Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска

в 3:04, , рубрики: Blue Origin, New Shepard, космонавтика, Научно-популярное, НСРТ, суборбитальные полеты, физика

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 1
В минувшее воскресенье состоялся уже четвертый пуск одной и той же ракеты New Shepard с суборбитальным кораблем. В этот раз в беспилотном корабле летели научные эксперименты, сам корабль тестировал успешность посадки в случае отказа одного из парашютов, и, главное, мы впервые увидели полную трансляцию пуска. Теперь мы мы смогли наблюдать полный цикл полета, крупные планы техники и можем сказать, как проходит полет, какие технические решения использовали конструкторы, и как они смешали идеи, реализованные в ракете-носителе «Энергия» и кораблях «Apollo» и «Союз».

Краткий ликбез

New Shepard — многоразовые ракета и корабль для суборбитального туризма. Ракета совершает «прыжок» в космос, поднимаясь вместе с кораблем выше 100 км, затем и корабль и ракета совершают мягкую посадку. Полет занимает примерно десять минут, при этом 3-4 минуты в корабле длится невесомость. Ракета и корабль названы в честь Алана Шепарда, совершившего в мае 1961 первый в мире суборбитальный полет в космос. Разработчиком является компания Blue Origin под руководством Джефа Безоса.

Полеты комплекса New Shepard начались в 2015, при этом первая успешная посадка состоялась 23 ноября. С тех пор одна и та же ракета совершила уже три успешных полета (и три мягких посадки), полет в воскресенье стал четвертым.

Научные эксперименты

В этот раз в полет была впервые взята полезная нагрузка из научных экспериментов, которые должны были проводиться в течение нескольких минут невесомости. Дело в том, что невесомость можно получить, подпрыгнув в машине/автобусе на ухабе (меньше секунды), в самолете (до 30 секунд), в суборбитальном полете (несколько минут) или в орбитальном полете (сколько нужно). Очевидно, каждый последующий вариант сильно дороже предыдущего. Некоторым экспериментам может хватить суборбитального полета, который дешевле орбитального. А участие в испытательном пуске дает дополнительную скидку.
На New Shepard летели следующие эксперименты:

Collisions Into Dust — изучение процессов столкновений твердых объектов с пылью. Университетский эксперимент может помочь понять процессы, которые происходили в формирующейся Солнечной системе, а сейчас происходят, например, в кольцах Сатурна. Судя по видео, университет проводил эксперименты в самолете — лаборатории невесомости, ну а тут они получили почти на порядок большее время.

3D Wetting — изучение процессов смачивания в невесомости. Версия этого эксперимента уже летала на МКС, а здесь в невесомости оказалась камера новой формы (сферическая). Исследование процессов смачивания в невесомости позволяет создавать более продвинутые космические агрегаты, в которых, например, топливо будет лучше попадать в двигатели, а еще благодаря накопленным в этой сфере знаниям теперь космонавты и астронавты могут пить кофе в невесомости из специальных чашечек, а не пластикового закрытого пакета.

Microgravity Experiment on Dust Environments in Astrophysics-B — немецкий эксперимент, в котором сталкивающиеся в невесомости шарики пыли могут помочь узнать больше о процессах, происходивших при формировании планет Солнечной системы из протопланетного диска.

Летные испытания

Кроме попутной полезной нагрузки, в этот раз в корабле намеренно выключили систему выбрасывания одного парашюта из трех. На New Shepard нет запасных парашютов, поэтому, в случае отказа одного из основных парашютов, корабль все равно должен совершить мягкую посадку. Что любопытно, дикторы говорили о том, что корабль должен совершить успешную посадку даже в случае отказа двух парашютов из трех, возможно, такой тест будет проведен в будущем.

Трансляция

Вот видео трансляции, до 28 минуты идет заставка, можно спокойно проматывать.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 2

Интересные вещи начинаются практически с первых кадров. Оказывается, New Shepard вывозят на автоприцепе, в горизонтальном положении. Для небольшой ракеты использование обычного седельного тягача рационально, а горизонтальная транспортировка — самая простая. На верхней части ракеты видны верхние стабилизаторы, в условиях, когда в сервомеханизмах нет давления, они занимают положение под собственным весом, поэтому нижние стабилизаторы раскрыты.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 3

Следующий сюрприз — оказывается, конструкторы Blue Origin вдохновлялись идеей стартово-стыковочного блока «Блок Я» ракеты-носителя «Энергия»:

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 4

Стартово-стыковочный блок позволяет в комфортных условиях монтажно-испытательного комплекса соединить разъемы «ракета-блок» и затем уже установить ракету со стыковочным блоком в более грубые разъемы «блок-старт». Это решение может сэкономить человеко-часы на установку ракеты, тем самым упростив и удешевив пуск. Как видно из последующих кадров, стартовая команда составляет всего несколько человек.

На 34:26 слышны «пшики» от проверки газовых рулей ракеты. В целом у ракеты много различных управляющих агрегатов — нижние рули, верхние стабилизаторы, газовые двигатели, тормозные щитки. Для сравнения, у Falcon 9 есть только верхние решетчатые рули и газовые двигатели, а посадочные ноги открываются только перед самой посадкой и не успевают поработать ни стабилизаторами, ни тормозами.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 5

Следующими проверяются тормозные щитки. Они будут использоваться для торможения при спуске, поэтому открываются снизу вверх. В этом случае гидравлике (или пневматике) не придется пересиливать поток набегающего воздуха, наоборот, он сам раскроет щитки.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 6

Затем проверяются посадочные опоры. На нижней их части установлены амортизаторы, которые, как бампер у автомобиля, будут сминаться в случае слишком жесткой посадки. На Falcon 9 есть похожие амортизаторы, только они находятся внутри телескопических приводов ног:

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 7
На фото также отлично видно стравливание газа из газовых двигателей

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 8

Обратите внимание на башню недалеко от старта. В дальнейшем она будет видна левее и ниже ракеты и может показаться, что она совсем рядом. Об этой башне мы поговорим чуть позже.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 9

Простое и красивое решение — кабели стартового стола после отстыковки просто повиснут на тросах. Это гораздо проще в разработке и сопровождении, чем отстыковка кабелей и шлангов некоторых других ракет.


Saturn V, для примера

Начиная примерно с Т-30 минут на площадке не видно ни одного человека, очевидно, подготовка к пуску с этого момента автоматизирована. Это уже привычное решение, позволяющее сэкономить деньги и человеко-часы.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 10

Заправка ракеты начинается примерно в Т-20 минут. Обратите внимание на дымок из башни. Почти наверняка (если нет еще одной такой же дальше, не попавшей в кадр) это башня дренажа жидкого водорода. Дело в том, что жидкий водород имеет очень низкую температуру кипения, поэтому необходимо до последних секунд перед пуском доливать его в баки и избавляться от испарившегося. Газообразный водород взрывоопасен, поэтому его обычно отводят подальше и поджигают:

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 11

Любопытно, что в случае New Shepard дренажная башня расположена близко от ракеты, и водород, похоже, просто сбрасывают в атмосферу. Он, конечно, легче воздуха и тут же устремится вверх, но с системой сжигания водорода обстановка на старте была бы безопасней.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 12

Ракета уже выглядит потрепанной, на ней облезает краска. Это — результат воздействия атмосферы при подъеме и спуске. Если многоразовые системы будут успешными, то вид облезлой ракеты станет привычным. Кстати, на ракете не видно инея. Если на кислородно-керосиновых ракетах можно обойтись без теплоизоляции баков, и, например, «Союзы» покрываются льдом и белеют:

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 13

То в случае кислородно-водородной ракеты без теплоизоляции водорода не обойтись, а кислород изолируют «за компанию». Поэтому, например, на Saturn-V иней при старте сыплется только с первой, кислородно-керосиновой ступени.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 14

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 15

Процедура запуска двигателя начинается в Т-0, а ракета начинает подниматься в Т+07 секунд. Это нормально, жидкостной ракетный двигатель не может сразу выйти на полную тягу.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 16

Участок максимального скоростного напора. В этот момент ракета испытывает максимальную нагрузку от набегающего потока воздуха, который потом станет слабее из-за падающего давления. Обратите внимание, что выхлоп практически не видно — кислородно-водородные двигатели в результате сгорания топлива производят воду без сажи или других видимых частиц (исключение — двигатель RS-68 на РН Delta-IV, там сгорает теплоизоляция сопла, и пламя имеет отчетливо красный оттенок).

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 17

139 секунда. Широкий шлейф за ракетой показывает, что двигатель выключился. Если не считать толчка при разделении ракеты и корабля, невесомость уже наступила.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 18

Апогей — 101 042 метра.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 19

Обратите внимание — корабль дает импульс газовыми двигателями, чтобы уйти вбок от ракеты. Пуск производится вертикально, поэтому ракете и кораблю надо разойтись в стороны, чтобы гарантировано не столкнуться.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 20

Высота чуть меньше 9 км. Видны раскрытые верхние стабилизаторы и тормозные щитки.

На высоте 3 км отчетливо слышен хлопок от преодоления звукового барьера при торможении. Это совершенно нормальное явление.

Интересно, что двигатель начинает запускаться на полутора километрах, когда скорость составляет 600 км/ч.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 21

На высоте нескольких метров ракета гасит скорость почти до нуля и с постоянной скоростью 8 км/ч идет на посадку.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 22

Уже после успешной посадки ракеты, капсула раскрывает два тормозных парашюта, которые стабилизируют падение.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 23

И, как это предусмотрено программой, раскрываются два из трех основных парашютов. Вообще, технологическое решение «два тормозных и три основных парашюта» — это уже ставшая классикой парашютная система корабля «Apollo». И в его истории был случай, когда уже после успешного раскрытия всех трех парашютов один схлопнулся.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 24

Тогда астронавты «Аполлона-15» совершили успешную посадку, потому что этот вариант отказа предусматривался при проектировании. Но «Аполлон» садился на воду, которая смягчала удар. А тут, как мы видим, скорость снижения километров 30 в час.

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 25

И тут, оказывается, инженеры Blue Origin вдохновились системой посадки «Союза» — специальные двигатели мягкой посадки включаются перед самым касанием и смягчают удар. На «Союзе» это выглядит еще красивей:

Четвертая посадка New Shepard: научные эксперименты, тест отказа парашюта и первая полная трансляция пуска - 26

Любопытно, что New Shepard очень низко открывает парашют — корабль от раскрытия основных парашютов до касания земли снижался примерно минуту. Например, «Союз» снижается на парашюте минут пятнадцать. Но там нужно иметь запас времени на раскрытие запасного парашюта в случае отказа основного.

Заключение

В будущем, по словам дикторов, ожидается испытание системы спасения на участке максимального скоростного напора (max Q). Это будет очень красивое зрелище — на летящей ракете корабль озарится пламенем и улетит в сторону. По словам Безоса люди могут полететь на New Shepard уже в 2017 году. На многоразовую ракету Безоса действуют те же факторы, что и на многоразовую ракету Маска, и она может в итоге может оказаться убыточной, но, если у вас есть лишние $200 000 на космический туризм, то я бы посоветовал именно New Shepard, по уровню безопасности и продвинутости технологии среди суборбитальных туроператоров они лидируют.

Автор: lozga

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля