Руководство пользователя Starship

3В закладки
Аудио

Перевод Руководства пользователя Starship от SpaceX
Оригинал

О компании

Компания SpaceX была основана в 2002 году для того, чтоб провести революцию в доступе в космос и сделать возможным общество на межпланетном уровне. Сегодня SpaceX осуществляет рутинные космические миссии, используя для этого собственные ракеты-носители Falcon 9 и Falcon Heavy, для широкого круга заказчиков, включая NASA, Министерство обороны США, правительства других стран и ведущие частные компании. SpaceX продолжает поддерживать NASA используя космический корабль Dragon для доставки и возврата грузов с Международной космической станции (МКС). Также SpaceX скоро начнёт доставлять на МКС экипаж. Для предоставления конкурентоспособных услуг запусков и доставок грузов SpaceX сделала системы Falcon и Dragon многоразовыми, что повышает надежность аппаратов, при этом снижая стоимость использования. Сейчас программа Starship использует собранный компанией SpaceX опыт для того, чтобы создать сверхтяжёлую ракету-носитель нового поколения, способную к быстрому и надёжному многоразовому использованию.

Программа Starship

Система Starship компании SpaceX представляет собой полностью многоразовую ракету-носитель, предназначенную как для обслуживания околоземной орбиты, так и для миссий на Луну и Марс. Этот двухступенчатый носитель, состоящий из ракеты Super Heavy (ускоритель) и Starship (корабль), использует переохлаждённый метан и кислород как топливную пару. Starship рассчитан на быстрое усовершенствование для удовлетворения потребностей заказчиков в ближайшем и далёком будущем, при этом сохраняя высочайший уровень надёжности.

Starship и Super Heavy

Руководство пользователя Starship

Starship может доставлять спутники, экипаж, груз и другого типа полезную нагрузку на различные орбиты и в точки на поверхности Земли, Луны или Марса. Потенциальные заказчики Starship могут использовать данное руководство как источник предварительной информации об аккомодации полезной нагрузки. Это первая версия Руководства пользователя Starship, оно будет часто обновляться в соответствии с отзывами клиентов.

Конфигурации по типу полезной нагрузки

Пилотируемая и грузовая конфигурации Starship продемонстрированы на рисунке ниже. Грузовой вариант Starship позволяет выводить на орбиту спутники, массивные обсерватории, груз, баки для дозаправки и другую непилотируемую полезную нагрузку. Последующие части руководства предоставляют обзор предварительного доступного объёма и механических связей, условий во время полёта и грузоподъёмности, предоставляемых системой Starship.

Пилотируемая (слева) и грузовая (справа) конфигурации Starship

Механические связи

Обтекатель для полезной нагрузки

Стандартный обтекатель корабля Starship имеет внешний диаметр 9 метров, в результате имея самый большой используемый объём для полезной нагрузки среди всех разрабатываемых сейчас носителей.

Обтекатель Starship являет собой раскладную структуру, в которую устанавливается полезная нагрузка. После её установки раскладная структура остаётся сложенной в течение запуска и до момента, когда полезная нагрузка будет готова к развёртыванию. Пример последовательности развёртывания полезной нагрузки показан на рисунке ниже. При развёртывании полезной нагрузки створка раскладной структуры открывается, после чего адаптер для полезной нагрузки и сама нагрузка наклоняются под углом для подготовки к отделению. После этого полезная нагрузка отделяется от уникального для каждой конкретной миссии адаптера. Если в рамках миссии запускается несколько аппаратов, в конструкцию может быть добавлен вращающийся механизм для того, чтоб позволить каждому аппарату максимально безопасно отделиться. После подтверждения отделения и выхода полезной нагрузки за пределы обтекателя створка закрывается и Starship начинает подготовку к возврату на Землю.

Последовательность развёртывания полезной нагрузки Starship

Объём для полезной нагрузки

Оболочка 8-метрового обтекателя корабля Starship показана на рисунке ниже. Эта большая раскладная оболочка позволяет выводить на орбиту новаторские аппараты, дополнительную полезную нагрузку и целые орбитальные группировки спутников за один запуск. Для нагрузок, требующих объёма до 22 метров в высоту, может предоставляться увеличенный обтекатель.

Объём для полезной нагрузки (размеры указаны в метрах)

Установка полезной нагрузки

Клиенты могут заказывать места для своей полезной нагрузки на индивидуальных запусках или на запусках, при которых выводится полезная нагрузка от разных заказчиков. Они могут заказать запуск одного аппарата, согласовать попутную нагрузку или согласовать со SpaceX запуск нескольких полноценных миссий на одном носителе. Клиентам не нужно ждать появления попутной нагрузки для их запуска.

Уникальный большой размер отсека для полезной нагрузки на Starship также открывает новые возможности для установки нагрузки. Starship рассчитан на установку подпорок на боковых стенках или в носовой части с креплениями в виде цапф для полезной нагрузки, требующей дополнительной структурной поддержки. Схожие крепления использовались на кораблях Space Shuttle агентства NASA. При запуске нескольких больших аппаратов на Starship они устанавливаются бок о бок на адаптере для полезной нагрузки. Таким образом снижаются технические и временные зависимости между заказчиками, в сравнении с конфигурациями установки аппаратов друг на друга.

Примеры возможной полезной нагрузки в рамках одного запуска:

  • 1-3 геостационарные спутники связи
  • Целая группировка спутников
  • 1-2 геостационарные спутники связи и попутная нагрузка из малых спутников
  • Испытательный аппарат, который остаётся установленным на Starship и возвращается на Землю
  • Конфигурации с грузом и экипажем

Адаптеры для полезной нагрузки

Крепление для полезной нагрузки на борту Starship рассчитано на установку стандартной полезной нагрузки при запуске одного или нескольких аппаратов. SpaceX может предоставить собственный адаптер с системой отделения и установку на него полезной нагрузки или использовать адаптер и систему отделения, предоставленные заказчиком. Starship совместим с адаптерами ракеты Falcon, 937 мм, 1194 мм, 1666 мм и 2624 мм в диаметре. При этом на адаптере есть возможность установки нескольких аппаратов бок о бок за счёт большого диаметра обтекателя. Для заказчиков с альтернативными требованиями к установке нагрузки SpaceX может предоставить свои услуги, основанные на огромном опыте разработки и изготовления нестандартных адаптеров и систем отделения.

Электрические интерфейсы полезной нагрузки

Starship будет использовать общие стандарты электрических интерфейсов и интерфейсов обмена данных на самом корабле вместо предоставленного заказчиком электрического оборудования наземной поддержки для последних предполётных операций. Это даст возможность питания, слежения и управления полезной нагрузкой после установки под обтекатель без специального оборудования для наземной поддержки нагрузки. Эти электрические интерфейсы будут использоваться во время последних предполётных операций в комплексе сборки и на стартовой площадке, а также они могут быть использованы во время полёта.

Условия во время полёта

Используя богатое наследие и уроки, извлечённые из разработки Falcon 1, Falcon 9 и Falcon Heavy, SpaceX разрабатывает Starship и Super Heavy такими, чтобы они могли обеспечить максимально благоприятные условия полёта для полезной нагрузки. SpaceX гарантирует, что условия полёта будут соответствовать таким на Falcon Heavy или быть даже лучше. Для облегчения разработки космических аппаратов, подходящих для запуска на Starship, SpaceX предоставляет следующие предварительные условия полёта для полезной нагрузки.

Нагрузки

Разрабатывая Starship, SpaceX гарантирует, что условия перегрузок в полёте будут в рамках стандартов отрасли. Во время полёта полезная нагрузка будет испытывать различные осевые и продольные перегрузки. Двигатели Super Heavy и Starship имеют возможность дросселирования, что позволит удерживать перегрузки ракеты-носителя и полезной нагрузки в установленных рамках.

Максимальные расчётные перегрузки полезной нагрузки

На рисунке выше показаны максимальные расчётные перегрузки во время запуска одиночной полезной нагрузки на Starship. Реальные динамические перегрузки являются функцией динамического взаимодействия между кораблём и полезной нагрузкой. Эти перегрузки могут быть точно предопределены путём анализа перегрузок соединённых тел.

Акустика

Во время полёта полезная нагрузка будет подвергаться диапазону акустических условий. Во время взлёта и околозвукового полёта акустические уровни выше, чем во время других этапов полёта, что вызвано аэродинамическими воздействиями.

Акустические условия полезной нагрузки
Акустические условия полезной нагрузки

Ударные условия

SpaceX разрабатывает Starship учитывая потребность создания благоприятных ударных условий во время полёта. Ударные условия, вызванные разделением ступеней или открытием створки грузового отсека, будут незначительными. Следовательно, максимальные ударные условия будут вызываться выбранной для миссии системой отделения полезной нагрузки.

Типичные ударные нагрузки в плоскости отделения, вызванные системами отделения

Установка полезной нагрузки

Изначально SpaceX планирует использовать две стартовые площадки для Starship:

  • LC-39A, Космический центр имени Кеннеди | 28.6082° с. ш. 80.6041° з. д.
  • Стартовая площадка в Бока-Чика | 25.9971° с. ш. 97.1554° з. д.

При необходимости возвращения полезной нагрузки на Землю место посадки согласовывается со SpaceX. Посадочные площадки находятся на территории Космического центра имени Кеннеди во Флориде и на территории комплекса в Бока-Чика, штат Техас.

Установка полезной нагрузки под обтекатель Starship происходит в чистых помещениях класса 8 ИСО. После этого установленная полезная нагрузка перемещается на стартовую площадку и поднимается на носитель Starship, сохраняя при этом вертикальное положение в течение всего процесса. Также во время всего процесса обтекатель вентилируется.

Отделение полезной нагрузки

SpaceX обеспечивает управление и слежение за системой отделения полезной нагрузки в полёте. Starship может выполнять контролируемое по всем трём осям отделение или отделение со стабилизацией вращением. Стоит учитывать, что некоторые манёвры
отделения аппаратов могут уменьшить доступный объём для полезной нагрузки. При необходимости будут выполняться манёвры избегания столкновений.

Грузоподъёмность

Система Starship/Super Heavy обладает значительной грузоподъёмностью. С учётом полного повторного использования, Starship может вывести более 100 тонн полезной нагрузки на НОО. При использовании орбитальной дозаправки Starship способен доставлять беспрецедентные массы полезной нагрузки на различные околоземные, окололунные и межпланетные траектории. Сводка возможностей корабля Starship по запуску в космос представлена в таблице ниже. Масса, выводимая за один запуск, не предусматривает орбитальной дозаправки. Максимальная масса, выводимая за запуск, предусматривает заправку корабля топливом на промежуточной орбите, что значительно увеличивает возможную массу полезной нагрузки. Данные числа предполагают полное повторное использования системы Starship, в том числе возврат Super Heavy к стартовой площадке.

Ожидаемая грузоподъёмность Starship

1 — Круговая орбита высотой до 500 км и с наклонением до 98.9 градусов
2 — Предполагается орбита высотой 185 х 35 786 км и с наклонением 27 градусов, переход с которой на ГСО требует 1800 м/с характеристической скорости

Грузовая конфигурация

Starship с самого начала проектировался с целью доставлять на Марс и Луну больше сотни тонн груза. Грузовая версия также может использоваться для быстрой доставки грузов из точки в точку на поверхности Земли. Разные доступные конфигурации грузового отсека позволяют полностью автономно разгружать корабль на поверхности Земли, Луны или Марса. Один из примеров конфигураций показан на рисунке ниже.

SpaceX's Starship May Start Flying Moon Missions in 2022 | Space
Грузовой Starship на лунной поверхности

Пилотируемая конфигурация

SpaceX была основана с целью сделать жизнь межпланетной. Программа Starship может помочь реализовать эту цель с использованием пилотируемой конфигурации Starship. Пилотируемый Starship, использующий наработки в проектировании корабля Dragon для программы Commercial Crew Program, может доставить экипаж до сотни человек с Земли на НОО, к Луне и к Марсу. Пилотируемая конфигурация Starship включает в себя индивидуальные каюты, большие общие территории, централизованное хранилище, укрытия от солнечных бурь и смотровую галерею.

SpaceX wants to land Starship on the Moon before 2022, then do ...
Пилотируемая конфигурация Starship

Дополнительные возможности

Полностью многоразовые системы Starship и Super Heavy должны сделать возможными космические виды деятельности, которые не были возможными со времен выхода системы Space Shuttle из использования или не были доступными никогда. С использованием полностью многоразового Starship можно захватывать и ремонтировать спутники на орбите, возвращать их на Землю или переводить на новую рабочую орбиту.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

26
Войдите, чтобы видеть ещё 37 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Пол Атрейдес
Вечность назад

Мені більш за все сподобалося, що з самого початку проектують дуже гнучку систему поводження з вантажами. Починаючи від пакування "дріб'язку" касетами з апаратами і засобів "розведення" навантаження вже на орбіті, до сміливого: дайте нам вантаж, а ми під нього вам скльопаємо обтічник "Для нагрузок, требующих объёма до 22 метров в высоту, может предоставляться увеличенный обтекатель" І, за великим рахунком, "сідловий тягач" Старшіпа, це його нижня частина, яку видно під розчиненими стулками карго-бею. А отже, його вантажні модифікації взагалі можуть бути будь-якими. Аби лише вписувалися в масові обмеження. *Занудно-провокативно* І гексагони — теж!

Космическая Альпака
Вечность назад

Большое спасибо за перевод! Почитал с удовольствием! :) В горизонтальном положении Старшип с раскрытым обтекателем похож на кита с открытой пастью :))) >переохлаждённый метан и кислород как топливо --может наоборот?

Фёдор Дмитриевич
Вечность назад

Ну вот, хоть какая-то определенность, а то тут народ систематически придумывает, каким будет "Старшип" и что он сможет делать. Вот только сомневаюсь я, в очередной раз, что до 2024 года описанная спецификация будет реализована - слишком большой объем работ, который предстоит сделать: одна технология открывающихся створок, способная многократно выдержать тепловые и механические нагрузки при посадке, чего стоит.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.