NASA и SpaceX испытали Super Heavy Version 3 для Artemis III

NASA и SpaceX провели серию аэродинамических испытаний новой версии ускорителя Super Heavy Version 3, который должен лечь в основу лунной системы Starship Human Landing System для миссии Artemis III. Тесты шли в Исследовательском центре Эймса в Калифорнии. Задача была вполне приземлённой: понять, как переработанная первая ступень поведёт себя при возвращении в атмосферу Земли.

Для инженеров это был не просто очередной прогон. Super Heavy Version 3 получил двигатели Raptor 3, новую компоновку двигательного отсека без общего теплозащитного экрана, систему горячего разделения ступеней и три решётчатых руля вместо четырёх. Каждый из них стал крупнее. А значит, пришлось заново смотреть на аэродинамику, нагрузку на конструкцию и поведение ракеты в турбулентном потоке.

Модель Super Heavy в масштабе 1,2% прогнали сразу в двух трубах. В трансзвуковой диапазон попадали скорости от 0,2 до 1,4 числа Маха, в сверхзвуковой — от 1,55 до 2,5 Маха. Отдельно снимали постоянные силы, действующие на корпус, и нестационарные нагрузки, которые дают вихри, вибрации и резкие перепады давления.

Эти данные нужны не только для расчёта прочности. От них зависят алгоритмы управления полётом, схема возвращения первой ступени и запас устойчивости на самых тяжёлых режимах входа в атмосферу. В лунной программе NASA любит цифры и не любит сюрпризы, особенно когда речь идёт о гигантской ракете с десятками двигателей.

Что изменилось в Super Heavy Version 3

Версия 3 заметно отличается от ранних сборок Super Heavy, которые SpaceX уже обкатывала на испытательных пусках. Самое заметное изменение — двигатели Raptor 3. По задумке компании, они должны упростить конструкцию и повысить надёжность узла. Для сверхтяжёлого ускорителя это важно: на старте и при посадке он работает в режимах, где любая лишняя вибрация быстро становится проблемой.

Пересобран и двигательный отсек. Отказ от общего теплозащитного экрана меняет тепловую и аэродинамическую картину вокруг нижней части ступени, а горячее разделение ступеней добавляет ещё один сложный момент в полётный профиль. Даже небольшая смена геометрии здесь тянет за собой длинную цепочку пересчётов.

Ещё одно отличие — переход на три решётчатых руля вместо четырёх. Каждый из них стал на 50% больше, так что SpaceX фактически ставит на другую схему управления при спуске. Аэродинамическая труба как раз и нужна, чтобы проверить, хватит ли новой конфигурации усилия и запаса устойчивости на всём диапазоне скоростей.

Именно поэтому компания не ограничилась компьютерным моделированием. Реальные потоки воздуха у корпуса ракеты, особенно на стыке трансзвуковых и сверхзвуковых режимов, могут вести себя иначе, чем в расчёте. Для тяжёлой ступени, которая должна возвращаться и использоваться снова, такие расхождения слишком дорогие.

Почему NASA снова идёт в трубу

У NASA уже есть свежий опыт работы с аэродинамическими испытаниями в интересах лунной программы. Похожая методика помогла доработать сверхтяжёлую ракету SLS, где после тестов появились аэродинамические гребни для миссии Artemis II. То есть для агентства это не разовая выдумка, а рабочий инструмент, который уже приносил результат.

У Starship ставка ещё выше. Super Heavy Version 3 должна стать частью HLS, лунного посадочного аппарата для Artemis III. По текущему плану миссия намечена на 2027 год, а следующая пилотируемая лунная экспедиция обозначена на 2028-й. В этой связке ускоритель отвечает не только за запуск, но и за всю архитектуру миссии.

Для SpaceX это ещё и вопрос темпа. Компания уже не раз меняла конфигурацию Starship по ходу программы, а NASA приходилось подстраивать верификацию под эти изменения. На фоне конкуренции за лунные контракты любая задержка в наземной отработке может сдвинуть и график, и набор допусков для следующих этапов программы.

Теперь остаётся посмотреть, как быстро результаты трубных испытаний перейдут в лётную программу. Если расчёты подтвердят поведение модели, SpaceX получит более уверенную базу для следующих тестов Super Heavy Version 3, а NASA — ещё один слой данных перед подготовкой Artemis III. В таких, на первый взгляд скучных, испытаниях обычно и решается, выйдет ли лунная схема на старт без переделок в последний момент.