4) и трансконтинентальной дальности перелетов до 10 тыс. км на пиковой скорости до 25 тыс. км/ч. В апреле 2021 г. президент SpaceX Гвинн Шотвелл отметила, что в компании ожидают начала таких суборбитальных полетов уже через пять лет.

Стоит напомнить, что Илон Маск не единственный, кто работает над суборбитальной транспортной системой. Virgin Galactic Ричарда Брэнсона также вынашивает планы по суборбитальным путешествиям вокруг Земли. А год назад компания заключила с NASA соответствующее соглашение. Но представленный в марте 2021 г. SpaceShipIII пока является усовершенствованной версией предшественника и предназначен лишь для кратковременного пребывания в условиях невесомости.

Идея не нова – давно известны планы Пентагона по развертыванию системы быстрого глобального удара (Prompt Global Strike, PGS), когда с использованием баллистических ракет можно за десятки минут доставить конвенционные (неядерные) боеприпасы в любую точку мира. Аналогичный принцип был положен в основу советского комплекса на базе стратегической ракеты Р-36 орб/8К69 (орбитальная), стоящей на вооружении в 1960-80х гг. и дислоцировавшейся на Байконуре (сняты с вооружения после подписания ОСН-2). За счет вывода головной части на орбиту создавалась возможность подхода с любого направления к целям, расположенным в любой точке земного шара.

Доработка морских платформ под нужды SpaceX

Две морские буровые полупогруженные платформы с размерами основной площадки 73х78 м были куплены по цене металлолома за $3,5 млн каждая еще в июле 2020 г. у банкротившейся Valaris (их строительство обошлось компании в 2008-2009 гг. в $312 (Ensco 8500) и $338 млн (Ensco 8501) соответственно). Интересно также отметить, что Valaris еще в апреле 2020 г. списала активы на общую сумму в $2,55 млрд, снизив стоимость 6 буровых платформ до цены металлолома. В их числе были и Ensco 8500 с Ensco 8501. На решение SpaceX, очевидно, повлияло и то, что Valaris содержал обе платформы в Браунсвиле (Техас), что в непосредственной близости от Бока-Чика. По поводу судьбы остальных 4х платформ Valaris пока информации нет, как и не обозначены планы SpaceX. Но кажется вполне вероятным также и их приобретение, поскольку развертывание транспортной системы Earth-to-Earth двумя морскими платформами явно не ограничится, требуя присутствия их вблизи крупнейших прибрежных мегаполисов планеты (Токио, Сингапур, Нью-Йорк, Лондон, Дубай, Сидней и т.д.).

Две платформы были куплены Lone Star Mineral Development LLC, впоследствии оказавшейся дочерней структурой SpaceX. Обе платформы потребуют демонтажа оборудования, а также значительной доработки для поддержки операций заправки топливом, стыковки полезной нагрузки, запуска и посадки Starship. Учитывая объем требуемых работ, вероятно, они войдут в строй только в 2022 г., уже после первых орбитальных полетов Starship, которые ожидаются до конца 2021 г.

Общая компоновка морских платформ SpaceX может быть следующей: большая мачта обслуживания с интегрированным краном, делящая стартовый стол на две половины – для Starship и Super Heavy. При возвратной посадке первой ступени Super Heavy планируется использовать два больших верхних захвата, которые, закрываясь, будут подхватывать под решетчатые рули приземляющуюся первую ступень. Они будут полностью унифицированы с такими же устройствами на двух стартовых площадках строящегося сейчас Orbital Launch Site (OLS) в Бока-Чика. Очевидно, также будет садится и сам Starship, хотя официальных изображений и видео от самой SpaceX пока нет, — доступны лишь рендеринги энтузиастов.

Также не совсем понятно, как сверхтяжелая ракета-носитель в собранном виде будет удерживаться на морской платформе – речь все-таки идет о многоразовой двухступенчатой связке Super Heavy + Starship, а это 120 м в высоту при диаметре 9 м и общей стартовой массе в 5000 т. На «Морском старте», к примеру, этот вопрос решался с помощью стрелы-установщика, на котором ракета Зенит-3SL с полезной нагрузкой сначала собирались горизонтально, а потом вертикализировались на стартовом столе. Но там речь шла о ракете-носителе среднего класса (высота 59,6 м, диаметр 3,9 м и стартовая масса около 462 т, при сравнимых размерах стартовой площадки 78х63 м), а здесь мы говорим о чем-то титаническом, превышающем своими размерами Saturn-V.

Вероятнее всего сначала вертикально краном, интегрированным в причальную башню морской платформы, будет устанавливаться пустые Super Heavy (сухая масса 180 т) и Starship (120 т), а потом уже они будут последовательно заправляться топливом (3300 т и 1200 т соответственно). Либо приземлившийся Super Heavy будет снова заправлен, а на него краном будет устанавливаться уже заправленный Starship (1320 т). При пассажирских пусках Earth-to-Earth одного Starship задача существенно упрощается.

Есть еще один аргумент в пользу использования морских платформ только для стартов Starship, без Super Heavy. Дело в том, что общий вес оборудования, который может устанавливаться на морских платформах серии Ensco 8500 не превышает 8000 т. То есть на массивную башню обслуживания с краном и прочее вспомогательное оборудование с случае старта связки Super Heavy – Starship остается 3000 т, что может оказаться просто недостаточным. Сомнения вызывает и возможность размещения столь высокой и массивной башни обслуживания (высота явно больше 120 м) на платформе размерами 73х78 м – как в этом случае обеспечивать остойчивость в горизонтальной плоскости? На куда более устойчивом, с низким центром масс «Морском старте» в проект был заложен вертикальный крен платформы не более 0,8° (и это без массивной башни обслуживания, опускающаяся стрела-установщик весила 120 т). Поэтому пока нет официальных детализированных изображений даже концепта от самой SpaceX, все рассуждения по внешнему облику и составу ракетно-космического комплекса стоит признать спекулятивными.

Конкуренция с «Морским стартом»?

Конечно, Starship будет не первой ракетой-носителем, стартующим с морской платформы. Компания и одноименный проект Sea Launch, которые теперь принадлежит российской S7 Space, совершили до прекращения использования «Зенитов» в общей сложности 36 пусков (из них 3 – неудачные), выведя на орбиту более 150 т полезной нагрузки. Кроме того, в июне 2019 г. Китай запустил в качестве эксперимента ракету-носитель Chang Zheng 11 (CZ-11H) со специально оборудованного корабля-платформы в Желтом море. Это легкая четырехступенчатая твердотопливная ракета высотой 20,8 м, диаметром 2 м и стартовым весов в 58 т. «Да, направление правильное, но Zenit на порядок меньше системы Starship и не возвращается/приземляется» - прореагировал Илон Маск в своем Twitter на комментарий пользователя, отметившего схожесть с «Морским стартом».

Естественно, возникает вопрос, насколько жизнеспособна концепция морского старта для Starship, если надежды на вроде бы аналогичный проект международного консорциума Sea Launch не оправдались. В защиту «Морского старта» все же нужно сказать, что из 36 запусков лишь 3 оказались неудачными. Проект был вполне успешен, но последняя авария, связанная со взрывом ракеты-носителя над стартовым столом и потерей полезной нагрузки — особенно надолго отбила желание у потенциальных заказчиков. После этого проект уже не восстановился, критическую точку поставила зависимость от совместного российско-украинского проекта ракеты-носителя «Зенит», продолжение использования которого в условиях нарастания внешнеполитической конфронтации после 2014 г., оказалось невозможным.

После продажи комплекса российской S7 Space и перегонке его в дальневосточный порт Славянка, ведется работа по изучению возможностей его восстановления и модернизации для дальнейшего использования уже с новым российским средним ракетой-носителем «Союз-7» — адаптированной под автоматический морской старт базовой версии «Союз-5» (за счет старта с экватора его грузоподъемность увеличится с 17 до 22-23 т). Летом 2020 г. вице-премьер Юрий Борисов сообщал, что «Морской старт» сможет начать использовать ракету «Союз-7» уже в 2023-2024 гг. Также поступала информация, что в 2019 г. центр разработок S7 приступил к созданию легкого ракеты-носителя с возвращаемой первой ступенью (масса РК около 65 тонн, высота 30 м).

В любом случае, даже в случае успешной разработки новых ракет-носителей для «Морского старта», планируемый темп запусков с плавучего космодрома не будет высоким (в одном из своих интервью 2018 г. тогдашний директор S7 Space Сергей Сопов говорил о 4-6 пусках в год). При этом проект Илона Маска с планами по Лунной миссии уже в 2024 г. и проведение до 2030 г. миссии на Марс потребуют интенсивности запусков на порядок выше.

Можно сказать, что оба этих проекта пусть и идентичны на первый взгляд, но разные по сути. Если «Морской старт» заточен под максимальную энергетическую эффективность до 10 пусков в год за счет точки старта в экваториальных водах (в итоге средний Зенит-3SL на ГСО забрасывает практически столько же, что и тяжелый «Протон» с куда более северного Байконура), то задачи морских космодромов SpaceX – ритмично осуществлять многочисленные запуски либо «легких» одноступенчатых Starship для работы транспортной системы Earth-to-Earth, либо двухступенчатых вариантов уже с Super Heavy для подготовки и выполнения космических миссий (а это уже десятки, если не сотни запусков), — и все это в непосредственной близости от берега (в пределах нескольких миль) для снижения шума и избегания потенциального ущерба при авариях.

Поэтому у морских платформ Илона Маска в следующие 5-10 лет вопросов со стартовыми нагрузками точно не возникнет, а вот перспективы «Морского старта» пока остаются туманными. Но пока даже внешний вид морских космодромов SpaceX остается загадкой, не ясны технические возможности и состав комплекса – в сети гуляют лишь изображения и видео от энтузиастов и фанатов Илона Маска. Представляется маловероятным, что в следующем году с них будут осуществлены первые старты, скорее всего сроки снова сместятся «в право».