У SpaceX и NASA большие проблемы...

В четверг, 11 июля, NASA и SpaceX столкнулись с проблемами во время запуска миссии к Юпитеру. В то же время у новейшей европейской ракеты был насыщенный событиями первый полёт.

Для ведущих американских компаний, занимающихся космическими исследованиями, этот инцидент произошёл в самое неподходящее время.

На ракете SpaceX Falcon 9 произошёл сбой в разгонном блоке. Позже компания подтвердила, что это привело к полной потере полезной нагрузки миссии — 20 собственных спутников Starlink.

Эта история удивительна, потому что система Falcon 9, на которой летала эта ракета, известна своей надёжностью. За почти 8 лет было выполнено 364 полёта без каких-либо проблем с доставкой полезной нагрузки.

Несмотря на несколько аварий и опрокидываний ракет-носителей, многоразовая ступень транспортного средства снова безупречно выполнила свою последнюю миссию, совершив посадку на воду.

SpaceX отметила, что это их 70-я миссия в этом году, что является беспрецедентной частотой запусков. В 2023 году ракетная система Falcon произвела в общей сложности 96 запусков.

Единственная ракета, с которой можно провести сравнение, — это российский вариант Союз-У, который совершил 786 полётов. Эта система считалась очень надёжной с вероятностью успеха 97,3%.

Союз-У совершил 786 полётов - надёжность 97,3%

При запуске вакуумного двигателя Merlin на верхней ступени произошла утечка жидкого кислорода. В результате в начале перехода к выведению на орбиту была зафиксирована аномалия через 4 минуты и 7 секунд после старта.

Эта штука, похожая на пакет из алюминиевой фольги, называется радиационным барьером. Он защищает чувствительные компоненты двигателя от теплового излучения, исходящего от сопла двигателя и от солнца, а также предотвращает замерзание жидкого керосина.

Однако под этим барьером образуются клубы дыма, когда двигатель выпускает различные газы. Затем мы начинаем замечать, что из Merlin вытекает много материала. Двигатель быстро превращается в необычное скопление кристалликов льда, которые образуются, а затем отпадают и разлетаются выхлопными газами двигателя.

Это очень интересно наблюдать, и, похоже, всё это не оказало большого влияния на первичный режим работы двигателя верхней ступени. Он продолжал работать правильно к концу прямой трансляции SpaceX.

Однако при втором запуске разгонного блока всё пошло не так: двигатель не смог снова включиться, а аппарат не смог выйти на круговую орбиту.

Это означает, что самая нижняя точка или часть полета по овальной траектории находилась всего в 135 километрах над поверхностью Земли, что составляет менее половины от запланированной высоты.

Однако аппарату удалось активировать 20 спутников Starlink. В это время сопротивление атмосферы начнёт тянуть спутники вниз, к поверхности Земли. Каждый раз, когда спутники проходят через эту зону, они теряют примерно 5 км высоты.

Преимущество этой ситуации заключается в том, что теперь у SpaceX есть возможность провести эксперименты с двигательной установкой Starlink. Илон Маск обновил программное обеспечение спутника, чтобы запустить ионные двигатели на скорости, эквивалентной варп-9.

Любителям научной фантастики хорошо знаком принцип путешествия быстрее скорости света с помощью двигателя искривления (Warp drive). Подобный двигатель и его разновидности (Варп-двигатель, Трансварп и т.п) используется во вселенной “Звёздного пути” для исследования космоса быстрее скорости света. Фактически, этот сериал стал прародителем идеи создания такого двигателя в реальности.

В 1994 году физик-теоретик Мигель Алькубьерре, оперируя уравнениями гравитационного поля Эйнштейна-Гильберта, разработал математическую модель движения быстрее скорости света, которая не нарушает физических принципов и постулатов современных теорий (в особенности, уравнений Эйнштейна).

В отличие от эпизода в«Стар треке» это, вероятно, не сработает, но попробовать стоит: двигатели спутника должны быстрее подниматься на орбиту, а затем атмосферное сопротивление потянет их вниз или они сгорят.

Ирония ионных двигателей заключается в том, что они обладают очень низкой тягой, несмотря на своё название. Их настоящая задача — мягко толкать спутник, пока он не достигнет своей орбитальной скорости. Таким образом, эта операция была просто отсрочкой неизбежной гибели спутника.

Однако это, вероятно, дало SpaceX очень полезный стресс-тест на то, на что способны эти двигатели, когда они работают на пределе своих возможностей.

В любом случае, спутники, скорее всего, войдут в атмосферу без проблем. Мы уже видели, как это происходило раньше, в феврале 2022 года, когда группа из 49 спутников Starlink попала в геомагнитную бурю и была выведена из строя. Это привело к тому, что они упали обратно на Землю, полностью сгорев.

Однако возникает серьёзная проблема: Falcon 9 остаётся на земле до тех пор, пока SpaceX не определит причину неполадки. Специалисты должны выявить проблему, найти решение и отправить отчёт в Федеральное управление гражданской авиации (FAA). Только после этого ракета сможет снова отправиться в полёт.

Обычно это не вызывает особых трудностей, но в данном случае на Falcon 9 запланирован ряд критически важных миссий, которые требуют быстрого завершения.

У нас есть важная задача: пополнить запасы на Международной космической станции с помощью космического корабля Signis. Запуск этого корабля запланирован на начало августа.

Затем состоится девятая миссия с экипажем, в которой примут участие четыре астронавта. Они отправятся на космическую станцию на ракете-носителе Falcon 9 и космическом корабле Dragon. Запуск запланирован на середину августа.

А перед этим, 31 июля, состоялся запуск новой миссии под названием «Полярный рассвет». Цель этой миссии — проверить возможности ракеты Falcon 9 и космического корабля Dragon.

Вряд ли какие-либо из этих полётов состоятся до тех пор, пока Falcon 9 не будет восстановлен и не подтвердит свою надёжность. Однако это может произойти очень быстро, если SpaceX сможет чётко объяснить проблему, устранить её и затем восстановить полёты с частотой один или три запуска в неделю. Сейчас это не так важно.