Семь фактов о ракетах SpaceX, которые не видны во время обычной трансляции запуска

Возвращение первой ступени Falcon 9 давно стало привычной частью запусков SpaceX, однако многоразовость — лишь одна из особенностей ракет компании. Некоторые менее заметные технические решения касаются разделения ступеней, управления двигателями, повторного использования обтекателей и даже того, в какой момент запускаются двигатели следующей ступени.

Первая ступень Falcon 9 садится, пока вторая продолжает полёт

После примерно двух с половиной минут полёта первая ступень Falcon 9 выключает девять двигателей Merlin и отделяется. Вторая ступень продолжает разгон полезной нагрузки, а первая независимо выполняет манёвры возвращения.

Так происходило уже при первой успешной посадке Falcon 9 на сушу 21 декабря 2015 года. Пока первая ступень возвращалась на площадку во Флориде, вторая продолжала выводить на орбиту 11 спутников Orbcomm. NASA отдельно отмечало, что обе части одной ракеты в этот момент фактически выполняли две независимые задачи.

Для возвращения ступень использует собственные двигатели, решётчатые рули и четыре посадочные опоры. В зависимости от энергетики конкретной миссии она может вернуться к месту запуска или сесть на беспилотную морскую платформу.

SpaceX повторно использует даже створки головного обтекателя

Головной обтекатель защищает спутники от аэродинамического давления и нагрева во время прохождения плотных слоёв атмосферы. Когда атмосфера становится достаточно разреженной, две его половины отделяются от ракеты.

Раньше подобные элементы обычно считались одноразовыми. SpaceX начала повторно запускать восстановленные створки обтекателей в конце 2019 года.

Согласно руководству Falcon 2025 года, к февралю 2025-го ранее летавшие половины обтекателей использовались повторно уже в 307 миссиях. К тому же моменту первые ступени Falcon совершили более 384 повторных полётов.

Таким образом, многоразовая архитектура Falcon распространяется не только на самую заметную и дорогую первую ступень, но и на крупные элементы, которые ракета сбрасывает во время выведения полезной нагрузки.

Ступень, запускавшая людей, затем отправилась в космос снова

30 мая 2020 года первая ступень Falcon 9 вывела Crew Dragon с астронавтами NASA Робертом Бенкеном и Дугласом Хёрли в миссии Demo-2 — первом пилотируемом полёте Crew Dragon.

Однако после этой миссии ступень не списали. Тот же аппарат затем использовался для запуска южнокорейского спутника ANASIS-II и партии Starlink, а в декабре 2020 года в четвёртый раз стартовал с грузовым кораблём Dragon по программе CRS-21. NASA прямо указывало Demo-2 среди трёх предыдущих полётов этой ступени.

Сегодня повторные полёты стали обычной частью эксплуатации Falcon. Используются повторно и ступени, назначаемые на пилотируемые миссии: например, Crew-4 в 2022 году стала первой пилотируемой миссией NASA, запущенной на ступени, совершавшей уже четвёртый полёт.

Ступени Falcon раздвигает сжатый газ

Разделение ступеней — один из критических этапов запуска. После выключения первой ступени две многотонные конструкции должны быстро и гарантированно разойтись, чтобы двигатель второй ступени мог безопасно начать работу.

В Falcon 9 для этого используется пневматическая система. Высокое давление гелия открывает механические фиксаторы, после чего четыре пневматических толкателя физически раздвигают ступени. Аналогичный принцип используется при раскрытии двух половин головного обтекателя.

SpaceX указывает два преимущества такой схемы. Она создаёт сравнительно небольшую ударную нагрузку и позволяет перед запуском функционально испытывать именно те элементы системы разделения, которые затем полетят в космос. Пневматическая схема также уменьшает количество образующегося при разделении мусора по сравнению с некоторыми пиротехническими решениями.

Starship запускает двигатели ещё до полного разделения ступеней

Starship использует принципиально другую схему — горячее разделение ступеней. Большинство двигателей Super Heavy выключаются, но несколько центральных продолжают работать, а двигатели верхней ступени Starship запускаются ещё до того, как аппараты полностью разошлись.

Поток от Raptor верхней ступени помогает отделить Starship от ускорителя. SpaceX впервые успешно продемонстрировала горячее разделение на втором испытательном полёте системы в ноябре 2023 года.

В третьем поколении Starship, которое впервые полетело в мае 2026 года, конструкция стала ещё необычнее. Отдельный одноразовый защитный переходник заменён интегрированной системой горячего разделения. Верхняя часть топливного бака Super Heavy теперь непосредственно подвергается воздействию выхлопа двигателей Starship и защищается давлением внутри бака и дополнительным стальным слоем.

Такая схема позволяет сократить потерю скорости во время перехода от работы первой ступени ко второй, но требует особенно высокой термостойкости конструкции.

Super Heavy не несёт посадочные опоры — его ловит башня

Falcon 9 возвращается на четыре собственные посадочные опоры. Super Heavy от них отказался.

При возвращении ускоритель Starship направляется к стартовой башне, где его должны перехватить две массивные подвижные балки. Перенос механизма посадки с ракеты на землю позволяет не поднимать в космос тяжёлые посадочные опоры вместе с каждой ступенью.

SpaceX впервые поймала Super Heavy башней во время пятого испытательного полёта Starship в октябре 2024 года. Ещё один важный этап произошёл с ускорителем седьмого полёта: его успешно поймали, а затем подготовили к повторному использованию.

В мае 2025 года этот же ускоритель снова стартовал в девятом испытательном полёте Starship и стал первым повторно запущенным Super Heavy. Во второй миссии его уже не пытались поймать башней: SpaceX использовала ускоритель для других экспериментальных режимов возвращения.

Это принципиально отличает архитектуру Starship от Falcon 9. Конечная цель SpaceX заключается не просто в спасении отдельных ступеней, а в быстром повторном использовании обеих частей системы.

В Falcon 9 ракетное топливо выполняет ещё одну работу

Для управления траекторией ракеты необходимо отклонять тягу двигателей. На первой ступени Falcon это достигается поворотом двигателей Merlin.

В документации SpaceX описано ещё одно необычное решение: гидравлическая система управления вектором тяги первой ступени использует жидкий керосин RP-1 из топливной системы ракеты вместо отдельного запаса гидравлической жидкости.

Таким образом, одно и то же вещество выполняет две функции. Сначала керосин используется рабочей жидкостью в системе управления двигателями, а затем служит топливом для самих Merlin.

По объяснению SpaceX, отказ от отдельного бака гидравлической жидкости и дополнительной системы её наддува уменьшает количество потенциальных точек отказа. Исчезает и риск исчерпания отдельного запаса гидравлической жидкости во время работы системы управления.

Многие из этих решений по отдельности не выглядят столь эффектно, как вертикальная посадка ракеты. Вместе они показывают более широкую инженерную философию SpaceX: уменьшать количество одноразового оборудования, устранять отдельные подсистемы там, где их функцию может выполнять уже существующая система, и переносить часть оборудования с ракеты на наземную инфраструктуру.

Falcon 9 довёл эту концепцию до регулярного повторного использования ступеней и обтекателей. Starship развивает её дальше с горячим разделением, возвращением ускорителя непосредственно к стартовой башне и расчётом на повторное использование значительно большей части ракетной системы.