Иллюстрация художника, изображающая Starship на низкой околоземной орбите.
Вы, наверное, слышали о планах SpaceX использовать свой гигантский новый корабль Starship для высадки людей на Луну и Марс, отправки многочисленных спутников Starlink или больших телескопов в космос или, возможно, даже в качестве высокоскоростного транспорта точка-точка для перевозки оборудования или людей по планете Земля.
Есть еще одно приложение для архитектуры Starship SpaceX, которое компания изучает, и НАСА готово помочь своими экспертными знаниями. Хотя технология все еще находится на начальном этапе развития, результатом усилий может стать перепрофилирование Starship в коммерческую космическую станцию, в чем НАСА проявляет большой интерес, поскольку нет планов по созданию государственной исследовательской лаборатории на низкой околоземной орбите после вывода из эксплуатации Международной космической станции после 2030 года.
Космическое агентство объявило в прошлом месяце о новом раунде соглашений с семью коммерческими компаниями, включая SpaceX. Программа сотрудничества в области коммерческих космических возможностей (CCSC) - это попытка, направленная на продвижение разработки частным сектором новых продуктов и услуг, которые могут быть доступны заказчикам, включая НАСА, примерно через пять—семь лет.
Это отдельно от финансируемых соглашений, подписанных НАСА в 2021 году с тремя отраслевыми командами во главе с Nanoracks, Blue Origin и Northrop Grumman, каждая из которых работает над собственными концепциями коммерческой космической станции. Еще одна компания, Axiom Space, заключила контракт с НАСА на разработку коммерческого модуля, который будет добавлен к Международной космической станции, с целью в конечном итоге использовать его в качестве центрального элемента для частного комплекса на низкой околоземной орбите.
НАСА отклонило заявку SpaceX на финансирование соглашения о разработке космической станции в 2021 году, выразив обеспокоенность по поводу планов SpaceX по масштабированию своей системы жизнеобеспечения для обеспечения длительных миссий и плана SpaceX по созданию единого стыковочного узла, среди прочих вопросов. Космическое агентство не предоставляет никакого финансирования для новых усилий CCSC, которые включают концепцию космической станции Starship, но правительство поддержит отрасль техническими знаниями, включая экспертные оценки, имеющийся опыт, технологии и данные.
Помимо соглашения SpaceX, НАСА заявило, что окажет нефинансовую поддержку инициативе Blue Origin по разработке космического корабля с экипажем для орбитальных миссий, который будет запускаться на ракете New Glenn компании. Агентство также поддерживает разработку Northrop Grumman исследовательской платформы, ориентированной на присутствие людей, на низкой околоземной орбите для работы рядом с планируемой компанией космической станцией.
Другими компаниями, выбранными НАСА для заключения нефинансируемых соглашений, были: предложение Sierra Space о версии космического корабля Dream Chaser с экипажем, концепция Vast для частной космической станции, план ThinkOrbital по разработке технологий сварки, резки, контроля и аддитивного производства для строительных работ в космосе и Special Aerospace Services для совместной работы над автономным маневрирующим устройством, которое поможет или потенциально заменит космонавтов, работающих вне космической станции.
Несмотря на отсутствие финансирования НАСА, в новом объявлении о сотрудничестве с SpaceX изложено — по крайней мере, в общих чертах — одно из направлений, в котором SpaceX, возможно, захочет использовать Starship. НАСА заявило, что будет работать с SpaceX над «интегрированной архитектурой низкой околоземной орбиты», которая включает в себя транспортное средство Starship и другие программы SpaceX, включая капсулу экипажа Dragon и широкополосную сеть Starlink.
«Эта архитектура включает Starship в качестве транспортного средства и элемента назначения в космосе на низкой околоземной орбите, поддерживаемого Super Heavy, Dragon и Starlink, а также составные возможности, включая транспортировку экипажа и грузов, связь, оперативную и наземную поддержку», - сказали в НАСА.
Пока еще только первые шаги
Программа SpaceX Starship продвигается вперед в основном за счет частного финансирования в миллиарды долларов. Ракета спроектирована так, чтобы в конечном итоге ее можно было полностью и быстро использовать повторно, с 33-двигательной разгонной ступенью под названием Super Heavy и разгонной ступенью, известной просто как Starship, для выхода на орбиту. Оказавшись в космосе, Starship сможет перевозить полезную нагрузку до 150 метрических тонн или заправляться топливом с помощью транспортного средства—заправщика — также основанного на конструкции Starship - для экспедиций в более отдаленные пункты назначения, такие как Луна или Марс.
Орбитальный Starship изготовлен из нержавеющей стали и имеет размеры около 164 футов (50 метров) в высоту при диаметре 29,5 футов (9 метров), что шире, чем фюзеляж гигантского реактивного самолета Boeing 747. Прежде чем SpaceX сможет перейти к демонстрации дозаправки на орбите, лунного модуля Starship или возможной космической станции на базе Starship, компании необходимо вывести ракету на орбиту. Первый полномасштабный испытательный полет в апреле не привел к выходу в космос, но представители SpaceX были довольны извлеченными уроками и готовятся к другому испытательному полету, в ходе которого будет предпринята попытка достичь околоорбитальной скорости позже в этом году.
Ракету Starship от SpaceX можно увидеть в преддверии ее комплексных летных испытаний в апреле.SpaceX
НАСА опубликовало более подробную информацию о концепции космической станции SpaceX в документе по выбору источника, опубликованном через несколько недель после первоначального объявления о соглашениях о сотрудничестве 15 июня. Что все еще неясно, так это то, рассматривает ли SpaceX идеи по превращению всего внутреннего объема Starship в герметичную среду обитания для людей, что потребует значительных достижений в производстве и сборке на орбите, чтобы превратить пустые топливные баки в дом для астронавтов, исследователей или космических туристов.
С другой стороны, кабина экипажа Starship — и без того просторная — может в конечном итоге обеспечить длительное пребывание на низкой околоземной орбите с помощью подходящей системы жизнеобеспечения. Аппарат также может быть оснащен внешними монтажными площадками для экспериментов без давления.
В заявлении о выборе источника Фил Макалистер, возглавляющий подразделение коммерческих космических полетов НАСА, написал, что предложение SpaceX предоставит возможности для удовлетворения потребностей НАСА в коммерческой космической станции после вывода из эксплуатации МКС.
«Предлагаемые возможности Starship с точки зрения размера и сниженной стоимости могут оказать далеко идущее влияние на устойчивое развитие экономики LEO (низкой околоземной орбиты)», - написал Макалистер.
SpaceX часто представляла Starship в качестве решения для транспортировки в дальний космос. В 2021 году НАСА заключило с SpaceX контракт на сумму 2,9 миллиарда долларов на разработку варианта ракеты Starship в качестве посадочного модуля для людей для программы Artemis по возвращению людей на поверхность Луны. С тех пор НАСА заключило с SpaceX контракт на постройку и полет посадочного модуля для второй миссии экипажа Artemis. Starship также соответствует видению Илона Маска по созданию человеческого поселения на Марсе.
Также SpaceX продала Starship как транспортное средство, которое в конечном итоге могло бы обеспечить глобальные перелеты из точки в точку для людей и грузов между пунктами назначения в противоположных концах света.
Теперь SpaceX предложила НАСА план по превращению Starship в коммерческую космическую станцию. «Starship может существенно повлиять на перевозку экипажа и грузов и сам может стать крупным коммерческим пунктом назначения LEO», - написал Макалистер в заявлении о выборе источника.
«Повышение уверенности - это план компании по самофинансированию разработки Starship за счет своих предприятий по запуску и спутников», - написал Макалистер в разделе, посвященном бизнес-подходу SpaceX к созданию космической станции Starship. «Единственными недостатками предложения было отсутствие графика развертывания его новых возможностей и участие НАСА в его ... основные этапы. В целом сильные стороны перевешивают слабые».
Что касается технических аспектов, НАСА заявило, что план SpaceX имеет сильные стороны в использовании существующих систем, продемонстрированной технической компетентности и низкой зависимости от других компаний или организаций. Но Макалистер написал, что в предложении SpaceX не хватает подробностей о концепции и информации о технических рисках или графике использования Starship для транспортировки экипажа на низкую околоземную орбиту или в качестве орбитальной космической станции в течение следующих пяти-семи лет, что является одной из целей НАСА, определяющих соглашения о сотрудничестве в коммерческом космосе.
Тем не менее, НАСА не вносит никаких изменений в игру с этой программой, и агентство определило, что технические преимущества также перевешивают недостатки предложения.
Это предлагается не в первый раз
Перепрофилирование ракеты в космическую станцию - идея не новая. Если смотреть на это оптимистично, то это способ по сути получить «бесплатную» космическую станцию путем переработки большой конструкции, которая в противном случае была бы уничтожена, во что-то полезное. Но идея сопряжена с большими препятствиями.
В 1960-х годах инженерам НАСА пришла в голову идея создания того, что могло бы стать первой в мире космической станцией, созданной путем преобразования верхней ступени S-IVB ракеты Saturn IB в мастерскую под давлением. Концепция предполагала бы два запуска Saturn IB с интервалом в день, один с экипажем космического корабля Apollo, а другой без астронавтов.
Экипаж Apollo установил бы оборудование и ввел атмосферу, поддерживающую жизнедеятельность, в резервуар для водорода S-IVB, чтобы они могли жить и работать внутри. Эта концепция была известна как «мокрая мастерская», потому что она использовалась в «мокром» запуске с жидким водородным топливом в баке.
В 1969 году, всего через несколько дней после посадки «Аполлона-11» на Луну, НАСА решило пойти в другом направлении. Это решение привело к созданию космической станции Skylab, известной как «сухая мастерская», потому что она была построена на верхней ступени S-IVB, которая стартовала без топлива на ракете Saturn V в 1973 году. Три экипажа НАСА жили и работали на Skylab.
Титульный лист отчета Института космических исследований за 1985 год с иллюстрацией космического челнока, пристыкованного к космической станции, сделан из перепрофилированных топливных баков шаттла.Институт космических исследований
НАСА и его подрядчики также изучали возможность использования внешнего бака космического челнока в качестве краеугольного камня орбитальной космической станции. Инженеры Martin Marietta, первоначального разработчика топливного бака для шаттла, оценили способы преобразования бака в орбитальную платформу, оснащенную солнечными батареями и прикрепляемыми модулями для экспериментов или полезной нагрузки. Самые амбициозные концепции предполагали использование внутреннего пространства танка в качестве орбитального склада топлива или большого помещения для экипажа диаметром 27,5 футов (8,4 метра) - идеи, изложенные в отчете Института космических исследований за 1985 год, группы, основанной дальновидным физиком Джерардом О'Нилом.
Но space shuttle так и не оправдал обещанных низких затрат и высокого темпа запусков, а внешний бак так и не был использован после того, как его выбрасывали после каждого запуска шаттла.
Базирующаяся в Хьюстоне компания Nanoracks также работает над технологией, которая в конечном итоге может быть применена для преобразования отработавших ступеней ракеты в орбитальную космическую станцию. Nanoracks сотрудничает с Maxar и United Launch Alliance в разработке некоторых технологий на ранней стадии в этой области. Одной из недавних вех стала мелкомасштабная демонстрация в космосе в прошлом году, чтобы доказать, что робот может резать металл в условиях микрогравитации, используя образец материала размером в несколько дюймов, который был типичным для баков разгонного блока Centaur, который летает на ракете ULA Atlas V.
