Со стороны большинство запусков SpaceX выглядит знакомо: ракета взлетает, ступени разделяются, а спутник или космический корабль продолжает путь на орбиту. Однако за этой последовательностью скрывается множество инженерных решений, которые заметно отличаются от традиционного подхода к ракетной технике.
Falcon 9 может садиться, пока вторая ступень продолжает разгон
После разделения ступеней Falcon 9 фактически превращается в два независимо действующих аппарата. Вторая ступень продолжает выводить полезную нагрузку на заданную траекторию, тогда как первая разворачивается, выполняет серию маневров и возвращается к Земле.
Именно такую картину можно было наблюдать еще во время первой успешной посадки первой ступени Falcon 9 в 2015 году. В зависимости от профиля конкретной миссии последовательность событий отличается, но возвращение ускорителя не мешает верхней ступени выполнять основную задачу.
SpaceX повторно использует даже обтекатели
Две половины головного обтекателя защищают спутник во время прохождения плотных слоев атмосферы, после чего становятся ненужными. Вместо того чтобы считать их одноразовыми компонентами, SpaceX научилась возвращать их после приводнения и снова использовать в запусках.
По данным компании, к февралю 2025 года ранее летавшие половины обтекателей участвовали уже в 307 миссиях. На фоне возвращения огромных первых ступеней эта технология привлекает меньше внимания, но также помогает увеличивать долю повторно используемых компонентов ракеты.
Ускоритель после запуска астронавтов может полететь снова
Использование Falcon 9 в пилотируемой миссии не означает завершения карьеры первой ступени. Ускоритель, участвовавший в исторической миссии Demo-2 с астронавтами NASA Бобом Бенкеном и Дагом Херли, впоследствии использовался для других запусков.
Таким образом, даже первые ступени, которым доверяют отправку людей в космос, после возвращения могут проходить подготовку и снова участвовать в миссиях.
Ступени Falcon разделяет сжатый газ
Разделение ступеней должно происходить быстро и надежно, однако SpaceX отказалась от традиционной схемы с пиротехническими устройствами. В Falcon используются пневматические механизмы, которые освобождают соединения и физически разводят ступени.
Одно из преимуществ такого решения заключается в возможности полноценно проверить механизм еще на Земле. Инженеры могут протестировать то же оборудование, которому предстоит непосредственно выполнять разделение во время полета.
Starship включает двигатели еще до полного разделения
В системе Starship применяется совершенно другой подход — так называемое горячее разделение ступеней. Двигатели корабля запускаются еще до того, как ускоритель Super Heavy полностью завершает свою работу и аппараты окончательно расходятся.
Из-за этого верхняя часть ускорителя оказывается непосредственно под воздействием мощного потока раскаленных газов. Конструкция должна выдерживать такую нагрузку, поэтому SpaceX использует защитные элементы и рассчитывает в том числе на давление внутри баков Super Heavy.
Super Heavy ловит сама стартовая башня
Falcon 9 возвращается на Землю при помощи собственных посадочных опор, но огромный Super Heavy обходится без них. Вместо этого ускоритель возвращается непосредственно к стартовой башне, где его должны захватить механические рычаги системы обслуживания.
Так SpaceX переносит часть посадочного оборудования с ракеты на наземную инфраструктуру. Компания уже не только продемонстрировала возможность подобного захвата, но и начала повторно использовать возвращенные таким образом ускорители в последующих испытательных полетах.
Топливо Falcon 9 работает еще и в гидравлической системе
Для изменения направления тяги двигатели Falcon 9 необходимо отклонять во время полета. Однако вместо отдельной гидравлической жидкости первая ступень использует для соответствующей системы находящийся под высоким давлением керосин RP-1 — то же топливо, которое затем поступает в двигатели.
Так одно вещество выполняет сразу несколько функций. По данным SpaceX, подобная конструкция уменьшает количество отдельных компонентов и потенциальных точек отказа, связанных с традиционной гидравлической системой.
Возвращение первых ступеней остается наиболее заметной особенностью ракет SpaceX, но оно лишь часть общей инженерной философии компании. Обтекатели возвращаются для повторного использования, ступени разделяются необычными способами, посадочное оборудование переносится на стартовую башню, а уже находящиеся на борту ресурсы получают дополнительные функции. Многие из этих решений почти незаметны во время трансляции запуска, хотя именно из них складывается современная архитектура Falcon и Starship.
Читать TechDigest в Google
