В 2020-е годы SpaceX отправит в космос Starship — первый в мире частный космический корабль из нержавеющей стали. Попытки использовать материал предпринимались и раньше, но не увенчались успехом. Ради эффективности и экономии Илон Маск готов пойти на риск.

Вдохновение из 50-х

Космические разработки рубежа 50-х годов не дают покоя главе SpaceX Илону Маску. Именно этот период служит вдохновением для создания грандиозного корабля Starship, который уже в 2024 году должен совершить первую миссию на Марс. Аппарат будет вмещать 100 пассажиров и 150 тонн грузов, а использовать его можно будет повторно.

Уменьшенная версия Starship, которую SpaceX собирает на космодроме в Бока-Чика, штат Техас, многим напомнила иллюстрации из научно-фантастических журналов 40–50-х годов.

Похожий на пулю стальной корпус будто воплощает фантазии футурологов середины прошлого века.

Однако компания Маска вдохновлялась не только дизайном космических аппаратов той эпохи, но и инженерными решениями. В конце прошлого года глава SpaceX сообщил , что Starship будет изготовлен из нержавеющей стали, а не из традиционного углеродного волокна.

Как поясняет Popular Mechanics, стальные сплавы использовались в конце 50-х готов при изготовлении первых моделей ракет семейства «Атлас», однако технология не оправдала ожиданий.

«Ранние версии „Атласов“ представляли собой стальной баллон. Стенки были такими тонкими, что ракета в любой момент могла обрушиться под собственным весом. Аппарат даже прямо не мог стоять — он просто проваливался, как надувной замок», — отметил Маск в интервью PM.

По его словам, ракеты с такой конструкцией не выдерживали даже полезную нагрузку и не раз разваливались прямо на стартовой площадке.

Суперсталь

Глава SpaceX признает, что идея использовать «нержавейку» первое время казалась контринтуитивной и ему пришлось убеждать инженеров в ее целесообразности. Свое решение Маск аргументировал экономией.

Углеродное волокно обойдется в $135 за килограмм, причем 35% материала в итоге составят обрезки, непригодные для дальнейшего применения, так что в итоге за килограмм придется отдать $200. Нержавеющая сталь 301 типа будет стоить всего $3 за килограмм, а отходов будет на порядок меньше.

Другое преимущество «нержавейки» — это прочность и устойчивость к повреждениям. Под воздействием криогенных температур конструкции из обычных стальных сплавов становятся хрупкими. Но нержавеющая сталь с повышенным содержанием хрома и никеля под влиянием низких температур становится прочнее на 50%. Показатель деформируемости остается в пределах 12–18% при –200°С.

Еще одно преимущество металла — это высокая температура плавления. Углеродное волокно не плавится, но его износостойкость и прочность снижаются уже после 205°С, тогда как сталь сохраняет свои свойства даже при 815–870°С.

Уникальный щит

Кроме того, SpaceX планирует первой в мире оснастить корабль регенеративным тепловым щитом.

«Мы создадим стальной корпус из двух слоев — некое подобие сэндвича из „нержавейки“», — рассказал Маск. Теплозащитный экран, который покроет Starship почти полностью, будет пропускать воду или топливо через крошечные отверстия на поверхности. Это охладит аппарат при вхождении в атмосферу на большой скорости.

В основе этой технологии лежит принцип охлаждения с помощью выпотевания, или испарения. Он поможет кораблю сохранить целостность даже в экстремальных условиях. Так, при вхождении в атмосферу Марса Starship разовьет скорость 7,5 км в секунду, а затем будет замедляться аэродинамически, как скайдайвер.

Визуально «сэндвич из нержавейки» не будет выделяться, просто одна из сторон корабля будет оснащена двойной защитой. Именно это позволит аппарату избежать судьбы первых «Атласов».

«Насколько мне известно, прежде подобную систему никто не предлагал», — отметил Маск.

В середине января SpaceX сократила 10% сотрудников. Как пояснили в компании, оптимизация — необходимое условие для реализации амбициозных проектов. Один из них — это создание межпланетных космических аппаратов, первым из которых станет Starship.