Miksi SpaceX:n piti puhdistaa keskiviikon julkaisuaan
SpaceX
Toukokuun 27. päivän piti olla historiallinen päivä. Ensimmäistä kertaa lähes kymmeneen vuoteen amerikkalaisten astronautien piti lähteä avaruuteen amerikkalaisesta raketista Amerikan maaperällä. Mutta käytännössä viime hetkellä laukaisu puhdistettiin ja siirrettiin lauantaille. Ja kaikki johtui huonosta säästä, joka selkiytyi kymmenen minuuttia laukaisuikkunan jälkeen. Valitettavasti kymmenen minuuttia myöhemmin on edelleen "liian myöhäistä", ja tässä syy.
Laukaisu pesty sään vuoksi
Jos katsoit SpaceX:n laukaisua eilen, olet todennäköisesti pettynyt. Hieman alle 17 minuuttia ennen laukaisua NASA keskeytti tehtävän. Ennen raketin laukaisua miehistö seuraa tarkasti säätä.
Tuolloin sää rikkoi kolmea laukaisuehtoa: luonnon salama, kenttämyllyt ja kiinnitetty alasin. Kenttämyllyt mittaavat ilmakehän sähkövarausta, ja kiinnitetyt alasimet osoittavat ukkosmyrskyihin liittyviä jäisiä pilvenhuippuja.
Jos SpaceX ja NASA olisivat jatkaneet laukaisua, raketti olisi voinut laukaista valaistuksen kesken lennon. Se olisi ollut katastrofaalista. Mutta kymmenen minuuttia laukaisuikkunan jälkeen sää kirkastui tarpeeksi laukaisua varten. Kymmenen minuuttia ei ehkä vaikuta pitkältä, mutta rakettitiedettä se on ikuisuus ja aivan liian myöhäistä.
Rakettitiede on monimutkaista
SpaceX
On hyvä syy, miksi vanha sanonta "hän on älykäs, mutta hän ei ole rakettitutkija" on olemassa. Kun haluat lähettää raketin kiertoradalle, sinun on määritettävä, minne se tarkalleen on menossa, kuinka paljon raketti painaa ja kuinka paljon puristaa tarvitset painon nostamiseksi määränpäähänsä.
Mutta odota, siellä on muutakin: sinun on myös otettava huomioon liikkuvat kohteet. Koska maapallo pyörii, vaikka yrittäisit ampua tyhjään paikkaan avaruudessa, se liikkuu tehokkaasti kuvaaessasi. Ja jos tähtäät kohteeseen, joka liikkuu Maan kiertoliikkeestä riippumatta, kuten Maata kiertävää kansainvälistä avaruusasemaa, se lisää laskelmiisi toisen tekijän.
Nyt kun sinulla on kaikki se matematiikka, sinun on selvitettävä polttoaine. Tarvitset tarpeeksi polttoainetta nostaaksesi painosi (esimerkiksi 3,5 miljoonaa puntaa) kiertoradalle ja voittaaksesi taistelun painovoimaa vastaan, joka epäonnistuu joka kerta, kun otat askeleen. Mutta polttoaineen lisääminen rakettiin lisää painoa. Joten sinun on lisättävä polttoainetta polttoaineen painon huomioon ottamiseksi, mikä lisää painoa, mikä tekee kaikesta monimutkaista.
Jalkapallo Canonin yhtälö
NASAn ja SpaceX:n perimmäisenä tavoitteena on laukaista raketti mahdollisimman tehokkaalla tavalla ja käyttää mahdollisimman vähän polttoainetta. Tämä tarkoittaa prosessia päästä pisteestä A pisteeseen B mahdollisimman vähän kurssikorjauksia käyttäen. Joka kerta kun raketti korjaa kurssiaan, se vaatii enemmän polttoainetta. Tästä syystä laukaisut kansainväliselle avaruusasemalle (ISS) vaativat "välittömän laukaisuikkunan".
"Välitön käynnistysikkuna" tarkoittaa, että sinun on käynnistettävä "T-miinus nollassa". Et voi mennä aikaisemmin tai myöhemmin.
Ajattele asiaa näin: Kuvittele, että pelaat peliä paikallisilla messuilla. Sinulla on jalkapallokanoni, ja pelissä jalkapalloilijahahmo, jonka keskellä on reikä, juoksee sivuttain kentän poikki. Sinun tehtäväsi on ampua jalkapallo reiän läpi. Mutta et voi kääntää kanonia vasemmalle, oikealle, ylös tai alas. Voit ampua vain yhteen tiettyyn kohtaan.
Kuinka voitat pelin? Et voi ampua jalkapalloa, kun pelaajahahmo on siinä kohdassa, johon jalkapallo osuu. Se on liian myöhäistä; pelaaja jatkaa ennen jalkapallon saapumista. Joten sinun täytyy ampua ajoissa. Mutta ammu liian aikaisin tai liian myöhään, ja jalkapallo jää väliin.
Kuvittele nyt, että jalkapalloilija on 254 mailin päässä ja liikkuu 17 150 mailia tunnissa. Se on ISS, keskiviikon suunniteltu tavoite. Kuten NASAn johtaja Jim Bridenstine sanoi, lennon viivästyminen jopa 90 minuuttia tarkoittaa, että "kansainvälinen avaruusasema ei ole lähelläkään sitä, missä sen pitäisi olla".
Mutta entä vain kymmenen minuuttia keskiviikon säälle? Toinen ongelma on polttoaine.
Kylmää polttoainetta tehostaa
Jos katsoit laukaisuyritystä keskiviikkona, näit epätavallisen toimenpiteen verrattuna aiempiin amerikkalaisten rakettien laukaisuihin. Aiemmin astronautit nousivat kapseliin sen jälkeen, kun ryhmät ladasivat polttoainetta rakettiin.
Mutta keskiviikkona astronautit nousivat SpaceX Dragon Crew -kapseliin ennen polttoaineen lataamista. SpaceX odottaa noin puoli tuntia ennen laukaisua ladatakseen polttoainetta. Se on hieman kiistanalainen valinta, koska erittäin räjähtävien ponneaineiden siirtäminen sisältää jonkin verran räjähdysvaaraa.
SpaceX käyttää äärimmäisen kylmää ponneainetta rakettien polttoaineena, erityisesti nestemäistä happea, jota pidetään -340 Fahrenheit-asteessa. Tämä uskomattoman alhainen lämpötila lisää SpaceX-raketin polttoainetehokkuutta. Parempi polttoainetehokkuus tekee matematiikasta helpompaa ja alentaa käynnistyskustannuksia.
Tämä valinta ei kuitenkaan ole ongelmaton. Muutama vuosi sitten SpaceX-raketti räjähti testauksen aikana. Perusteellisen tutkimuksen jälkeen SpaceX päätti, että sarja tapahtumia sai kylmän nestemäisen polttoaineen muuttumaan kiinteäksi aineeksi, mikä puolestaan aiheutti räjähdyksen. Rakettiyhtiö ryhtyi lisätoimenpiteisiin toistumisen estämiseksi.
Tämä jättää SpaceX:lle erilaisen ongelman, jota se ei voi ratkaista – kuten NASA selitti laukaisulähetyksen aikana, polttoaineen on pysyttävä kylmänä. Nestemäisen polttoaineen lämmetessä sen teho heikkenee. Jos se lämpenee liian lämpimäksi, se ei pysty nostamaan rakettia kiertoradalle. Joten raketti laukaisee paljon puolen tunnin sisällä polttoaineen lataamisesta tai ei ollenkaan.
Lopulta tämä tarkoittaa, että laukaisu ei voinut odottaa kymmentä minuuttia. Jokainen minuutti tarkoittaa lämpimämpää polttoainetta ja vähemmän suorituskykyä, ja laskelmat jättävät pienimmät marginaalit polttoainetarpeelle. Sen sijaan SpaceX yrittää laukaisua uudelleen lauantaina 30. maaliskuuta klo 15.33 itäistä aikaa. Toivottavasti sää suosii tällä kertaa.