Почему SpaceX пришлось отменить свой запуск в среду

СпейсИкс

27 мая должно было стать историческим днем. Впервые за почти десятилетие американские астронавты должны были стартовать в космос с американской ракеты на американской земле. Но практически в последнюю минуту запуск был перенесен на субботу. А все дело в плохой погоде, которая прояснилась через десять минут после стартового окна. К сожалению, через десять минут все еще «слишком поздно», и вот почему.

Запуск очистили из-за погоды

Если вы вчера наблюдали за запуском SpaceX, вы, вероятно, разочаровались. Когда до запуска оставалось чуть менее 17 минут, НАСА прервало миссию. Перед запуском ракеты экипаж внимательно следит за погодой.

В то время погода нарушила три условия для запуска: естественное освещение, полевые мельницы и прикрепленная наковальня. Полевые мельницы являются мерой электрического заряда в атмосфере, а прикрепленные наковальни указывают на ледяные вершины облаков, связанные с грозами.

Если бы SpaceX и НАСА осуществили запуск, был бы реальный шанс, что ракета может вызвать молнию во время полета. Это было бы катастрофой. Но через десять минут после стартового окна погода достаточно прояснилась для запуска. Десять минут могут показаться недолгими, но в ракетостроении это целая вечность, и слишком поздно.

Ракетная наука сложна

СпейсИкс

Есть веская причина, по которой существует старая поговорка «он умен, но он не ученый-ракетчик». Когда вы хотите отправить ракету на орбиту, вы должны определить, куда именно она летит, сколько весит ракета и какая тяга вам нужна, чтобы поднять этот вес до места назначения.

Но подождите, это еще не все: вам также нужно учитывать движущиеся цели. Поскольку Земля вращается, это означает, что даже если вы попытаетесь выстрелить в пустое место в космосе, она фактически движется, пока вы стреляете. И если вы нацеливаетесь на объект, который движется независимо от вращения Земли, например, на Международную космическую станцию, вращающуюся вокруг Земли, это добавляет еще один фактор к вашим расчетам.

Теперь, когда у вас есть все эти математические расчеты, вам нужно вычислить топливо. Вам понадобится достаточно топлива, чтобы поднять свой вес (скажем, 3,5 миллиона фунтов) на орбиту, выиграв борьбу с гравитацией, которую вы терпите неудачу каждый раз, когда делаете шаг. Но добавление топлива в ракету увеличивает ее вес. Таким образом, вам нужно будет добавить еще немного топлива, чтобы учесть вес вашего топлива, что увеличивает вес, что все усложняет.

Уравнение футбольного канона

Конечная цель НАСА и SpaceX — запустить ракету наиболее эффективным способом, используя наименьшее количество необходимого топлива. Это означает процесс перехода из пункта А в пункт Б с минимальными корректировками курса. Каждый раз, когда ракета корректирует свой курс, требуется больше топлива. По этой причине запуски на Международную космическую станцию ​​(МКС) требуют «мгновенного стартового окна».

«Окно мгновенного запуска» означает, что вы должны запустить в «T-минус ноль», вы не можете начать раньше или позже.

Подумайте об этом так: представьте, что вы играете в игру на местной ярмарке. У вас есть футбольный канон, а в игре фигурка футболиста с дыркой посередине бежит боком по полю. Ваша цель – запустить футбольный мяч через отверстие. Но вы не можете повернуть свой канон влево, вправо, вверх или вниз. Вы можете стрелять только в одну конкретную точку.

Как выиграть игру? Вы не можете стрелять из мяча, когда фигурка игрока находится в том месте, куда мяч попадет. Это слишком поздно; игрок уйдет до того, как прибудет футбольный мяч. Так что стрелять надо рано. Но стреляйте слишком рано или слишком поздно, и мяч промахнется.

Теперь представьте, что футболист находится на расстоянии 254 миль и движется со скоростью 17 150 миль в час. Это МКС, намеченная цель Среды. Как выразился администратор НАСА Джим Брайденстайн, задержка полета даже на 90 минут означает, что «Международная космическая станция не будет находиться рядом с тем местом, где она нам нужна».

А как насчет погоды в среду всего за десять минут? Ну и другая проблема – топливо.

Холодное топливо для эффективности

Если вы наблюдали за попыткой запуска в среду, то стали свидетелями необычной процедуры по сравнению с прошлыми запусками американских ракет. В прошлом астронавты садились в капсулу после того, как команды загружали в ракету топливо.

Но в среду астронавты поднялись на борт капсулы SpaceX Dragon Crew до загрузки топлива. SpaceX ждет примерно полчаса до запуска, чтобы загрузить топливо. Это несколько спорный выбор, потому что перемещение взрывоопасного топлива сопряжено с некоторой опасностью взрыва.

SpaceX использует чрезвычайно холодное топливо для своих ракет, в частности, жидкий кислород, поддерживаемый при температуре -340 градусов по Фаренгейту. Эта невероятно низкая температура увеличивает топливную эффективность ракеты SpaceX. Лучшая топливная эффективность упрощает расчеты и снижает стоимость запуска.

Однако этот выбор не лишен проблем. Несколько лет назад ракета SpaceX взорвалась во время испытаний. После тщательного расследования SpaceX определила, что серия событий привела к тому, что холодное жидкое топливо превратилось в твердое, что, в свою очередь, вызвало взрыв. Ракетная компания приняла дополнительные меры для предотвращения повторения.

Это оставляет SpaceX с другой проблемой, которую она не может решить — как объяснило НАСА во время трансляции запуска, топливо должно оставаться холодным. По мере нагревания жидкое топливо становится менее эффективным. Если станет слишком жарко, он не сможет поднять ракету на орбиту. Так что ракета сильно стартует в течение получаса с загрузкой топлива или вообще не запускается.

В конечном счете это означает, что запуск не мог ждать десять минут. Каждая минута означает более теплое топливо и меньшую производительность, а связанные с этим расчеты оставляют минимальные запасы для требований к топливу. Поэтому вместо этого SpaceX снова попытается запустить в субботу, 30 марта, в 15:33 по восточному времени. Надеюсь, в этот раз погода посодействует.