„Kalbant apie dydį ir reginį, kosmoso amžiaus viršūnė praėjo 1973 m., kai buvo atliktas paskutinis Saturn V raketos skrydis, nuskraidęs Apollo astronautus į Mėnulį. Aukštesnis už Laisvės statulą, Saturn V galėjo vilkti 140 tonų į orbitą. Jo pirmasis skrydis 1967 m. išprovokavo Walterį Cronkiteą, amerikiečių žinių vedėją, pranešantį toli nuo stendo, sušukti: „Dieve, mūsų pastatas čia dreba!“, kai aplink jį krito lubų plytelės. Po pusės amžiaus, nuo to laiko niekas iš tokio galingo nepasiekė orbitos.
Netoli Boca Chica, Teksaso kaimelio, esančio už poros mylių nuo Meksikos sienos, Elono Musko įkurta raketų gamybos įmonė „SpaceX“ kuria mašiną, kuri, tikimasi, tai pakeis. Pagamintas iš blizgančio nerūdijančio plieno, jo nosis papuošta pelekais ir dešimčia metrų aukštesnė už net Saturn V, Starship atrodo, kaip kažkas iš šeštojo dešimtmečio mokslinės fantastikos žurnalo viršelio.
Planuojama jo naudingoji apkrova iki 150 tonų reiškia, kad penki „Starship“ skrydžiai į kosmosą galėtų nunešti daugiau daiktų, nei 2021 m. 135 raketomis pavyko likusiam pasauliui. Jo viršutinėje pakopoje yra didesnis tūris su atmosferos slėgii, nei Tarptautinėje kosminėje stotyje, kurios statymas užtruko dešimtmetį, dešimtis paleidimų ir galbūt 100 mlrd. dolerių.
Tačiau svarbu ne tik dydis. Kai „Saturn V“ pakilo siųsti žmonių į Mėnulį, vienintelė dalis iš 2800 tonų aparatūros, kuri grįžo, buvo ankšta penkių tonų kapsulė, kurioje buvo trys vyrai. Kiekviena nauja misija reiškė naują „Saturn V“. Su Starship sugrįš visa aparatinė įranga: masinis pastiprinimo etapas beveik iš karto, antrasis, orbitinis etapas, įvykdžius bet kokią misiją, kuriai buvo išsiųstas.
Vasario 10 d. vykusiame spaudos renginyje, skirtame parodyti surinktą raketą, J. Muskas pakartojo savo „SpaceX“ įkūrimo priežastis: nusipirkti žmonijai draudimą nuo egzistencinės rizikos, įkuriant koloniją Marse. Starship skirtas gabenti milijonus tonų atsargų, kurių, jo nuomone, reikia šiam darbui – maždaug 100 kartų didesnę masę, nei buvo paleista nuo kosminio amžiaus pradžios. Tuo tikslu ji sukurta taip, kad būtų ne tik didžiausia kada nors pastatyta raketa, bet ir pati pigiausia.
Esamos raketos kainuoja nuo dešimčių iki šimtų milijonų dolerių už vieną paleidimą (šiandieniais pinigais „Saturn V“ galėjo kainuoti daugiau nei 1 mlrd. dolerių). Nepaisant „Starship“ dydžio, „SpaceX“ tikisi jį sumažinti iki mažiausiai kelių milijonų.
Marso kolonijos, jei jos kada nors ateis, lieka toli. Tačiau precedento neturintis „Starship“ dydžio ir taupumo derinys gali pakreipti ir kosmoso verslo ekonomiką arčiau Žemės. Pramonė, įpratusi skusti gramus masės ir sudėti sudėtingus krovinius į mažas krovinių vietas, šie apribojimai bus panaikinti. Kai kurie mokslininkai jau įsivaizduoja ekstravagantiškas kosmines misijas, kurios galėtų visiškai išnaudoti didžiulį raketos pajėgumą. NASA ketina jį panaudoti astronautams išlaipinti Mėnulyje; Amerikos kariai taip pat žiūri į tai. O „Starship“ yra gyvybiškai svarbus pačios „SpaceX“ ateičiai, „SpaceX“, kuri neseniai buvo įvertinta daugiau, nei 100 mlrd. dolerių.
Bet pirmiausia raketa turi skristi. Viršutinės Starship pakopos bandomųjų skrydžių serija (kuris atskirai gana klaidinančiai dar vadinamas „Starship“) baigėsi avariniais nusileidimais ir sprogimais. Sėkmingas skrydis įvyko praėjusių metų gegužės 5 d., kai viršutinė pakopa nuskriejo 10 km į orą ir saugiai nusileido ant savo padėklo. Sausio mėnesį turėjo būti atliktas pilnas orbitinis dviejų pakopų raketos bandymas, kai viena Starship viršutinė pakopa sėdi ant Super Heavy stiprintuvo.
Tačiau tam orbitiniam skrydžiui reikia patvirtinimo iš reguliuotojų, kuriuos užplūdo tūkstančiai viešų komentarų. Pareigūnai žadėjo sprendimą priimti per kelias savaites. Tačiau platesnės aplinkosaugos problemos gali priversti įmonę visiškai sustabdyti darbą „Boca Chica“. Praėjusiais metais nutekintas vidinis pranešimas atskleidė rimtų „Raptor“ variklių, skirtų „Starship“ varymui, problemų. Savo spaudos konferencijoje M. Muskas paliko sau pakankamai erdvės suktis. Jo teigimu, orbitinis skrydis gali įvykti „po poros mėnesių“, nors jis taip pat gali nuslysti iki metų pabaigos.
Nulis gravitas
Kažkas panašaus į „Starship“ buvo kuriamas „SpaceX“ daugiau, nei dešimtmetį tokiais pavadinimais kaip MCT (Marso kolonijinis transporteris), ITS (Tarpplanetinė transporto sistema) ir BFR (Big F...g Rocket). Ankstesnės versijos buvo dar didesnės: vienu metu ITS turėjo 300 tonų naudingąją apkrovą. Tačiau visos versijos turėjo vieną bendrą bruožą: jos sukurtos taip, kad jas būtų galima naudoti pakartotinai.
„SpaceX“ jau skraido iš dalies daugkartinio naudojimo raketomis: pirmieji jos „Falcon 9“ mašinų etapai savo jėgomis atskrenda į Žemę. Atnaujinus ir papildžius degalus, jie vėl gali skristi, todėl jų statybos sąnaudos paskirstomos daugeliui paleidimų. Tačiau jų antrosios pakopos, kurios baigiasi daug aukščiau ir juda orbitiniu greičiu, lieka neišnaudotos.
Su Starship „SpaceX“ planuoja atkurti abi dalis. Pirmoji „Super Heavy“ pakopa, kaip ir „Falcon 9“, skirta skristi į žemę netrukus po paleidimo. „SpaceX“ planuoja jį pagauti ore su pora robotų „lazdelių“, pritvirtintų prie paleidimo bokšto, iš kurio jis pakilo.
Atgauti viršutinę stadiją reikia daugiau dramos. Žvaigždžių laivas iš kosmoso iškris pilvu, remdamasis atmosferos pasipriešinimu, kad sumažintų didžiąją dalį savo greičio. Valdymui jis naudos sustingusius pelekus, „labiau kaip tai, kaip parašiutininkai naudoja rankas ir kojas“, – sako Scottas Manley, fizikas ir programuotojas, valdantis populiarų „YouTube“ kanalą, susijusį su raketomis. Kai jis yra kelių šimtų metrų atstumu nuo žemės, jis apsisuks stačiai, iš naujo užsidegs kai kuriuos variklius ir pats nusileis raketomis.
Keliuose bandomuosiuose skrydžiuose šis apsivertimo manevras jau buvo atliktas, tačiau ne po nusileidimo iš orbitos. Ponas Muskas (kurio drąsios vizijos kartais pasiteisina, o kartais ne) tikisi, kad kiekvienas Super Heavy stiprintuvas gali būti pasirengęs vėl skristi per valandą. Kadangi raketos viršutinės pakopos turės atlikti bent vieną orbitą prieš grįždamos į Žemę, jis tikisi, kad vieną dieną jos galėtų atlikti tris skrydžius per dieną. (Minimalus Falcon pirmojo etapo pakartotinio naudojimo laikas yra maždaug mėnuo.)
„Starship“ „Raptor“ varikliai taip pat sukurti atsižvelgiant į galimybę pakartotinai naudoti, – sako J. Manley. Jie naudoja sudėtingą, labai efektyvų dizainą, kuris buvo pradėtas, bet niekada nebuvo skridęs, Sovietų Sąjungoje septintajame dešimtmetyje. Šiek tiek neįprastai jie veikia metanu, o ne žibalu – dažniau naudojamu raketiniu kuru. Metanas išskiria labai mažai suodžių, o tai padeda išlaikyti variklio vidų švarią – tai dar viena palaima varikliui, kuris turi skristi vėl ir vėl. Ir metanas, ir jam sudeginti reikalingas deguonis gali būti pagaminti iš plonos Marso anglies dvideginio atmosferos, naudojant tam tikrą paprastą pramoninę chemiją. „SpaceX“ tikisi, kad tai vieną dieną leis į Marsą nukreiptiems laivams pasipildyti degalų, kad galėtų grįžti į Žemę.
Tačiau aukšto lygio dizaino sprendimai nėra vienintelė priežastis, dėl kurios „Starship“ yra pigus. „SpaceX“ turi pasikartojančią, greito paleidimo stiliaus kultūrą, kuri labai skiriasi nuo senesnių aviacijos ir kosmoso įmonių kultūros (taigi, iš čia ir visi avariniai nusileidimai ir sprogimai).
Pono Musko plėtros filosofija yra tokia, kad „jei viskas gaunasi neklystant, tu nepakankamai diegi naujovių“.
Lapkričio mėn. kalboje Amerikos nacionalinėms mokslų, inžinerijos ir medicinos akademijoms jis kalbėjo, kad 2022 m. bus atlikta keliolika bandomųjų skrydžių. Įmonė kai kuriose srityse (pvz., „Raptor“ varikliuose) sumaišo aukštųjų technologijų, pritaikytą dizainą. – ir taiso požiūrį kitur (kai kurių „Super Heavy“ prototipų pelekus valdo elektros varikliai, paimti iš „Tesla“ – kitos p. Musko įmonės – pagamintų automobilių).
Vienas geras pavyzdys yra nerūdijančio plieno raketos konstrukcija. Iš pradžių „Starship“ buvo ketinama pastatyti iš aukštųjų technologijų anglies pluošto kompozitų, kurie yra labai stiprūs ir labai lengvi. Tačiau 2019 m., nepaisant to, kad buvo pagaminta keletas didelių komponentų, „SpaceX“ grįžo prie braižymo lentos. Pasirodo, anglies kompozitai turi keletą trūkumų. Jie yra poringi, su jais sudėtinga dirbti ir juos reikia kietinti autoklave – tai nėra lengva gaminant devynių metrų skersmens raketos korpuso segmentus. Be to, kompozitai kainuoja apie 130 dolerių už kilogramą.
Nerūdijantis plienas, priešingai, yra tvirtas, bet sunkus, todėl nėra akivaizdus pasirinkimas raketoms gaminti. Tačiau kai kurie plieno lydiniai atvėstant darosi žymiai stipresni, o tai reiškia, kad tam tikram stiprumui metalo reikia mažiau. Kadangi Starship naudoja kriogeninį raketinį kurą, aušinimo yra gausu. Plienas taip pat yra kietesnis, todėl kitur galima sutaupyti svorio. „SpaceX“ tikisi, kad nuo karščio apsaugos tik priekyje esančią viršutinės pakopos dalį, kuri jaučia visą grįžtamojo šildymo jėgą, o pavėjuje lieka plikas metalas ir sutaupoma masė. Nerūdijančio plieno nereikia dažyti, todėl sumažėja svoris. Su juo daug lengviau dirbti, o kilogramas kainuoja tik dolerius. Įmonei, kuri ketina masiškai gaminti savo raketą, sako Simonas Poteris iš BryceTech, kosmoso pramonės analitikų firmos, tai svarbu.
Tai gali atrodyti kaip rizikingas požiūris, kai kalbama apie kažką tokio negailestingo kaip raketų mokslas. Tačiau iki šiol jis puikiai tarnavo „SpaceX“. Jis be gedimų paleido 111 Falcon 9 paleidimo iš eilės, todėl tai yra viena patikimiausių kada nors skridusių raketų. Kai kurie Falcon 9 pirmieji etapai jau buvo naudoti dešimt kartų.
Pigi, didelė, daugkartinio naudojimo raketa jau dešimtmečius buvo kosmoso kariūnų svajonė. Bent jau popieriuje Starship tai įvykdo. „Beveik pasieksite tašką, kai paleidimo išlaidos visiškai išnyks, – sako ponas Poteris. Ponas Muskas kalbėjo apie tai, kad galiausiai sukurs Starships flotilę. Jei kiekvienas iš tikrųjų būtų paleistas kelis kartus per dieną, tai suteiktų „SpaceX“ galimybę kasmet į orbitą iškelti milijoną tonų daiktų. „BryceTech“ skaičiuoja, kad 2021 m. pasaulis valdė 750 tonų. Tai, ką galite padaryti su visais šiais pajėgumais (išskyrus aprūpinimą būsimai Marso kolonijai), yra visai kitas dalykas.
Jonathanas McDowellas, astrofizikas ir raketų entuziastas iš Harvardo-Smithsonian astrofizikos centro, pažymi, kad didžiulis Starship dydis gali likti nepanaudotas komercinėje palydovų rinkoje, bent jau artimiausioje ateityje. „Šiuo metu tiesiog nėra rinkos dideliam skaičiui didžiulių krovinių“, – sako jis. SpaceX „Falcon Heavy“, kurios naudingoji galia siekia 64 tonas, yra galingiausia šiuo metu skraidanti raketa. Pirmą kartą jis buvo paleistas 2018 m., tačiau nuo tada jis skrido tik du kartus.
Palydovinė pramonė, laikui bėgant, gali prisitaikyti. Bet kokiu atveju, M. Muskas nurodė, kad „Starship“ dėl savo pigumo pakeis mažesnes „SpaceX“ raketas „Falcon“, kurios jau užima apie 50 proc. Jei jis laikysis šio plano, ankstyvieji komerciniai „Starship“ paleidimai gali skristi beveik tuščiais triumais.
Įgimtas optimistas
Vienas iš vidutinės trukmės variantų galėtų būti kosminis turizmas, sako J. Potter. Esamos „Blue Origin“ ar „Virgin Galactic“ raketos jau gali nugabenti į kosmosą saujelę įspūdžių ieškotojų, nors ir ne orbitoje. Žvaigždžių laivas galėtų nuvežti į orbitinę kelionę gal 100 žmonių, o mažesnis skaičius – dar toliau ir prabangiau.
Vasario 14 d. JAV milijardierius Jaredas Isaacmanas, jau išskridęs į orbitą su „SpaceX“, paskelbė, kad užsisakė iš įmonės dar tris skrydžius. Pirmosiose dviejose bus naudojamos esamos „SpaceX“ raketos „Falcon“, tačiau trečioji, pasak Isaacmano, turėtų pažymėti pirmąjį „Starship“ įgulos skrydį. Tuo tarpu japonų milijardierius Yusaku Maezawa sudarė sutartį su „SpaceX“, kad išsiųstų save ir tuziną palydovų į šešių dienų kelionę aplink Mėnulį ir atgal.
NASA Eimso tyrimų centro planetų mokslininkė Jennifer Heldmann, parašiusi straipsnį apie tai, ką Starship galėtų padaryti mokslui, yra labiau susijaudinusi.
Viršutinė „Starship“ pakopa skirta papildyti degalų orbitoje, o papildomų degalų tiekiama kitų „Starship“ laivų krovinių skyriuje. Visiškai papildyti reikėtų kelių papildomų skrydžių. Tačiau, pasak dr. Heldmanno, atsipirkimas būtų galimybė ant beveik bet kurio Saulės sistemos kūno paviršiaus nusodinti 100 tonų ar daugiau krovinių. (Pernai Marse nusileidusio marsaeigio „Perseverance“ bendra masė su nusileidimo aparatu siekė apie keturias tonas.)
Pigūs paleidimai gali būti ne iš karto revoliuciniai. Mokslo misijos yra brangios, o net brangūs paleidimai sudaro tik nedidelę bendro biudžeto dalį. Tačiau daktaras Heldmannas pabrėžia, kad „Starship“ leistų vykdyti daug ambicingesnes misijas, o mokslininkams būtų suteikta daugiau naudos už savo pinigus. Vienas iš variantų, anot jos, būtų skraidinti didesnį kiekį pigesnio komplekto. „Visa ši naudingoji apkrova reiškia, kad galite naudoti jau paruoštus komponentus, o ne gaminti pagal užsakymą ir mažinti daiktus“, – sako ji.
Kitas variantas būtų tiesiog eiti dideliais kiekiais. Perseverance, kainavęs 2,7 mlrd. dolerių, turi grąžtą, galintį iškasti kelis colius Marso regolito. „Starship“, sako dr. Heldmannas, galėtų gabenti pilno dydžio gręžimo įrenginį, kuris galėtų gręžti kilometrų gylį.
Be to, tai galėtų atverti prieigą prie išorinių planetų, į kurias istoriškai buvo sudėtinga siųsti misijas. Pastaraisiais metais vandeningi Saturno ir Jupiterio palydovai aplenkė Marsą ir tapo perspektyviausiomis vietomis ieškoti svetimos gyvybės. Viena mokslininkų grupė parengė planą, kaip panaudoti Starship tyrinėti Neptūną, kuris anksčiau buvo aplankytas vos vieną kartą – 1989 m., kai amerikietiškas zondas „Voyager 2“ prisiartino, išeidamas iš Saulės sistemos. Toks erdvėlaivis galėtų sverti dešimtis tonų, o „Voyager 2“ – vos 722 kg.
Amerikos vyriausybė yra dar vienas potencialus klientas. Šalyje naujai nukaldintos kosminės karo pajėgos ieško „Starship“ savo raketų krovinių programos, skirtos ištirti, ar raketa galėtų būti panaudota greitai pristatyti įrangą į bet kurią planetos vietą. Kadangi kosmosas yra gyvybiškai svarbi karo kovų dalis, Amerikos ginkluotosios pajėgos džiaugtųsi galimybe greitai ir pigiai papildyti numuštus palydovus.
Tuo tarpu NASA pasirinko modifikuotą Starship viršutinės pakopos versiją, kad iškeltų astronautus į Mėnulio paviršių pagal savo ambicingą Artemis programą. Didžioji dalis „Artemis“ skirta naudoti kosminio paleidimo sistemą (SLS), dar vieną didžiulio dydžio raketą, kurią NASA kuria kaip „Space Shuttle“ įpėdinį. Tačiau SLS krovinių talpa yra mažesnė, nei Starship, o paleidimo kaštai numatomi 2 mlrd. dolerių. Jei Starship veiks, NASA gali patirti spaudimą visiškai atsisakyti SLS.
„SpaceX“ savo ruožtu tiksliai žino, ką nori daryti su „Starship“, dar prieš pradėdamas galvoti apie Marsą. „Starlink“ projekto tikslas – panaudoti tūkstančius žemai skraidančių palydovų, kad būtų galima perduoti spartųjį internetą į bet kurią Žemės paviršiaus vietą. Gwynne Shotwell, „SpaceX“ generalinė direktorė, pažymėjo, kad pasaulinė telekomunikacijų rinka verta galbūt 1 mlrd. dolerių per metus. „SpaceX“ mano, kad pagrįstai galėtų siekti apie 3–4 proc. šios rinkos.
Kadangi žemai skraidantys palydovai gali matyti tik nedidelę Žemės paviršiaus dalį, „Starlink“ reikia labai daug jų. Įmonė jau turi apie 1655 orbitoje, maždaug trečdalį viso aktyvių palydovų erdvėje. Jis turi Amerikos reguliavimo institucijų leidimą skristi dar 12 000 ir bando gauti licenciją 30 000.
Tačiau pirmiausia „SpaceX“ turi priversti raketą veikti. Savo spaudos konferencijoje ponas Muskas stengėsi sumenkinti tikimybę, kad orbitos bandymas, kai tai įvyktų, vyks sklandžiai. Net jei taip būtų, reikės daug daugiau bandymų, kad raketa būtų paruošta skraidyti tikrus krovinius.
Taip pat gali grėsti reguliavimo mūšiai. Firmos Boca Chica gamykla buvo pastatyta, remiantis supratimu, kad ji bus naudojama Falcon Heavy, daug mažesnei raketai, nei Starship. Sprogimai dėl nesėkmingų skrydžio bandymų išbarstė šiukšles didelėje teritorijoje, sako J. Manley, o kelių uždarymas erzina vietinius. Aplinkosaugos reguliuotojai, kaip pranešama, yra nepatenkinti ir ragina visiškai peržiūrėti įmonės licenciją. Muskas yra sakęs, kad blogiausiu atveju „SpaceX“ turėtų perkelti „Starship“ plėtrą į Kanaveralo kyšulį Floridoje, o tai užtruktų mėnesius.
Nervų energija
Net ir tada „Starship“ galimybės gali likti nepanaudotos. Tikrasis Starlink rinkos dydis lieka nežinomas. Kalbant apie didžiausią jo siekį, visiškai neaišku, kiek žmonių savanoriškai gyventų Marse. Muskas sakė, kad reklama yra tokia, kad „bus ankšta, pavojinga, sunku, labai sunkus darbas [ir jūs galite mirti“].
Nepaisant laukiančių techninių iššūkių, statyti prieš „SpaceX“ prireiks drąsaus žmogaus. 2008 m., žlugus pirmiesiems trims mažytės raketos Falcon 1 paleidimams, įmonė beveik žlugo. Tačiau ketvirtasis paleidimas suveikė. Prieš įspūdingą „Falcon 9“ važiavimą be kitų nesėkmių buvo daugiau, nei tuzinas nesėkmingų bandymų nusileisti pirmajame etape. M. Muskas savo ruožtu įsitikinęs. „[Starship] veiks“, – sakė jis. „Pakelėje bus keli nelygumai, bet tai veiks.“ [1]
· · · 1. "Ad astra, on the cheap; Rocket science." The Economist, 19 Feb. 2022, p. 65(US).
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą