Vierte Landung von New Shepard: wissenschaftliche Experimente, Fallschirmversagen und die erste vollständige Startsendung

Am vergangenen Sonntag fand der vierte Start derselben New Shepard-Rakete mit einem suborbitalen Schiff statt. Diesmal flogen wissenschaftliche Experimente in einem unbemannten Schiff, das Schiff selbst testete den Erfolg der Landung im Falle eines Ausfalls eines der Fallschirme, und vor allem sahen wir zum ersten Mal die vollständige Ausstrahlung des Starts. Jetzt konnten wir den gesamten Flugzyklus und die Nahaufnahmen der Ausrüstung beobachten und feststellen, wie der Flug verläuft, welche technischen Lösungen die Designer verwendeten und wie sie die in der Energia-Trägerrakete und dem Raumschiff Apollo und Sojus umgesetzten Ideen mischten.

Kurzes Bildungsprogramm

New Shepard - wiederverwendbare Rakete und Schiff für den suborbitalen Tourismus. Die Rakete macht einen "Sprung" in den Weltraum und steigt mit dem Schiff über 100 km an. Dann landen das Schiff und die Rakete sanft. Der Flug dauert ungefähr zehn Minuten, während 3-4 Minuten im Schiff die Schwerelosigkeit dauern. Die Rakete und das Schiff sind nach Alan Shepard benannt, der im Mai 1961 den ersten suborbitalen Raumflug der Welt unternahm. Der Entwickler ist Blue Origin, geführt von Jeff Bezos.

Die Flüge des New Shepard-Komplexes begannen im Jahr 2015, während die erste erfolgreiche Landung am 23. November stattfand. Seitdem hat dieselbe Rakete drei erfolgreiche Flüge (und drei weiche Landungen) absolviert, der Flug am Sonntag wurde der vierte.

Wissenschaftliche Experimente

Diesmal wurde die Nutzlast zunächst aus wissenschaftlichen Experimenten entnommen, die innerhalb weniger Minuten ohne Schwerelosigkeit durchgeführt werden sollten. Tatsache ist, dass Schwerelosigkeit durch Springen in einem Auto / Bus auf einer Unebenheit (weniger als eine Sekunde), in einem Flugzeug (bis zu 30 Sekunden), in einem suborbitalen Flug (mehrere Minuten) oder im Orbitalflug (je nach Bedarf) erreicht werden kann. Offensichtlich ist jede nachfolgende Option viel teurer als die vorherige. Für einige Experimente kann ein suborbitaler Flug, der billiger als ein Orbitalflug ist, ausreichen. Die Teilnahme am Teststart gewährt einen zusätzlichen Rabatt.
Die folgenden Experimente flogen auf New Shepard:

Kollisionen in Staub - die Untersuchung der Prozesse von Kollisionen fester Objekte mit Staub. Ein universitäres Experiment kann helfen, die Prozesse zu verstehen, die im entstehenden Sonnensystem stattgefunden haben und jetzt beispielsweise in den Ringen des Saturn stattfinden. Dem Video nach zu urteilen, führte die Universität Experimente in einem Flugzeug durch - dem Schwerelosigkeitslabor, aber dann hatten sie fast eine Größenordnung mehr Zeit.



3D-Benetzung - die Untersuchung von Benetzungsprozessen in der Schwerelosigkeit. Die Version dieses Experiments ist bereits zur ISS geflogen, und hier stellte sich heraus, dass eine neu geformte Kamera (sphärisch) in der Schwerelosigkeit ist. Die Untersuchung von Benetzungsprozessen in der Schwerelosigkeit ermöglicht es Ihnen, fortschrittlichere Raumeinheiten zu schaffen, in denen beispielsweise Kraftstoff besser in Motoren gelangt. Dank des auf diesem Gebiet gesammelten Wissens können Astronauten und Astronauten jetzt Kaffee in Schwerelosigkeit aus speziellen Bechern anstelle einer geschlossenen Plastiktüte trinken .



Das Mikrogravitationsexperiment zu Staubumgebungen in der Astrophysik-B ist ein deutsches Experiment, bei dem Staubkugeln, die in der Schwerelosigkeit kollidieren, dazu beitragen können, mehr über die Prozesse zu erfahren, die während der Bildung der Planeten des Sonnensystems aus einer protoplanetaren Scheibe abliefen.

Flugtests

Zusätzlich zur damit verbundenen Nutzlast schaltete das Schiff diesmal absichtlich das System aus, einen von drei Fallschirmen zu werfen. Es gibt keine Reservefallschirme auf der New Shepard, daher sollte das Schiff im Falle eines Ausfalls eines der Hauptfallschirme immer noch sanft landen. Seltsamerweise sagten die Ansager, dass das Schiff auch bei Ausfall von zwei der drei Fallschirme erfolgreich landen sollte. Vielleicht wird ein solcher Test in Zukunft durchgeführt.

Sendung

Hier ist die Videoübertragung:





Interessante Dinge beginnen fast bei den ersten Aufnahmen. Es stellt sich heraus, dass New Shepard auf einem Anhänger in horizontaler Position herausgenommen wird. Für eine kleine Rakete ist die Verwendung eines herkömmlichen LKW-Traktors rational, und der horizontale Transport ist am einfachsten . Obere Stabilisatoren sind im oberen Teil der Rakete sichtbar. Unter Bedingungen, in denen kein Druck auf die Servomechanismen ausgeübt wird, nehmen sie eine Position unter ihrem eigenen Gewicht ein, sodass die unteren Stabilisatoren offen sind.



Die nächste Überraschung - es stellte sich heraus, dass die Designer von Blue Origin von der Idee des Start- und Andockblocks „Block I“ der Energia-Trägerrakete inspiriert waren:



Mit der Start-Docking-Einheit können Sie die Raketen-Block-Anschlüsse unter komfortablen Bedingungen des Installations- und Testkomplexes anschließen und dann die Rakete mit der Docking-Einheit in die gröberen Block-Start-Anschlüsse einbauen. Diese Lösung kann Arbeitsstunden für die Installation einer Rakete einsparen und dadurch die Startkosten vereinfachen und senken. Wie aus den folgenden Aufnahmen hervorgeht, besteht das Startteam nur aus wenigen Personen.

Um 07:05 Uhr sind „Zilchas“ zu hören , wenn die Gasruder der Rakete überprüft werden. Im Allgemeinen hat eine Rakete viele verschiedene Steuergeräte - untere Ruder, obere Stabilisatoren, Gasmotoren, Bremsklappen. Zum Vergleich: Der Falcon 9 hat nur die oberen Gitterruder und Gasmotoren, und die Landebeine öffnen sich erst vor der Landung und haben keine Zeit, mit Stabilisatoren oder Bremsen zu arbeiten.



Das Folgende sind die Bremsklappen. Sie werden während des Abstiegs zum Bremsen verwendet, sodass sie sich von unten nach oben öffnen. In diesem Fall muss die Hydraulik (oder Pneumatik) den einströmenden Luftstrom nicht überwältigen, im Gegenteil, sie öffnet die Abschirmungen selbst.



Dann werden die Landelager überprüft. An ihrem unteren Teil sind Stoßdämpfer installiert, die wie die Stoßstange eines Autos bei zu harter Landung zerknittern. Es gibt ähnliche Stoßdämpfer am Falcon 9, nur befinden sie sich innerhalb der Teleskop-Fußantriebe:


Das Foto zeigt auch Gasblutungen von Gasmotoren.



Achten Sie auf den Turm in der Nähe des Starts. In Zukunft wird es links und unterhalb der Rakete sichtbar sein und es scheint, dass es sehr nahe ist. Wir werden etwas später über diesen Turm sprechen.



Eine einfache und schöne Lösung - die Kabel der Startrampe hängen nach dem Abdocken einfach an den Kabeln. Dies ist viel einfacher zu entwickeln und zu warten, als die Kabel und Schläuche einiger anderer Raketen abzudocken.


Saturn V zum Beispiel:

Ab ca. 30 Minuten ist keine einzige Person auf der Website sichtbar. Offensichtlich sind die Vorbereitungen für den Start ab diesem Moment automatisiert. Dies ist eine vertraute Lösung, mit der Sie Geld und Arbeitsstunden sparen können.



Das Auftanken beginnt um ca. T-20 Minuten. Achten Sie auf den Rauch vom Turm. Mit ziemlicher Sicherheit (wenn es keinen anderen gibt, der nicht in den Rahmen fällt) ist dies ein Turm mit flüssiger Wasserstoffableitung. Tatsache ist, dass flüssiger Wasserstoff einen sehr niedrigen Siedepunkt hat, daher ist es notwendig, ihn in die Tanks zu geben und den verdampften bis vor den letzten Sekunden vor dem Start zu entfernen. Wasserstoffgas ist explosiv, daher wird es normalerweise weggenommen und in Brand gesetzt:



Seltsamerweise befindet sich im Fall von New Shepard der Entwässerungsturm in der Nähe der Rakete, und der Wasserstoff scheint einfach in die Atmosphäre abgelassen zu werden. Natürlich ist es leichter als Luft und rast sofort hoch, aber mit einem Wasserstoffverbrennungssystem wäre die Situation am Start sicherer.



Die Rakete sieht schon schäbig aus, Farbe blättert ab. Dies ist das Ergebnis der atmosphärischen Exposition während des Auf- und Abstiegs. Wenn wiederverwendbare Systeme erfolgreich sind, wird das Aussehen einer schäbigen Rakete bekannt. Es gibt übrigens keinen Frost auf der Rakete. Wenn auf Sauerstoff-Kerosin-Raketen auf eine Wärmeisolierung der Tanks verzichtet werden kann und beispielsweise „Sojus“ mit Eis bedeckt sind und weiß werden:



Bei einer Sauerstoff-Wasserstoff-Rakete kann auf eine Wasserstoff-Wärmeisolierung nicht verzichtet werden, und Sauerstoff wird „für Unternehmen“ isoliert. Daher wird beispielsweise auf Saturn-V zu Beginn nur Raureif aus der ersten Sauerstoff-Kerosin-Stufe gegossen.





Der Motorstartvorgang beginnt bei T-0 und die Rakete beginnt bei T + 07 Sekunden zu steigen. Dies ist normal, ein Flüssigkeitsraketenmotor kann nicht sofort den vollen Schub erreichen.



Der Abschnitt des Höchstgeschwindigkeitsdrucks. In diesem Moment erfährt die Rakete eine maximale Belastung durch den entgegenkommenden Luftstrom, der dann aufgrund des fallenden Drucks schwächer wird. Bitte beachten Sie, dass das Abgas praktisch unsichtbar ist - Sauerstoff-Wasserstoff-Motoren produzieren aufgrund der Kraftstoffverbrennung Wasser ohne Ruß oder andere sichtbare Partikel (mit Ausnahme des RS-68-Motors des Delta-IV LV brennt die Düsenisolierung aus und die Flamme hat einen deutlich roten Farbton). .



139 Sekunden Eine breite Schleife hinter der Rakete zeigt an, dass der Motor abgestellt ist. Mit Ausnahme des Schocks während der Trennung von Rakete und Schiff hat die Schwerelosigkeit bereits begonnen.



Apogee - 101 042 Meter.



Bitte beachten Sie - das Schiff gibt Gasmotoren einen Impuls, sich seitwärts von der Rakete zu bewegen. Der Start erfolgt vertikal, sodass die Rakete und das Schiff auseinander gehen müssen, um nicht zusammenzustoßen.



Die Höhe beträgt etwas weniger als 9 km. Sichtbare obere Stabilisatoren und Bremsklappen sind sichtbar.

In einer Höhe von 3 km ist ein Klatschen deutlich zu hören, wenn die Schallmauer beim Bremsen überwunden wird. Das ist völlig normal.

Interessanterweise startet der Motor bei anderthalb Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 600 km / h.



In einer Höhe von mehreren Metern löscht die Rakete die Geschwindigkeit auf nahezu Null und landet mit einer konstanten Geschwindigkeit von 8 km / h.



Bereits nach einer erfolgreichen Raketenlandung öffnet die Kapsel zwei Bremsfallschirme, die den Sturz stabilisieren.



Und wie im Programm festgelegt, werden zwei der drei Hauptfallschirme enthüllt. Generell ist die technologische Lösung „zwei Brems- und drei Hauptfallschirme“ das Apollo-Fallschirmsystem, das zu einem Klassiker geworden ist. Und in seiner Geschichte gab es einen Fall, in dem nach dem erfolgreichen Öffnen aller drei Fallschirme einer zusammenbrach.



Dann landeten die Apollo 15-Astronauten erfolgreich, da diese Option des Versagens während des Entwurfs vorgesehen war. Aber der Apollo saß auf dem Wasser, was den Schlag milderte. Und hier, wie wir sehen, die Abnahmerate von 30 Stundenkilometern.



Und hier, so stellte sich heraus, ließen sich die Ingenieure von Blue Origin vom Sojus-Landesystem inspirieren - spezielle Soft-Landing-Motoren schalten sich kurz vor dem Berühren ein und mildern den Schlag. Bei Sojus sieht es noch schöner aus:



Es ist merkwürdig, dass New Shepard den Fallschirm sehr tief öffnet - das Schiff vom Öffnen der Hauptfallschirme bis zum Berühren des Bodens wurde für etwa eine Minute reduziert. Zum Beispiel wird "Union" für etwa fünfzehn Minuten mit dem Fallschirm reduziert. Dort müssen Sie jedoch eine gewisse Zeitspanne für den Einsatz eines Reservefallschirms haben, falls der Hauptfallschirm ausfällt.

Fazit

In Zukunft wird nach Angaben der Sprecher ein Test des Rettungssystems im Bereich der maximalen Druckhöhe (max. Q) erwartet. Es wird ein sehr schöner Anblick sein - auf einer fliegenden Rakete wird das Schiff in Flammen aufleuchten und zur Seite fliegen. Laut Bezos können Menschen bereits 2017 nach New Shepard fliegen. Die wiederverwendbare Bezos-Rakete wird von denselben Faktoren beeinflusst wie die wiederverwendbare Maskenrakete, und sie kann sich am Ende als unrentabel herausstellen. Wenn Sie jedoch zusätzliche 200.000 USD für den Weltraumtourismus haben, würde ich New Shepard in Bezug auf Sicherheit und Sicherheit empfehlen Technologieführer unter den suborbitalen Reiseveranstaltern, die sie führen.

Source: https://habr.com/ru/post/de395173/