Космический корабль «Starship» освоение Луны и Марса

Космический корабль «Starship» освоение Луны и Марса

Американская компания «SpaceX» разрабатывает космический корабль «Starship» с целью совершения полётов на поверхность планет — Луны и Марса. Двухступенчатое транспортное средство обещает беспрецедентную грузоподъёмность и снижение стоимости полётов благодаря возможности вторичного использования. Конечно же, космическая машина разрабатывается для доставки исследовательских групп на поверхность планет для проведения долгосрочных научных исследований. Для этого предполагается использовать вспомогательную инфраструктуру, которую также намерено построить.

Первые планы на космический корабль «Starship»

Теперь внимание инженеров американской фирмы «SpaceX» сосредоточено на освоении планеты Марс. Предполагается создать относительно краткосрочные возможности для расширения присутствия человечества на Красной планете. Не исключены исследовательские преимущества, обещанные в результате эффективного партнерства между Управлением научных миссий НАСА и компании «SpaceX».

Космический корабль «Starship», как отмечается, способен обеспечить огромный потенциал планетарных исследований, но пока что отсутствует механизм НАСА, позволяющий планетарному сообществу разрабатывать (доставлять) полезные грузы на Луну или Марс.

Программы НАСА «PRISM» (исследования поверхности Луны) и «CLPS» (доставка полезных грузов на Луну) остаются намеченными путями для лунных миссий. НАСА рассчитывают в полной мере использовать преимущества космического корабля «Starship» в рамках полётов к Луне и Марсу, учитывая заметные отличия в плане полезной нагрузки.

Полезные нагрузки здесь намного больше и тяжелее, что устраняет необходимость дорогостоящего уменьшения размера и массы, необходимого для традиционных полезных нагрузок НАСА. Звездолеты, как утверждается, способны доставлять ряд полезных грузов (инструментов) отдельными рейсами.

Кроме того, предполагаемая частота миссий космических кораблей «SpaceX» открывает возможности для более частых полётов, что имеет ряд преимуществ, позволяя развивать науку и расширять участие мирового сообщества в планетарной научной деятельности.

Однако, чтобы извлечь выгоду из таких возможностей, НАСА придётся разработать финансируемую программу, соответствующую подходу к разработке, включая:

  • быстрый график,
  • относительно высокую устойчивость к рискам,
  • высокий коэффициент потенциальной научной ценности.

На что способен космический корабль «Starship»

Оценка возможностей звездолёта важна для понимания того, как и почему этот космический корабль предоставит планетарному научному сообществу беспрецедентные возможности доставки полезной нагрузки на Луну и Марс. Общая архитектура конструкции показана на картинке ниже.

Звездолёт запускается посредством сверхтяжёлой ракеты-носителя «SpaceX». Оригинальное двухступенчатое транспортное средство (первая ступень «Super Heavy» + вторая ступень «Starship») отличается многоразовым действием. Налицо способности доставлять полезные грузы не только на околоземную орбиту, Луну, Марс, но также совершать ряд других миссий, включая полёты на Венеру и к астероидам.

Космический корабль «Starship» освоение Луны и Марса + конфигурация
Предполагаемая схема конфигурации полётов: 1 — ракета-носитель корабля работающая на возврат; 2 – вывод звездолёта на околоземную орбиту; 3 – возвращаемые танкеры заправщики; 4 – заправленный космический корабль «Starship» на пути к Марсу; 5 – заправка звездолёта на Марсе; 6 – возврат машины на Землю

Космический корабль «Starship» призван служить в качестве посадочного модуля для лунных и марсианских миссий человека и роботов. Объём полезной нагрузки и конфигурация — эти параметры адаптированы для конкретных типов миссий. Миссии не исключают транспортировку топлива в космосе, что обеспечивается характеристиками и частотой запусков.

Ракета-носитель запускает звездолёт на околоземную орбиту, где выполняется заправка звездолёта ресурсами CH4 и O2 заправщиками с Земли. Таковые несут лишь топливо в качестве полезной нагрузки и обычно заранее размещаются перед запуском основной полезной нагрузки.

И ракеты-носители, и заправщики возвращаются на стартовую площадку для повторного использования. Заправленный же космический корабль отправляется на Луну или Марс. Заправка топливом на орбите сопровождается явным преимуществом, позволяя транспортировать большие полезные грузы к планетарным пунктам назначения.

Технические характеристики звездолёта Америки

Звездолёт ««Starship»» имеет диаметр 9 метров, длину 50 метров. Корабль способен доставить около 100 метрических тонн полезной нагрузки на поверхность Луны или Марса. Потенциальный груз размещается в передней и задней областях (одна из конфигураций представляет переднюю грузовую секцию вместимостью 1100 м3 и три кормовые грузовые секции, каждая вместимостью 50 м3).

Первоначальные полезные нагрузки потребуют значительной автономии для развертывания и операций, в то время как будущие полезные нагрузки могут использовать надзор экипажа после того, как будет установлено присутствие человека. Космический корабль также способен возвращать экипаж и груз с Луны или Марса на Землю. Возвращаемая масса до 10 тонн, в зависимости от деталей архитектуры заправки топливом.

Космический корабль «Starship» освоение Луны и Марса + конструкция
Звездолёт конструкция машины: 1 – вакуумные двигатели типа «Raptor»; 2 – сосуды высокого давления; 3 – подвижное ребро; 4 – плитки; 5 – стопорное кольцо; 6 – передняя секция; 7, 11 – жидкий кислород; 8 – выдвижные посадочные опоры; 9 – трёхуровневые двигатели «Raptor»; 10 – подруливающее устройство; 12, 13 – жидкий метан; 14 – под батарею «Tesla»; 15 – адаптер полезной нагрузки; 16 – переднее подруливающее устройство

На будущее предполагается, что многие первые звездолёты останутся на поверхности планет, где будут использоваться для различных целей. Например, чтобы вернуть большие полезные нагрузки на Землю. Для этого транспортное средство заправляется топливом, произведенным из местных ресурсов Луны или Марса.

Космическим кораблём «Starship» планируется доставка людей на поверхность Луны и Марса. Конечной целью является развитие самоподдерживающихся городов на Марсе. Текущие планы архитектуры предусматривают запуск нескольких космических кораблей на Марс. Первый набор космических кораблей на Марс американцы запустят без экипажа. Этот набор предназначен для демонстрации возможности успешного запуска с Земли и приземления на Марсе с помощью систем спускаемых аппаратов.

Эти первые беспилотные транспортные средства также дадут возможность доставить значительное количество грузов на поверхность до прибытия человека.

Доставка мобильных роботизированных средств и людей

Характеристика местных ресурсов, предварительное размещение поставок, развитие инфраструктуры и тестирование технологий предполагаются на время первых полётов. Кроме того, такие миссии способны обеспечить доставку мобильных роботизированных средств под использование для проведения планетарных научных исследований либо автономно, либо с помощью телеметрии с высокой задержкой.

Полеты космических кораблей «Starship» с экипажами на Луну или Марс последуют уже вслед за первым набором. В случае с марсианскими миссиями американский план предполагает, что на поверхность прибудут несколько грузовых космических кораблей, которые смогут поддерживать полёты прибывающего персонала. Звездолёты с экипажем обеспечат:

  • носовое пространство объёмом 1100 м3 (для проживания людей),
  • наличие бака жидкого кислорода объёмом 800 м3,
  • наличие бака с метаном объёмом 600 м3.

Оба резервуара имеют первичную конструкцию из нержавеющей стали и поддерживают возможности перепрофилирования позже в качестве герметичных жилых помещений уже на поверхности Луны или Марса.

Космический корабль «Starship» освоение Луны и Марса + полный набор
Полный набор «Старшипов» от звездолётов до заправщиков и доставщиков на орбиту

Первые звездолёты с экипажем обеспечат размещение на борту 10-20 человек и не менее 100 метрических тонн доступной массы груза. Груз — это дополнительное оборудование, необходимое для охраны здоровья и жизнедеятельности человека во время полёта на Луну или Марс.

Текущее планирование миссии космических кораблей «SpaceX» включает намерение доставки оборудования, необходимого для поддержки людей, включая машины:

  • увеличения производства энергии,
  • извлечения воды,
  • производства LOX / метана,
  • подготовки посадочных площадок,
  • радиационной защиты,
  • борьбы с пылью.

Первое время пребывания на Луне и Марсе

Людям придётся жить на звездолёте в течение первых нескольких лет до сооружения мест обитания. Поэтому радиационный риск необходимо оценить и снизить с помощью оборудования, запланированного для поддержки этой начальной инфраструктуры.

Первая волна беспилотных космических кораблей будет перепрофилирована по мере необходимости для поддержки людей на поверхности. Эти транспортные средства станут ценными активами для хранения, жилья, а также в качестве источника очищенных металлических конструкций и ресурсов. Здесь разместятся научно-исследовательские лаборатории.

Космические корабли «Starship» обладают возможностью развёртывать орбитальные аппараты на подходе. Эта способность открывает пути доставки либо относительно больших орбитальных средств, начинённых сложной аппаратурой дистанционного зондирования, либо множество более мелких спутников. Последние могут служить различным целям, включая развитие сетей связи или метеорологии.

Космический корабль «Starship» предназначен для старта с места назначения на планете и возвращения на Землю. Процесс позволяет не только вернуться членам экипажа на Землю, но также доставить беспрецедентное количество лунных и марсианских образцов для научного анализа.

Поскольку возможен возврат десятков тонн полезной нагрузки с поверхности Луны, масса возвращённых образцов из одной миссии превзойдет совокупную общую возвращенную массу всех лунных образцов всех миссий. Многие образцы с большим разнообразием образцов позволят проводить более надёжные с научной точки зрения аналитические исследования в лабораториях Земли.

Заключение

Итак, американская компания «SpaceX» активно разрабатывает космический корабль «Starship» для совершения первоначальных орбитальных полётов. Следующий этап — беспилотные полёты на Луну и начальные испытательные полёты на Марс. Первая марсианская миссия намечена уже в 2022 году, но, скорее всего, будет перенесена на 2024 год. Однако всё упирается в программу финансирования, соответствующую срокам миссии для организации быстрых полётов.


При помощи информации: NASA