Super Heavy Block 3: Ускоритель Будущего

Разработка первой ступени Starship, ускорителя Super Heavy, сопровождалась многочисленными изменениями. Последняя и самая значительная модификация — переход от версий Block 1/2 к Block 3 — представляет собой принципиально новый подход. Этот обновленный дизайн был разработан с нуля, опираясь на семилетний опыт и извлеченные уроки.

Ускоритель Super Heavy Block 3

Одним из наиболее заметных новшеств является интегрированная ферма горячей ступени (hotstage truss), что значительно улучшает предыдущее решение с навесным кольцом, использовавшимся в ускорителях с 9 по 16. Новый дизайн напоминает ферменную систему ракеты Н-1: она более открытая, и теперь выхлопные газы корабля направляются непосредственно на передний купол ускорителя, а не на отдельную поверхность. Передний купол также усилен дополнительной стальной обшивкой для лучшей защиты от реактивной струи Starship.

Непосредственно под фермой горячей ступени расположено еще одно очевидное изменение: три новые, увеличенные решетчатые рули. Теперь эти рули расположены в Т-образной конфигурации и на 50% крупнее, чем у ускорителей Block 1 и 2. Два противоположных руля оснащены точками для захвата/подъема, а третий выполняет функцию руля направления. Внутренняя часть руля направления также имеет наклон, обеспечивающий оптимальный угол прохождения воздушного потока, предотвращая нежелательное задирание носа ускорителя.

Удаление четвертого руля позволило снизить вес и стало возможным благодаря новому профилю снижения ускорителя, при котором он находился бы вне воздушного потока.

Среди других изменений — переработанный кабель-канал (raceway), который теперь проходит примерно до середины ускорителя, затем уходит внутрь и разделяется к одной из более высоких продольных балок (chines). Новый кабель-канал также интегрирует заряды системы аварийного прекращения полета (FTS), что позволило отказаться от отдельных каналов FTS, присутствовавших на ускорителях Block 1 и 2.

Кроме того, продольные балки со стороны кабель-канала стали выше и расположены ближе друг к другу, тогда как балки с противоположной стороны (со стороны руля направления) — короче и разнесены шире. Более широкое расположение балок со стороны руля направления может обеспечить небольшой дополнительный подъем при выполнении новой маневренной посадки. Внутри этих балок размещены модернизированная авионика, композитные баллоны высокого давления (COPV) и аккумуляторы. Большие стальные баки для CO2 были удалены вместе с полостями защитного кожуха двигателей.

Эти композитные баллоны высокого давления (COPV) содержат все необходимые газы для ускорителя: газообразный метан и кислород для запуска турбонасосов и воспламенителей, азот для приведения в действие пневматических клапанов и газ для наддува нового бокового посадочного бака. В связи с возросшими потребностями, количество COPV на ускорителе было почти удвоено.

Что касается самих баков: метановый бак стал короче, а бак с жидким кислородом (LOX) — длиннее. Однако уменьшение объема метанового бака компенсируется новой переливной трубой. Эта труба, высотой около 50 метров и шириной 3 метра, сопоставима по размеру с первой ступенью ракеты Falcon 9. Благодаря новой переливной трубе и модернизированной системе подачи топлива, SpaceX может одновременно запустить все 33 двигателя Raptor 3. Это также позволит производить одновременный запуск внутреннего кольца из 10 двигателей во время маневров возврата.

Наибольшее количество изменений SpaceX внесла в кормовую часть ускорителя. Прежде всего, быстроразъемное соединение (Quick Disconnect) теперь разделено на два: один порт для кислорода, другой — для метана. Такое разделение упрощает внутреннюю обвязку и уменьшает сложность, позволяя использовать только одно быстроразъемное соединение на стартовой установке. Это также позволяет увеличить основные заправочные/сливные порты без проблем, которые могли бы возникнуть при едином QD.

Внутри переработанной кормовой части расположена совершенно новая система распределения топлива, включающая отдельный посадочный бак для жидкого кислорода (LOX), который питает все 13 внутренних двигателей. Это является частью новой процедуры запуска посадочного маневра ускорителя Block 3 и обеспечивает SpaceX возможность запуска любого из 13 внутренних двигателей в случае отказа одного из них, повышая отказоустойчивость.

На кормовой части ускорителя расположено множество труб и распределительных коробок, идущих по его внешней стороне. Все это — коммуникации, необходимые для двигателей Raptor 3, а также коллекторы автогенной наддувки для создания давления в основных топливных баках. В этих трубопроводах проложены силовые кабели и кабели передачи данных, а также газы для раскрутки турбонасосов и воспламенителей. Ранее все эти элементы находились в коллекторах и трубопроводах внутри основного кожуха двигателей под кормовым куполом.

Что касается двигателей, то практически вся их защитная обшивка была удалена. С переходом на Raptor 3, SpaceX устранила громоздкие защитные кожухи, удалив несколько фланцев и решив проблемы с нагревом. Теперь защита сосредоточена только вокруг основных топливных клапанов, приводов системы управления вектором тяги и первичных входов.

Теперь сами двигатели крепятся не к куполу, а к стальной плите, которая воспринимает тягу всех 33 двигателей Raptor 3. Эта плита также имеет коническую форму вниз, из-за чего двигатели теперь выступают снизу сильнее, чем раньше. Для защиты новой кормовой плиты SpaceX внедрила новую металлическую плитку, покрывающую открытую стальную поверхность тяговой плиты.

Новый дизайн также предусматривает измененную схему расположения двигателей: их по-прежнему 33, но внутреннее кольцо из 10 двигателей было повернуто, чтобы ни один из них не задевал верхнюю кромку дефлектора стартовой площадки. Центральные три двигателя теперь расположены не на равных 120 градусах друг от друга, а с интервалами 108-108-144 градуса. Это также предотвращает удар какого-либо двигателя о кромку дефлектора. Все эти меры направлены на увеличение срока службы стартовой площадки.

Block 3 ускорителя Super Heavy представляет собой значительный шаг вперед в программе Starship, направленный на повышение надежности и увеличение возможностей транспортного средства.