الهبوط الرابع لـ New Shepard: تجارب علمية واختبار فشل المظلة وبث الإطلاق الكامل الأول

يوم الأحد الماضي ، تم إطلاق رابع صاروخ جديد من نوع Shepard مع سفينة دون مدارية. هذه المرة ، طارت التجارب العلمية في سفينة بدون طيار ، اختبرت السفينة نفسها نجاح الهبوط في حالة فشل أحد المظلات ، والأهم من ذلك ، لأول مرة رأينا البث الكامل للإطلاق. الآن تمكنا من مراقبة دورة الطيران الكاملة ، والصور المقربة للمعدات ، ويمكننا أن نقول كيف تسير الرحلة ، والحلول التقنية التي استخدمها المصممون ، وكيف اختلطوا الأفكار التي تم تنفيذها في مركبة الإطلاق Energia والمركبة الفضائية Apollo و Soyuz.

برنامج تعليمي موجز

New Shepard - صاروخ وسفينة قابلة لإعادة الاستخدام من أجل السياحة تحت المدارية. يقوم الصاروخ بـ "قفزة" في الفضاء ، حيث ترتفع السفينة فوق 100 كم ، ثم تهبط السفينة والصاروخ بهدوء. تستغرق الرحلة حوالي عشر دقائق ، بينما تستغرق 3-4 دقائق في السفينة انعدام الجاذبية. تم تسمية الصاروخ والسفينة على اسم آلان شيبرد ، الذي قام بأول رحلة فضائية دون مدارية في العالم في مايو 1961. المطور هو Blue Origin ، بقيادة جيف بيزوس.

بدأت رحلات مجمع New Shepard في عام 2015 ، بينما حدث أول هبوط ناجح في 23 نوفمبر. ومنذ ذلك الحين ، أكمل الصاروخ نفسه ثلاث رحلات ناجحة (وثلاث عمليات هبوط خفيفة) ، وأصبحت الرحلة يوم الأحد هي الرابعة.

تجارب علمية

هذه المرة تم أخذ الحمولة أولاً من التجارب العلمية ، التي كان من المفترض إجراؤها في غضون بضع دقائق من انعدام الجاذبية. والحقيقة هي أنه يمكن الحصول على انعدام الوزن من خلال القفز في سيارة / حافلة على نتوء (أقل من ثانية) ، على متن طائرة (حتى 30 ثانية) ، في رحلة دون مدارية (عدة دقائق) ، أو في رحلة مدارية (حسب الحاجة). من الواضح أن كل خيار لاحق أغلى بكثير من الخيار السابق. بالنسبة لبعض التجارب ، قد تكون الرحلة دون المدارية ، وهي أرخص من الرحلة المدارية ، كافية. والمشاركة في إطلاق الاختبار تعطي خصمًا إضافيًا.
طار التجارب التالية على نيو شيبرد:

اصطدامات في الغبار - دراسة عمليات اصطدام الأجسام الصلبة بالغبار. يمكن أن تساعد التجربة الجامعية في فهم العمليات التي حدثت في النظام الشمسي الناشئ ، والتي تحدث الآن ، على سبيل المثال ، في حلقات زحل. استنادًا إلى الفيديو ، أجرت الجامعة تجارب على متن طائرة - معمل انعدام الجاذبية ، ولكن بعد ذلك حصلوا على ما يقرب من ترتيب من الحجم أكثر من الوقت.



3D Wetting - دراسة عمليات التبليل في انعدام الجاذبية. تم نقل نسخة هذه التجربة بالفعل إلى محطة الفضاء الدولية ، وهنا تبين أن كاميرا ذات شكل جديد (كروية) في حالة انعدام الجاذبية. تسمح لك دراسة عمليات التبليل في انعدام الجاذبية بإنشاء وحدات فضائية أكثر تقدمًا ، على سبيل المثال ، سيتم توصيل الوقود بشكل أفضل إلى المحركات ، وبفضل المعرفة المتراكمة في هذا المجال ، يمكن لرواد الفضاء ورواد الفضاء الآن شرب القهوة في انعدام الجاذبية من أكواب خاصة ، بدلاً من كيس مغلق من البلاستيك .



تجربة الجاذبية الصغرى على بيئات الغبار في الفيزياء الفلكية- B هي تجربة ألمانية يمكن أن تساعد فيها كرات الغبار التي تتصادم في انعدام الجاذبية على معرفة المزيد عن العمليات التي حدثت أثناء تكوين كواكب النظام الشمسي من قرص كوكبي أولي.

اختبارات الطيران

بالإضافة إلى الحمولة المصاحبة ، أوقفت السفينة هذه المرة عن قصد نظام رمي مظلة واحدة من أصل ثلاث. لا توجد مظلات احتياطية في New Shepard ، لذلك ، في حالة فشل أحد المظلات الرئيسية ، يجب أن تستمر السفينة في الهبوط الناعم. الغريب ، قال المذيعون أن السفينة يجب أن تهبط بنجاح حتى في حالة فشل اثنين من المظلات الثلاث ، ربما سيتم إجراء هذا الاختبار في المستقبل.

بث

هنا بث الفيديو:





تبدأ الأشياء المثيرة للاهتمام تقريبًا من اللقطات الأولى. اتضح أن New Shepard مأخوذة على مقطورة في وضع أفقي. بالنسبة إلى صاروخ صغير ، فإن استخدام جرار شاحنة تقليدي هو عقلاني ، ويعتبر النقل الأفقي أسهل . تظهر المثبتات العلوية على الجزء العلوي من الصاروخ ، في الحالات التي لا يوجد فيها ضغط في آليات المؤازرة ، فإنها تحتل موقعًا تحت وزنها ، وبالتالي فإن المثبتات السفلية مفتوحة.



المفاجأة التالية - اتضح أن مصممي Blue Origin مستوحاة من فكرة إطلاق "Block I" وكتلة الإرساء لمركبة إطلاق Energia:



تتيح لك وحدة إرساء البدء توصيل موصلات صاروخ إلى كتلة في ظروف مريحة من مجمع التركيب والاختبار ثم تثبيت الصاروخ مع وحدة الإرساء في موصلات بدء كتلة أكثر صلابة. يمكن لهذا الحل توفير ساعات العمل لتركيب صاروخ ، وبالتالي تبسيط وتقليل تكلفة الإطلاق. كما يتبين من اللقطات التالية ، فإن فريق البداية هو عدد قليل من الناس.

في الساعة 07:05 ، سمعت "zilchas" من فحص دفات الغاز للصاروخ. بشكل عام ، يحتوي الصاروخ على العديد من وحدات التحكم المختلفة - الدفة السفلية ، والمثبتات العلوية ، ومحركات الغاز ، ولوحات الفرامل. للمقارنة ، فالكون 9 ليس لديها سوى الدفاتر ذات المحركات العالية ومحركات الغاز ، وأرجل الهبوط تفتح فقط قبل الهبوط وليس لديها الوقت للعمل مع المثبتات أو الفرامل.



فيما يلي لوحات الفرامل. سيتم استخدامها للفرملة أثناء الهبوط ، بحيث تفتح من الأسفل إلى الأعلى. في هذه الحالة ، لن تضطر المكونات الهيدروليكية (أو بضغط الهواء) للتغلب على تدفق الهواء الوارد ، بل على العكس ، ستفتح الدروع نفسها.



ثم يتم فحص محامل الهبوط. يتم تثبيت ممتصات الصدمات في الجزء السفلي منها ، والتي ، مثل مصد السيارة ، سوف تنهار في حالة الهبوط الصعب للغاية. توجد ممتصات صدمات مماثلة في فالكون 9 ، فقط داخل محركات الأقراص التلسكوبية للساقين:


تظهر الصورة أيضًا نزيف الغاز من محركات الغاز.



انتبه إلى البرج بالقرب من البداية. في المستقبل ، سيكون مرئيًا إلى اليسار وأسفل الصاروخ وقد يبدو أنه قريب جدًا. سنتحدث عن هذا البرج بعد ذلك بقليل.



حل بسيط وجميل - كابلات لوحة التشغيل بعد فك الإرساء معلقة ببساطة على الكابلات. هذا أسهل بكثير في تطوير وصيانة من فك الكابلات والخراطيم لبعض الصواريخ الأخرى.


Saturn V ، على سبيل المثال ،

بدءًا من حوالي T-30 دقيقة ، لا يوجد شخص واحد مرئي على الموقع ، من الواضح أن الاستعدادات للإطلاق من هذه اللحظة مؤتمتة. هذا حل مألوف يسمح لك بتوفير المال وساعات العمل.



يبدأ التزود بالوقود في حوالي 20 دقيقة. انتبه إلى دخان البرج. من المؤكد تقريبًا (إذا لم يكن هناك واحد آخر لا يقع في الإطار) فهذا هو برج تصريف الهيدروجين السائل. والحقيقة أن الهيدروجين السائل له نقطة غليان منخفضة للغاية ، لذلك من الضروري إضافته إلى الخزانات والتخلص من المبخر حتى الثواني الأخيرة قبل البدء. غاز الهيدروجين متفجر ، لذلك يتم أخذه عادة وإشعال النار فيه:



الغريب ، في حالة New Shepard ، يقع برج الصرف بالقرب من الصاروخ ، ويبدو أن الهيدروجين يلقى ببساطة في الغلاف الجوي. بالطبع ، أخف من الهواء وتندفع على الفور ، ولكن مع نظام حرق الهيدروجين ، سيكون الوضع في البداية أكثر أمانًا.



يبدو الصاروخ رثًا بالفعل ، ويتقشر الطلاء عليه. هذا هو نتيجة التعرض في الجو أثناء الصعود والهبوط. إذا نجحت الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام ، فإن ظهور صاروخ رث سيصبح مألوفًا. بالمناسبة ، لا يوجد صقيع على الصاروخ. إذا كان على صواريخ الكيروسين من الأكسجين ، فمن الممكن الاستغناء عن العزل الحراري للخزانات ، على سبيل المثال ، "Soyuz" مغطى بالجليد ويتحول إلى اللون الأبيض:



في حالة صاروخ الأكسجين والهيدروجين ، لا يمكن الاستغناء عن العزل الحراري للهيدروجين ، ويتم عزل الأكسجين "للشركة". لذلك ، على سبيل المثال ، على hoarfrost Saturn-V في البداية يتم سكبه فقط من المرحلة الأولى ، مرحلة الكيروسين الأكسجين.





يبدأ إجراء تشغيل المحرك عند T-0 ، ويبدأ الصاروخ في الارتفاع عند T + 07 ثانية. هذا أمر طبيعي ، لا يمكن لمحرك صاروخ سائل الوصول إلى الاتجاه الكامل على الفور.



قسم ضغط السرعة القصوى. في هذه اللحظة ، يشهد الصاروخ أقصى حمل من تيار الهواء القادم ، والذي سيصبح أضعف بسبب ضغط السقوط. يرجى ملاحظة أن العادم غير مرئي عمليًا - نتيجة لاحتراق الوقود ، تنتج محركات الأكسجين والهيدروجين الماء بدون السناج أو الجسيمات المرئية الأخرى (باستثناء محرك RS-68 على Delta-IV LV ، يحترق عزل الفوهة ولهب لون أحمر واضح) .



139 ثانية تشير حلقة واسعة خلف الصاروخ إلى توقف المحرك. وباستثناء الصدمة أثناء فصل الصاروخ والسفينة ، فقد بدأ انعدام الوزن بالفعل.



الأوج - 101 042 متر.



يرجى ملاحظة - السفينة تعطي دفعة لمحركات الغاز للذهاب جانبية من الصاروخ. يتم الإطلاق عموديًا ، لذا يجب أن ينفصل الصاروخ والسفينة حتى لا تصطدم.



الارتفاع أقل بقليل من 9 كم. يمكن رؤية المثبتات العلوية المرنة ولوحات الفرامل.

على ارتفاع 3 كم ، من الواضح أن التصفيق مسموع من التغلب على حاجز الصوت أثناء الكبح. هذا أمر طبيعي تمامًا.

من المثير للاهتمام ، أن المحرك يبدأ في العمل على مسافة كيلومتر ونصف ، عندما تكون السرعة 600 كيلومتر / ساعة.



على ارتفاع عدة أمتار ، يطفئ الصاروخ السرعة إلى الصفر تقريبًا ويسقط بسرعة ثابتة تبلغ 8 كم / ساعة.



بالفعل بعد الهبوط الصاروخي الناجح ، تفتح الكبسولة مظلتي كبح يثبتان السقوط.



وعلى النحو المنصوص عليه في البرنامج ، تم الكشف عن اثنين من المظلات الرئيسية الثلاثة. بشكل عام ، الحل التكنولوجي "كبحان وثلاث مظلات رئيسية" هو نظام أبولو للمظلات الذي أصبح كلاسيكيًا. وفي قصته كانت هناك حالة ، بعد الافتتاح الناجح لجميع المظلات الثلاث ، انهارت واحدة.



ثم قام رواد فضاء Apollo 15 بهبوط ناجح ، لأنه تم توفير خيار الفشل هذا أثناء التصميم. لكن أبولو جلس على الماء ، مما خفف من الضربة. وهنا ، كما نرى ، معدل التراجع 30 كيلومترًا في الساعة.



وهنا ، اتضح ، أن مهندسي Blue Origin مستوحاة من نظام الهبوط Soyuz - يتم تشغيل محركات الهبوط الناعمة الخاصة قبل لمس الضربة وتخفيفها. في سويوز ، يبدو أجمل:



من الغريب أن يفتح New Shepard المظلة منخفضة للغاية - تم تخفيض السفينة من فتح المظلات الرئيسية إلى لمس الأرض لمدة دقيقة تقريبًا. على سبيل المثال ، يتم تقليل "الاتحاد" بالمظلة لمدة 15 دقيقة تقريبًا. ولكن هناك حاجة إلى أن يكون لديك هامش زمني لنشر مظلة احتياطية في حالة فشل المظلة الرئيسية.

الخلاصة

في المستقبل ، وفقا للمذيعين ، من المتوقع اختبار نظام الإنقاذ في منطقة رأس الضغط الأقصى (الحد الأقصى Q). سيكون منظرًا جميلًا جدًا - على صاروخ طائر تضيء السفينة في النيران وتطير بعيدًا إلى الجانب. وفقا لبيزوس ، يمكن للناس الطيران إلى نيو شيبرد في وقت مبكر من عام 2017. يتأثر صاروخ Bezos القابل لإعادة الاستخدام بنفس العوامل التي يتأثر بها صاروخ Mask القابل لإعادة الاستخدام ، وقد يتبين في النهاية أنه غير مربح ، ولكن إذا كان لديك 200،000 دولار إضافية للسياحة الفضائية ، فإنني أوصي New Shepard من حيث السلامة و قادة التكنولوجيا بين منظمي الرحلات السياحية تحت المدارية التي يقودونها.

Source: https://habr.com/ru/post/ar395173/