Чому SpaceX довелося відмовитися від свого запуску в середу

SpaceX

27 травня мало бути історичним днем. Вперше за майже десятиліття американські астронавти мали запустити в космос з американської ракети на американській землі. Але практично в останній момент запуск був відмінений і перенесений на суботу. А все зводилося до поганої погоди, яка прояснилася через десять хвилин після вікна запуску. На жаль, через десять хвилин все ще «занадто пізно», і ось чому.

Запуск, прибраний через погоду

Якщо ви вчора спостерігали за запуском SpaceX, ви, напевно, були розчаровані. Трохи менше ніж за 17 хвилин до запуску NASA припинило місію. Перед запуском ракети екіпаж уважно стежить за погодою.

Тоді погода порушила три умови для запуску — природну блискавку, польові млини та прикріплене ковадло. Польові млини є мірою електричного заряду в атмосфері, а прикріплені ковадла вказують на крижані вершини хмар, пов’язані з грозами.

Якби SpaceX і NASA продовжили запуск, була б реальна ймовірність, що ракета могла б викликати освітлення в середині польоту. Це було б катастрофічно. Але через десять хвилин після стартового вікна погода прояснилася достатньо для запуску. Десять хвилин можуть здатися не довгими, але в ракетобудуванні це ціла вічність і занадто пізно.

Ракетна наука складна

SpaceX

Існує вагома причина, чому існує стара приказка «він розумний, але він не вчений-ракетник». Коли ви хочете відправити ракету на орбіту, ви повинні визначити, куди саме вона рухається, скільки важить ракета і скільки поштовху вам потрібно, щоб підняти цю вагу до місця призначення.

Але почекайте, є ще більше: вам також потрібно враховувати рухомі цілі. Оскільки Земля обертається, навіть якщо ви спробували стріляти в порожнє місце в космосі, вона ефективно рухається під час зйомки. І якщо ви націлюєтеся на об’єкт, який рухається незалежно від обертання Землі, як-от Міжнародна космічна станція, яка обертається навколо Землі, це додає ще один фактор до ваших розрахунків.

Тепер, коли у вас вся ця математика зведена в квадрат, вам потрібно з’ясувати паливо. Вам знадобиться достатньо палива, щоб підняти свою вагу (скажімо, 3,5 мільйона фунтів) на орбіту, виграючи боротьбу з гравітацією, в якій ви зазнаєте невдачі щоразу, коли робите крок. Але додавання палива в ракету додає ваги. Тож вам потрібно буде додати ще трохи палива, щоб врахувати вагу вашого палива, що додає більше ваги, що ускладнює все.

Рівняння футбольного канону

Кінцева мета NASA і SpaceX — запустити ракету найефективнішим способом з використанням найменшого необхідного палива. Це означає процес переходу з точки А в пункт Б з якомога меншою кількістю виправлень курсу. Щоразу, коли ракета коригує свій курс, для цього потрібно більше палива. З цієї причини для запусків до Міжнародної космічної станції (МКС) потрібно «вікно миттєвого запуску».

«Вікно миттєвого запуску» означає, що ви повинні запустити на «T-мінус нуль», ви не можете почати ні раніше, ні пізніше.

Подумайте про це так: уявіть, що ви граєте в гру на місцевому ярмарку. У вас є футбольний канон, а в грі фігурка футболіста з діркою посередині біжить боком по полю. Ваша мета – пропустити футбол через отвір. Але ви не можете повернути свій Canon ліворуч, праворуч, вгору чи вниз. Ви можете стріляти лише в одному певному місці.

Як ви виграєте гру? Ви не можете стріляти у футбольний м’яч, коли фігурка гравця знаходиться в тому місці, куди влучить футбол. Це занадто пізно; гравець рухатиметься далі до прибуття футболу. Тож треба стріляти завчасно. Але вогонь занадто рано або занадто пізно, і футбол пропустить.

А тепер уявіть, що футболіст знаходиться на відстані 254 милі і рухається зі швидкістю 17 150 миль на годину. Це МКС, запланована ціль середи. Як сказав адміністратор NASA Джим Брайденстайн, затримка польоту навіть на 90 хвилин означає, що «Міжнародна космічна станція не буде там, де нам потрібно».

Але як щодо погоди в середу всього за десять хвилин? Ну, інша проблема — паливо.

Холодне паливо для ефективності

Якщо ви спостерігали за спробою запуску в середу, то були свідками незвичайної процедури в порівнянні з минулими запусками американських ракет. У минулому астронавти сідали в капсулу після того, як команди завантажили паливо в ракету.

Але в середу астронавти сіли в капсулу SpaceX Dragon Crew перед завантаженням палива. SpaceX чекає приблизно півгодини перед запуском, щоб завантажити паливо. Це дещо суперечливий вибір, оскільки переміщення вибухонебезпечних паливів супроводжується певною небезпекою вибуху.

SpaceX використовує надзвичайно холодне паливо для палива своїх ракет, зокрема рідке кисневе паливо, яке зберігається при -340 градусах за Фаренгейтом. Ця неймовірно низька температура підвищує паливну ефективність ракети SpaceX. Підвищена паливна ефективність спрощує обчислення та знижує вартість запуску.

Однак цей вибір не позбавлений проблем. Кілька років тому під час випробувань вибухнула ракета SpaceX. Після ретельного розслідування SpaceX встановила, що низка подій спричинила перетворення холодного рідкого палива на тверде, що, у свою чергу, спричинило вибух. Ракетна компанія вжила додаткові заходи, щоб не допустити повторення.

Це залишає SpaceX іншу проблему, яку вона не може вирішити — як пояснило NASA під час трансляції запуску, паливо має залишатися холодним. У міру нагрівання рідкого палива воно стає менш ефективним. Якщо стане занадто тепло, вона не зможе підняти ракету на орбіту. Таким чином, ракета запускається протягом півгодини після завантаження палива або не запускається взагалі.

Зрештою, це означає, що запуск не міг чекати десять хвилин. Кожна хвилина означає тепле паливо та меншу продуктивність, а залучені розрахунки залишають найменший запас для потреб у паливі. Тому SpaceX спробує запустити знову в суботу, 30 березня, о 15:33 за східним часом. Сподіваюся, цього разу погода підтримає.