Последний испытательный полет космического корабля Starhopper, завершившийся 27 августа, включал необычное оборудование для испытаний - восемь керамических плиток теплозащитного экрана для Starship.

В тот же день, когда Starhopper взлетел в последний раз и выполнил 150-метровый (500-футовый) «прыжок» в Южном Техасе, капсула SpaceX Cargo Dragon C108 завершила свою третью успешную орбитальную миссию, войдя в атмосферу Земли с дополнением нескольких керамических плиток теплозащиты Starship. Это стало первым известным орбитальным испытанием элементов теплозащиты Starship в тот же день, когда Starhopper проверил практически идентичные плитки в ходе совершенно другого вида летных испытаний.
ПЛИТКА № 8
Как показано выше, группа из семи шестиугольных плиток появилась на внешней стороне Starhoper после 14 августа. Эти плитки черного цвета (где-то между матовой и глянцевой), имели следы, которые, вероятно, были связаны с изготовлением или монтажом, и, казалось, были прикреплены к Starhopper с помощью белого клея, похожего на зефир. В целом каждая плитка имеет поразительное сходство с двумя третями гексагонального печенья Oreo, расположенного в виде сетки на внешнем корпусе Starhopper.
Помимо семи плиток, прикрепленных непосредственно к внешнему резервуару с жидким метаном Starhopper, по меньшей мере одна дополнительная плитка была замечена на небольшой конструкции, приваренной к нижней части одной из посадочных «ног» аппарата. Вероятно, всего в пяти или более метрах (~ 15 футах) от двигателя Raptor Starhopper. Эта плитка подверглась бы интенсивному нагреву и звуку (то есть термическому и акустическому удару) во время последнего ~ 60-секундного полета испытательного стенда Starship.
Фактически, плитка у двигателя Raptor, возможно, была подвергнута еще более стрессовым испытаниям, чем предполагалось, из-за очевидных трудностей, с которыми Raptor SN06 столкнулся во время своей минутной работы. Вне зависимости от того, был ли это некачественный монтаж топливных магистралей или проблема с самим Raptor, двигатель продемонстрировал необычное поведение, когда перед приземлением Starhopper прозрачный выхлопной факел превратился в огромный огнемет.
Raptor или топливная арматура также, по-видимому, подвергались некоторой утечке перед приземлением, создавая значительное пламя, которое явно опалило заднюю часть Starhoper и уничтожило большое количество кабелей в области, чуть ниже гексагональной группы плиток. Просмотр видеосъемки теста показал, что бак COPV оторвался и отлетел, испытав аномалию, которая освободила его от Starhopper - в то же время, когда летающий стенд завершил «прыжок» с жесткой посадкой.
ПЛИТКА НА STARHOPPER?
Закономерный вопрос: почему прототипы теплового щита Starship были прикреплены к Starhopper, суборбитальному прототипу, который никогда не достигал скорости больше ~ 20 м/с (40 миль/ч), не говоря уже об орбитальной скорости? Без торможения в атмосфере, какие параметры могли быть получены? Проведенные испытания вместе с одновременным испытанием на орбите четырех отдельных прототипов плиток на капсуле Cargo Dragon, приводят к простому объяснению и дают отличный пример гибкого подхода SpaceX к развитию аэрокосмической техники.
Три отдельных места установки (бак и нога Starhopper и капсула Cargo Dragon) предоставляют чрезвычайно уникальные условия испытаний для керамических плитки прототипов щита. Прикрепленный непосредственно к криогенному топливному баку, набор из семи плиток Starhopper почти наверняка был предназначен для тестирования методов монтажа теплозащитного экрана на бак из нержавеющей стали. Эти плитки прошли через несколько тепловых циклов закачки топлива, провели недели без защиты от адской жары и влажности в Южном Техасе и испытали шок полета и жесткой посадки.
Одинокая плитка, примыкающая к Raptor, подвергалась нагреву от работающего двигателя, находящегося на расстоянии около десятка футов, совместно с жестоким акустическим воздействием, включая непреднамеренный пожар во время аномальной работы двигателя. Четыре керамические плитки Cargo Dragon C108 испытаны в максимально приближенных к реальным условиям, хотя они были изготовлены и прикреплены к космическому кораблю таким образом, чтобы свести к минимуму их непосредственное отношение к вероятному дизайну щита Syatship. Независимо от этого, им все же удалось пережить реальное торможение при возвращении, отделавшись не более чем пятнами сажи от обычного материала щита PICA-X Дракона.
Короче говоря, SpaceX (надеюсь, успешно) продемонстрировал большое количество требований к дизайну керамической защиты Starship, прежде чем способные летать Mk1 или Mk2 Starship будет готов к сопоставимым испытаниям. Конечно, наиболее важные тесты будут включать в себя комбинацию всех условий, относящихся к Starship (двигатели Raptor, монтаж на стенке криогенного резервуара, шестиугольные плитки, недели, проведенные в космосе, сход с орбиты и т. д.) Для отработки полноценного и гарантированного возвращения с орбиты испытания будут перенесены на прототип Starship. Генеральный директор SpaceX Илон Маск (Elon Musk) говорит, что эти тесты могут начаться очень скоро - уже в октябре 2019 года - и комплекс испытаний некоторых частей на Cargo Dragon и Starhopper, выполненных с прототипами плиток, несомненно, продвигают к амбициозной цели.