01.10.2025, Джон Келви, журнал Aerospace America (октябрь-декабрь 2025 года)
Несмотря на выполнение всех задач 10-го испытания Starship в августе, цель SpaceX по отправке первых кораблей Starship к Марсу в этом десятилетии может оставаться недостижимой. Джон Келви анализирует предложенный план и необходимые технологии.
План
На протяжении многих лет Илон Маск постоянно пересматривал свои амбициозные цели по посадке беспилотного космического аппарата SpaceX на поверхность Марса. В 2016 году, выступая на Международном астронавтическом конгрессе, он предложил посадить вариант капсулы Dragon компании SpaceX к 2018 году, но год спустя изменил свою позицию и предположил, что еще находящийся на стадии разработки Starship сможет совершить посадку на Красной планете в 2022 году.
«Я достаточно уверен, что мы сможем завершить строительство корабля и подготовить его к запуску примерно через пять лет», — сказал он участникам конференции IAC 2017 года, что могло бы проложить путь к посадке двух пилотируемых кораблей Starship на Марс к 2024 году.
В мае [этого года], во время выступления на космодроме SpaceX Starbase в Техасе, он снова изменил эту цель. Но на этот раз он рассказал больше подробностей, описав в общих чертах пошаговый подход к высадке первых людей уже в 2029 году.
Пять беспилотных кораблей Starship должны стартовать в 2026 году, когда положение Земли и Марса на их орбитах придет в оптимальное положение. Если все пойдет хорошо, аппараты совершат посадку на Марсе в 2027 году, доставив неуказанное количество двуногих роботов Оптимус, созданных компанией Tesla, занимающейся производством электромобилей и принадлежащей Маску. Еще 20 кораблей Starship стартуют во время следующего переходного окна в 2028 году. Большинство из них доставят дополнительных роботов Оптимус для создания инфраструктуры на поверхности Марса и проведения исследований на наличие ресурсов, таких как водяной лед, но по крайней мере один из кораблей Starship доставит неуказанное количество пассажиров.
Согласно планам, количество полетов будет неуклонно увеличиваться каждые 26 месяцев при каждой последующей возможности запуска: 100 Starship в 2031 году, 500 в 2033 году, вплоть до конечной цели в 1000 или 2000 кораблей за каждую встречу с Марсом, — сказал Маск, — при этом каждый пилотируемый Starship будет перевозить от 100 до 200 пассажиров.
По мнению десяти экспертов, с которыми я беседовал для этой статьи, общий план является обоснованным. Несколько из них — бывшие сотрудники NASA, которые курировали предыдущие автоматические миссии на Марс и внесли свой вклад в планы агентства по отправке собственных астронавтов на красную планету.
«Мне это нравится. Мне очень нравится», — говорит Роберт Мозес, отставной инженер аэрокосмической отрасли из исследовательского центра NASA имени Лэнгли в Вирджинии. Как и многие из тех, с кем я разговаривал, Мозес положительно сравнил архитектуру SpaceX с последней эталонной миссией NASA, хотя план SpaceX включает в себя еще сотни космических аппаратов и экипажей. «Он учитывает все пункты, которые я хотел бы видеть выполненными».
Менее ясно, сможет ли SpaceX придерживаться запланированных сроков запуска. Даже Маск признает, что 2026 год — это амбициозная цель, написав в начале августа в Твиттере, что «более вероятно», что первый беспилотный Starship будет запущен «примерно через 3,5 года, а следующий полет с людьми — примерно через 5,5 лет».
Мозес считает, что это может быть и неплохо, поскольку перенос первых беспилотных миссий на 2028 год «все еще дает ему [Маску] еще одну возможность до 2033 года отправить все возможные силы на Марс».
Но, пожалуй, наибольшую обеспокоенность у Мозеса и других экспертов вызывают многочисленные технические проблемы, которые SpaceX еще предстоит решить — многие из которых никогда не никем не прорабатывались — чтобы обеспечить успешный перелет на Марс и операции на его поверхности. Любая из этих проблем может превратиться в тупик, способный сорвать миссию. Мои электронные письма в SpaceX с просьбой прокомментировать ситуацию остались без ответа, поэтому для этого отчета я использовал общедоступные документы, заявления Маска и других руководителей, описывающие план полета на Марс.
Выход на орбиту
Для успешной реализации плана SpaceX гигантская конструкция Starship-Super Heavy должна выходить на орбиту с той же надежностью, что и рабочая лошадка компании — ракета Falcon 9, которая в сентябре совершила свой 500-й полет. Для обеих ракет SpaceX использует итеративный подход к проектированию, при котором конструкции постепенно дорабатываются в ходе серии быстрых летных испытаний. Но, по словам Скотта Хаббарда, бывшего директора исследовательского центра NASA имени Эймса и нынешнего почетного директора Стэнфордского центра передового опыта в области коммерческих космических перевозок, в случае со Starship компания SpaceX, возможно, достигла предела этой стратегии «немного построить, немного протестировать, немного потерпеть неудачу».
Несколько верхних ступеней Starship достигли орбитальной высоты, но ни одна из них не смогла преодолеть гравитационное поле Земли. Компания SpaceX планирует провести «длительные испытательные полеты» в 2026 году, в ходе которых Starship версии 3 «проведет длительное время на орбите».
«Что касается Falcon, то, по его словам, наблюдалось заметное улучшение от полета к полету, и сейчас уже около 150 полетов прошли без проблем. Starship же пока еще далек от этого показателя».
Starship никогда не выходил на орбиту; вместо этого SpaceX следовала суборбитальной траектории в ходе 10 комплексных летных испытаний, проведенных на сегодняшний день [октябрь 2025], в которых верхние ступени направлялись к контролируемому приводнению в Индийском океане. Последнее испытание Starship, проведенное в августе, стало первым, в котором корабль выдержал суровый переход через атмосферу и приводнился целым и невредимым с конца 2024 года, положив конец череде неудач, включавшей взрывы трех Starship в полете и еще одного взрыва на земле во время статических огневых испытаний в июне.
После того как Starship достигнет околоземной орбиты, следующей задачей станет стыковка с несколькими «заправщиками» для заправки баков 933 метрическими тоннами жидкого кислорода и 267 метрическими тоннами жидкого метана, необходимых для достижения Марса. По словам Мозеса, полная заправка топливом необходима для сокращения времени полета до трех-четырех месяцев, чтобы минимизировать время воздействия опасного галактического космического излучения на экипаж.
Заправка на орбите
В 2024 году компания SpaceX перекачала 5 метрических тонн топлива между двумя баками одного и того же космического корабля Starship. Полномасштабная демонстрация перекачки топлива между двумя Starship запланирована на 2026 год.
Несмотря на всю необходимость, процесс дозаправки требует значительных логистических усилий. «Starship нуждается в 1200 тоннах топлива, а танкер заправляет по 100 тонн за раз», — говорит Дональд Рапп, инженер-химик и консультант Лаборатории реактивного движения NASA по миссии Mars 2020. Это означает, что для заправки каждого Starship, направляющегося на Марс, потребуется 12 запусков танкеров.
По этим расчетам, для того чтобы пять кораблей Starship покинули Землю в 2026 году, потребуется 60 запусков танкеров, говорит Рапп, — это отличная возможность проверить закон Мерфи и беспрецедентная проверка наземной инфраструктуры на прочность.
Сама по себе эта процедура дозаправки в теории хороша, но на практике её практически нет. «Было разработано множество моделей», — говорит Уильям Нотардонато, бывший инженер NASA, а ныне генеральный директор компании Eta Space из Рокледжа, штат Флорида, занимающейся разработкой космических аппаратов для маломасштабной криогенной перекачки топлива на околоземной орбите. Но «никто так и не смог точно подтвердить эти модели данными, полученными в ходе полёта, используя реальную криогенную жидкость».
Среди технологий, которые SpaceX еще предстоит продемонстрировать, — дозаправка Starship на околоземной орбите. На видео изображен лунный посадочный модуль Starship (слева), стыкующийся с версией «танкера», несущей жидкий кислород и жидкий метан. Credit: SpaceX.
В ходе испытаний Starship в 2024 году компания SpaceX перекачала неизвестное количество жидкого кислорода между двумя внутренними баками, но никто еще не пытался осуществить крупномасштабную перекачку между двумя космическими аппаратами. По словам Маска, SpaceX планирует сделать это в 2026 году, что прямо противоречит его амбициозному плану, основанному на итеративном проектировании.
По словам Нотардонато, среди факторов, которые необходимо определить в ходе этих испытаний, — количество криогенного топлива, которое испарится при первом контакте с относительно теплыми трубопроводами и пустыми баками. Эти «паразитные» потери представляют собой еще одну проблему для SpaceX: если их будет слишком много, для заправки каждого Starship могут потребоваться дополнительные запуски танкеров.
«Возможно, придётся совершить ещё одну или две миссии по дозаправке, — говорит Нотардонато, — и никто точно не знает, сколько таких миссий им придётся совершить».
Удачная посадка
Полёт к Марсу — это лишь первый этап путешествия. После выхода на орбиту Starship должен пройти этапы входа в атмосферу, спуска и посадки. Каждый Starship, весящий 200 тонн и более (в зависимости от полезной нагрузки), будет в 200 раз массивнее любого аппарата, совершавшего посадку ранее, и, следовательно, потребует иной техники посадки.
Космические аппараты NASA, включая марсоход Perseverance, использовали одноразовые абляционные теплозащитные экраны для защиты во время обжигающего полета к поверхности. В отличие от них, каждый Starship будет использовать многоразовый теплозащитный экран из шестиугольных металлокерамических плиток для аэродинамического торможения в марсианской атмосфере, используя трение для замедления скорости с 7,5 километров в секунду до примерно 1 километра в секунду.
Вход в атмосферу Марса
В конце 2024 года компания SpaceX провела аэродинамические испытания образцов материала теплозащитного экрана Starship, а в ходе многочисленных полетов Starship были протестированы различные материалы теплозащитного экрана и траектории посадки.
«Никто еще не разработал по-настоящему многоразовый орбитальный теплозащитный экран», — сказал Маск в своем майском выступлении. Он отметил, что тонкая, богатая углекислым газом атмосфера Марса, ионизированная теплом при входе в атмосферу, генерирует больше свободного кислорода, чем земная, который будет разъедать защитные плитки.
Для 10-го полета специалисты SpaceX установили плитки различного состава на разных частях верхней ступени Starship, а траектория входа аппарата в атмосферу была «разработана таким образом, чтобы намеренно создать нагрузку для проверки предельных возможностей задних закрылков», которые должны были управлять аппаратом в атмосфере, говорится на сайте SpaceX.
Затем следует сама посадка, которая, по прогнозам Хаббарда, может представлять собой еще большую проблему из-за высоты Starship в 52 метра. По его словам, на то есть причина: NASA использовало парашюты и амортизирующие подушки безопасности для посадки многих своих посадочных модулей и марсоходов, которые представляли собой относительно приземистые аппараты с низким центром тяжести.
«Вертикальная посадка выглядит очень эффектно, — говорит Хаббард, — но посмотрите на неудачные попытки посадки на Луну высоких и узких аппаратов». Он указал на посадочный модуль «Одиссей», построенный компанией Intuitive Machines, который «перевернулся» в начале 2024 года после отказа лазерного высотомера, из-за чего ему пришлось совершить посадку на лунной поверхности быстрее и на более крутом склоне, чем предполагалось.
«Более низкий центр тяжести всегда повышает устойчивость», — написал мне Хаббард в последующем электронном письме, отметив, что в настоящее время нет ровных, хорошо подготовленных посадочных площадок, ожидающих первой посадки Starship на Луну или Марс.
В ноябре 2024 года компания SpaceX поделилась этими фотографиями наземных испытаний, в ходе которых материалы теплозащитного экрана Starship подвергались воздействию условий, аналогичных тем, с которыми аппарат столкнется при входе в атмосферу Марса и приближении к поверхности. Выживание после входа в атмосферу, спуска и посадки станет ключевым этапом первого полета Starship на Марс, который SpaceX может осуществить уже в 2026 году. Credit: SpaceX.
Создание города на Марсе
Как только первые «Звездные корабли» достигнут Марса, задача по обустройству лагеря для астронавтов ляжет на плечи Оптимусов. Двуногие гуманоиды должны будут устанавливать электростанции и другую инфраструктуру, а также искать такие ресурсы, как водяной лед. В мае Маск показал изображение Оптимуса, рабочего-слесаря, строящего Эмпайр-стейт-билдинг, сидящего на балке и обедающего.
Хаббард, ставший в 2000 году первым директором марсианской программы NASA, сомневается в способности Оптимуса справиться с задачей. Он отмечает, что многие демонстрационные видеоролики показывают роботов в хорошо подготовленных условиях — резкий контраст с бесплодной марсианской поверхностью. Компания Tesla также подверглась критике за видеоролики, на которых Оптимусы, казалось бы, готовят еду или взаимодействуют с людьми на мероприятиях, хотя позже выяснилось, что роботы, по крайней мере частично, управлялись дистанционно.
Роботы Оптимус
Компания Tesla запустила пилотную производственную линию в начале 2025 года, а полномасштабное производство планируется начать в 2026 году.
Вместо этого, «почему бы не взять целую группу марсоходов, в работоспособности которых вы уверены?» — спрашивает Хаббард. Шестиколесная конструкция, использованная в Perseverance и Curiosity, доказала свою «способность адаптироваться практически к любому типу поверхности с достаточным дорожным просветом».
Другой вариант — подняться в воздух. «Оптимус уступает в качестве исследовательской платформы увеличенному вертолету Ingenuity, который умеет летать», — говорит Роберт Зубрин, аэрокосмический инженер и давний оптимист марсианских миссий, имея в виду небольшой вертолет, который сопровождал Perseverance и совершил 72 полета за три года.
Учитывая заявленную грузоподъемность Starship в 100 тонн, Зубрин считает, что SpaceX сможет доставить целую армию марсоходов и вертолетов, «подобно войскам, высадившимся на пляже Нормандии, — говорит он, — и провести за два года больше научных исследований на Марсе, чем NASA за последние десятилетия».
Ни заявления Маска, ни публичные материалы SpaceX не указывают на то, в какой степени наука влияет на цели скорейшей высадки на Марс. Но Зубрин и другие эксперты сходятся во мнении, что для того, чтобы Маск смог построить самодостаточный город своей мечты, необходима определенная форма роботизированной автоматизации.
В планировании NASA давно предполагается, что ключевым фактором для пилотируемых миссий на Марс станет использование ресурсов, находящихся на месте. Последняя концепция, Design Reference Architecture 5 (DRA-5), предусматривает предварительное размещение твердооксидных электролитических ячеек на Марсе до прибытия астронавтов. По сути, это топливный элемент, работающий в обратном направлении: твердооксидные электролитические ячейки будут расщеплять атмосферный углекислый газ на оксид углерода и кислород с помощью электрического тока.
Кислород
Электролизная установка, р��ботающая в течение 16 месяцев, должна будет произвести 25 тонн жидкого кислорода для заправки ракеты стартующей с Марса, с Земли астронавты доставили бы также 6 тонн жидкого метана в качестве топлива. После заправки эта ракета вернула бы астронавтов на Землю по завершении их миссии.
В 2021 году NASA доказало эту общую концепцию с помощью эксперимента MOXIE на борту марсохода Perseverance, который за 30 месяцев произвел 122 грамма кислорода. По словам Майкла Хехта, руководителя эксперимента, масштабирование MOXIE для производства тонн жидкого кислорода не составит труда, но это не будет бесплатно.
«Для расщепления молекулы углекислого газа требуется много энергии, — говорит он, — примерно киловатт на килограмм произведенного кислорода».
Согласно плану NASA, для производства 25 киловатт энергии, необходимых для создания 25 тонн жидкого кислорода, потребуется ядерный реактор деления. По расчетам Хехта, Starship потребуется больше: примерно 600 кВт для производства 600 тонн жидкого кислорода для каждого аппарата, возвращающегося на Землю, если он будет заполнен до отказа.
В отличие от NASA, SpaceX планирует полагаться на солнечную энергию — «на большое количество солнечной энергии», как говорил Маск, хотя он и не уточнил механизм сбора и хранения этой энергии.
Энергия
Маск заявил, что SpaceX будет использовать солнечную энергию, но не уточнил, как она будет собираться и храниться.
По словам Хехта, эта технология может сработать, но опять же, с определенными издержками: «Солнечные батареи, безусловно, будут гораздо массивнее, чем реакторы», — говорит Хехт. По оценкам NASA, для производства 25 тонн жидкого кислорода потребуется около 1450 квадратных метров солнечных панелей, что составляет потенциальный эквивалент для SpaceX в 38 400 квадратных метров — примерно семь американских футбольных полей.
Для Оптимуса это огромная инфраструктура, которую ему предстоит создать и поддерживать в действии раньше, чем прибудут экипажи из людей. Но альтернатива — отправка людей для подготовки всего необходимого, без заранее заготовленного топлива для возвращения, — «кажется мне невероятно опасной», — говорит Хаббард.
И если SpaceX не планирует доставлять на Марс большое количество дополнительного жидкого метана, ей потребуется использовать другой процесс, отличный от MOXIE, для получения этого метана на Марсе, как утверждает Рапп: реакцию Сабатье, которая использует электричество и углекислый газ, но также требует воды. Основная идея заключается в том, чтобы пропустить электрический ток через воду, чтобы расщепить ее на кислород и водород. Затем водород вступает в реакцию с углекислым газом при температуре около 300 градусов Цельсия для получения метана и еще большего количества воды, при этом вода возвращается в замкнутый цикл.
«Это очень простой процесс, — говорит Рапп, — он практически безопасен».
Но SpaceX нужно будет найти много воды на Марсе, отмечает он, и хотя орбитальные данные указывают на возможное наличие обильных подземных вод, конкретных доказательств пока нет. Но давайте предположим, что в марсианском реголите содержится 15% воды, говорит он, основываясь на статье, опубликованной в феврале в журнале IgMin Research. Это означает, что для производства 5 тонн топлива в день «Оптимусу» или другому оборудованию потребуется переработать 33 тонны поверхностного материала.
Предстоящий путь
По словам Зубрина, все это вместе взятое делает вероятность запуска Starship на Марс в 2026 году практически нулевой. «Представление о том, что они посадят Starship на Марс после запуска в следующем году, не соответствует действительности. Если вы не согласны, я готов поспорить на 1000 долларов».
Он согласен с Мозесом в том, что 2028 год кажется более реалистичным, но также предостерег от слишком долгого ожидания, опасаясь, что администрация Трампа или Конгресс изменят свои приоритеты, что приведет к потере темпов развития SpaceX.
«Я не думаю, что программу «Аполлон» можно было бы реализовать за 20 лет, — говорит он. — Это должно было быть выполнено в течение восьмилетнего срока, иначе политические и экономические условия, которые заставили тогдашнего президента Ричарда Никсона отменить программу после полета «Аполлона-17», могли бы ускорить ее реализацию».
Политические аспекты, пожалуй, являются самой большой загадкой в планах SpaceX. Публичный конфликт Маска с президентом Дональдом Трампом и предлагаемое сокращение финансирования NASA не дают ясности относительно государственной поддержки государственно-частного партнерства NASA и SpaceX, которое, по мнению большинства экспертов, с которыми я беседовал, необходимо для осуществления пилотируемой миссии на Марс.
«Многие считают, что всё получится, но никаких гарантий нет», — говорит Кейси Дрейер, руководитель отдела космической политики в Планетарном обществе, о SpaceX, Starship и Марсе. Но «никогда не стоит ставить против SpaceX как компании, потому что, честно говоря, они невероятно способны».
Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: A Closer Look at SpaceX's Mars Plan
