Miks SpaceX pidi oma kolmapäevast lansseerimist puhastama?

SpaceX

27 mai pidi olema ajalooline päev. Esimest korda peaaegu kümne aasta jooksul pidid Ameerika astronaudid Ameerika pinnal Ameerika raketilt kosmosesse lendama. Kuid praktiliselt viimasel minutil sai start nühkida ja laupäevaks ümber ajatatud. Ja see kõik taandus halvale ilmale, mis läks kümme minutit pärast stardiakna selgeks. Kahjuks on kümme minutit hiljem ikka "liiga hilja" ja siin on põhjus.

Stardipuhastus on ilmastiku tõttu puhastatud

Kui vaatasite eile SpaceX -i starti, olite tõenäoliselt pettunud. Natuke alla 17 minuti pärast starti katkestas NASA missiooni. Enne raketi väljalaskmist jälgib meeskond hoolikalt ilmaolusid.

Sel ajal rikkus ilm kolme starditingimust – looduslik välk, väliveskid ja kinnitatud alasi. Põldveskid mõõdavad atmosfääri elektrilaengut ja kinnitatud alasid näitavad äikesetormidega seotud jäiseid pilvepealseid.

Kui SpaceX ja NASA oleks stardiga edasi läinud, oleks olnud reaalne võimalus, et rakett võib lennu keskel valgustuse käivitada. See oleks olnud katastroofiline. Kuid kümme minutit pärast stardiakent läks ilm startimiseks piisavalt selgeks. Kümme minutit ei pruugi tunduda pikk, kuid raketiteaduses on see igavik ja liiga hilja.

Raketiteadus on keeruline

SpaceX

On hea põhjus, miks vana ütlus "ta on tark, aga ta pole raketiteadlane" eksisteerib. Kui soovite raketi orbiidile saata, peate kindlaks määrama, kuhu see täpselt läheb, kui palju rakett kaalub ja kui palju on vaja selle raskuse sihtkohta tõstmiseks.

Kuid oodake, seal on veel midagi: peate arvestama ka liikuvate sihtmärkidega. Kuna Maa pöörleb tähendust isegi siis, kui proovisite tulistada tühja kohta kosmoses, liigub see pildistamise ajal tõhusalt. Ja kui sihite objekti, mis liigub Maa pöörlemisest sõltumatult, näiteks Maa ümber tiirlevale rahvusvahelisele kosmosejaamale, lisab see teie arvutustele veel ühe teguri.

Nüüd, kui teil on kogu see matemaatika ruudus, peate kütuse välja mõtlema. Teil on vaja piisavalt kütust, et tõsta oma kaal (ütleme 3,5 miljonit naela) orbiidile, võites võitluse gravitatsiooniga, mis ebaõnnestub iga kord, kui astute sammu. Kuid raketile kütuse lisamine lisab kaalu. Seega peate kütuse kaalu arvestamiseks lisama veidi rohkem kütust, mis lisab kaalu, mis muudab kõik keeruliseks.

Jalgpalli Canoni võrrand

NASA ja SpaceX-i lõppeesmärk on rakett välja saata võimalikult tõhusal viisil, et kasutada võimalikult vähe kütust. See tähendab protsessi jõudmiseks punktist A punkti B võimalikult väheste kursiparandustega. Iga kord, kui rakett oma kursi parandab, nõuab see rohkem kütust. Sel põhjusel nõuavad startimised Rahvusvahelisse Kosmosejaama (ISS) "hetkelist stardiaken".

"Hetkkäivitusaken" tähendab, et peate käivitama "T-miinus nulliga", te ei saa minna varem ega hiljem.

Mõelge sellele järgmiselt: kujutage ette, et mängite mängu kohalikul messil. Teil on jalgpallikaanon ja mängus jookseb jalgpalluri kuju, mille keskel on auk, külgsuunas üle väljaku. Sinu eesmärk on tulistada jalgpall läbi augu. Kuid te ei saa oma kaanonit vasakule, paremale, üles ega alla pöörata. Tulistada saab ainult ühes kindlas kohas.

Kuidas sa mängu võidad? Jalgpalli ei saa vallandada, kui mängija kuju on kohas, kus jalgpall tabab. See on liiga hilja; mängija liigub edasi enne jalgpalli saabumist. Seega tuleb varakult tulistada. Aga tulista liiga vara või liiga hilja ja jalgpall läheb käest.

Kujutage nüüd ette, et jalgpallur on 254 miili kaugusel ja liigub 17 150 miili tunnis. See on ISS, kolmapäevane sihtmärk. Nagu NASA administraator Jim Bridenstine ütles, tähendab lennu hilinemine isegi 90 minutit, et "rahvusvaheline kosmosejaam ei asu kuskil lähedal, kus me seda vajame".

Aga kuidas oleks vaid kümme minutit kolmapäevase ilmaga? Noh, teine ​​probleem on kütus.

Külm kütus tõhususe tagamiseks

Kui vaatasite kolmapäeval stardikatset, olite tunnistajaks ebatavalisele protseduurile võrreldes Ameerika varasemate raketiheitega. Varem astusid astronaudid kapslisse pärast seda, kui meeskonnad laadisid raketti kütust.

Kuid kolmapäeval astusid astronaudid enne kütuse laadimist SpaceX Dragon Crew kapslisse. SpaceX ootab kütuse laadimiseks umbes pool tundi enne starti. See on mõnevõrra vastuoluline valik, sest väga plahvatusohtlike raketikütuste liigutamisega kaasneb teatav plahvatusoht.

SpaceX kasutab oma rakettide kütuseks äärmiselt külma raketikütust, täpsemalt vedelat hapniku raketikütust, mida hoitakse temperatuuril -340 kraadi Fahrenheiti järgi. See uskumatult madal temperatuur suurendab SpaceX-i raketi kütusesäästlikkust. Parem kütusesäästlikkus muudab matemaatika lihtsamaks ja vähendab käivitamiskulusid.

See valik pole siiski probleemideta. Mõned aastad tagasi plahvatas testimise käigus rakett SpaceX. Pärast põhjalikku uurimist tegi SpaceX kindlaks, et rida sündmusi põhjustas külma vedelkütuse tahkeks muutumise, mis omakorda põhjustas plahvatuse. Raketifirma võttis kordumise vältimiseks kasutusele lisameetmed.

See jätab SpaceXile teistsuguse probleemi, mida ta lahendada ei suuda – nagu NASA stardiülekande ajal selgitas, peab kütus jääma külmaks. Kui vedelkütus soojeneb, muutub see vähem tõhusaks. Kui see läheb liiga soojaks, ei suuda see raketi orbiidile tõsta. Nii et rakett stardib kas poole tunni jooksul pärast kütuse laadimist või üldse mitte.

Lõppkokkuvõttes tähendab see, et käivitamine ei saanud kümme minutit oodata. Iga minut tähendab soojemat kütust ja väiksemat jõudlust ning sellega kaasnevad arvutused jätavad kütusevajaduse jaoks kõige väiksema varu. Selle asemel proovib SpaceX uuesti starti laupäeval, 30. märtsil kell 15.33 ida aja järgi. Loodetavasti teeb seekord ilm koostööd.