Когда Starship остаётся на земле, работы у инженеров SpaceX меньше не становится. Наоборот, из‑за редких запусков сверхтяжёлой ракеты и затянувшейся доводки её теплозащитного покрытия компании пришлось искать обходные пути. Главная головная боль — керамические термоплитки, которыми обшита нижняя часть корабля. Несмотря на годы испытаний и десятки вариантов креплений, проблема массового отрыва плиток на участке разгона всё ещё далека от приемлемого уровня.
Именно из‑за этого SpaceX пошла на нестандартный шаг: испытания элементов теплозащиты Starship теперь проводят не только на самом корабле, но и… на Falcon 9. Орбитальная «рабочая лошадка» компании летает настолько часто, что превратилась в идеальный летающий стенд для быстрых итераций и сбора статистики.
Суть подхода проста. На обтекатель Falcon 9 устанавливают специальную подложку, к которой крепят экспериментальные термоплитки — по конструкции и материалам близкие к тем, что используются на Starship. Во время полёта они испытывают воздействие реальных аэродинамических нагрузок: встречный поток на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, вибрации, акустическое давление.
Сколько плиток выдержит полёт, а сколько оторвётся или треснет, специалисты отслеживают по видеозаписям с камеры, размещённой на второй ступени Falcon 9. Она «смотрит» на обтекатель и позволяет детально оценивать, где и как начинаются разрушения. По имеющимся данным, таких экспериментальных запусков уже проведено как минимум два, и в будущем их количество намеренно увеличат, превращая почти каждый старт в источник новых данных.
Выбор именно Falcon 9 для подобных экспериментов логичен. Пока Starship запускается эпизодически, каждая попытка проверить новое решение на нём превращается в редкое и дорогое событие. Falcon 9 же стартует раз в несколько дней, иногда по нескольку раз в неделю. Это даёт инженерам возможность быстрее проверять гипотезы: изменили форму плитки, переработали крепёж, поменяли состав подложки — уже в ближайшем запуске можно посмотреть, как это поведёт себя в реальном полёте.
Лётные испытания — лишь один уровень подхода. Параллельно SpaceX разворачивает серьёзную наземную программу тестов. На полигоне в Макгрегоре построена специализированная установка, которая имитирует воздействия, с которыми плитки сталкиваются при старте и в плотных слоях атмосферы. Здесь можно менять угол потока, давление, вибрационные режимы, имитировать турбулентность и даже локальные ударные нагрузки, возникающие из‑за неоднородностей потока вокруг корпуса.
Преимущество таких стендовых испытаний — управляемость. Там, где орбитальный запуск даёт лишь общий результат «выжила плитка или нет», наземная установка позволяет шаг за шагом разобрать, при каких именно параметрах начинается разрушение: при каком давлении отрывается кромка, при каких частотах вибраций трескается керамика, как ведёт себя слой клея между плиткой и подложкой. Это даёт более точную картину и помогает сузить круг возможных решений ещё до их выноса в космос.
Проблема термоплиток для Starship особая не только по масштабу, но и по характеру. В отличие от многоразового корабля прошлых поколений с ограниченной площадью теплозащиты, Starship покрыт плитками почти целиком со стороны, обращённой к набегающему потоку при входе в атмосферу. Любая потеря даже небольшой группы элементов в критических зонах может привести к локальному перегреву и повреждению силовой конструкции. Поэтому допуск по потерям должен стремиться к нулю — и это при том, что во время взлёта и посадки на корпус действуют огромные механические нагрузки.
Отрыв плиток на этапе подъёма усугубляет ещё один фактор: в отличие от входа в атмосферу, где действие теплового потока относительно хорошо моделируется, воздушный поток вокруг ракеты при разгоне через плотные слои атмосферы сильно зависит от мельчайших геометрических особенностей корпуса, швов, люков, выступающих элементов. Даже небольшое изменение формы плитки или зазора между ними способно перераспределить нагрузки, породить локальные вихри и ударные волны, которые будут «выбивать» элементы из покрытия.
Исторический опыт лишь подчёркивает сложность задачи. Подобную систему теплозащиты с тысячами отдельных плиток приходилось отрабатывать и в эпоху предыдущих многоразовых кораблей, и тогда это тоже было одним из самых проблемных узлов конструкции. Разница лишь в том, что нынешние требования по частоте запусков и стоимости миссий у SpaceX намного строже: теплозащита должна быть не только надёжной, но и быстро ремонтируемой и максимально дешёвой в обслуживании.
Использование Falcon 9 как летающего тестового стенда помогает решить ещё одну задачу — ускорить цикл разработки. Классический путь выглядел бы так: разработали новую плитку, проверили её на стенде, поставили на Starship, дождались следующего запуска, получили результат, снова вернулись к чертежам. Каждый такой цикл мог занимать месяцы. Теперь же часть итераций проходит гораздо быстрее: новые варианты проходят предварительное «боевое крещение» на обтекателях Falcon 9, а на Starship устанавливаются уже более отработанные конфигурации.
Важно и то, что испытания на Falcon 9 позволяют тестировать не только сами материалы, но и технологию монтажа. Например, проверяются разные виды клеевых составов, варианты механических фиксаторов, формы кромок плиток, толщина швов, способы компенсации теплового расширения между корпусом и керамикой. Любая такая деталь может оказаться критичной на сверхдолгом и сверхгорячем участке входа в атмосферу, поэтому её надёжность приходится проверять в заведомо жёстких условиях.
Все эти усилия происходят на фоне ожидания 12‑го полёта Starship. Чем дольше тянется пауза между пусками сверхтяжёлой системы, тем важнее для SpaceX использовать доступные ресурсы максимально эффективно. Отказаться от экспериментов до возобновления частых запусков — значит потерять время. Поэтому инженеры вынуждены «раскидывать» тесты по всем доступным носителям и стендам, чтобы к моменту увеличения частоты полётов Starship иметь более зрелую и проверенную теплозащитную систему.
Ожидается, что по мере роста темпов запусков самого Starship надобность в использовании Falcon 9 для подобных экспериментов будет постепенно снижаться. В идеале все ключевые проверки должны будут переместиться непосредственно на ту систему, ради которой они проводятся. Но до тех пор Falcon 9 будет оставаться не только основным инструментом выведения грузов на орбиту, но и важнейшим «лабораторным» инструментом для отработки технологий будущей многоразовой межпланетной архитектуры.
Для компании, строящей планы на регулярные полёты к Луне и Марсу, отказ от сложной и капризной плиточной теплозащиты сейчас не выглядит реалистичным. Альтернативы либо тяжелее, либо менее эффективны по массе и тепловым характеристикам. Поэтому ставка делается на эволюцию существующего решения: улучшение геометрии, оптимизацию состава материалов, совершенствование крепежа и ремонтопригодности. Комбинация наземных и лётных испытаний — тот инструмент, который должен превратить эту сложную, но необходимую систему из экспериментальной в по‑настоящему массовую и рабочую.
В итоге редкие полёты Starship не означают паузу в его развитии. Наоборот, именно сейчас, пока основная система ждёт очередного старта, параллельная эксплуатация Falcon 9 и наземных стендов позволяет SpaceX ускорять проработку одного из ключевых узлов будущей многоразовой ракеты — её теплозащиты. От того, насколько успешно удастся справиться с проблемой термоплиток, во многом зависит не только судьба Starship, но и реалистичность всей концепции доступных и регулярных полётов за пределы околоземной орбиты.
