Cuarto aterrizaje de New Shepard: experimentos científicos, prueba de falla de paracaídas y la primera transmisión de lanzamiento completo

El domingo pasado, tuvo lugar el cuarto lanzamiento del mismo cohete New Shepard con un barco suborbital. Esta vez, los experimentos científicos volaron en un barco no tripulado, el barco mismo probó el éxito del aterrizaje en caso de falla de uno de los paracaídas y, lo más importante, por primera vez vimos la transmisión completa del lanzamiento. Ahora pudimos observar el ciclo de vuelo completo, los primeros planos del equipo y podemos decir cómo va el vuelo, qué soluciones técnicas utilizaron los diseñadores y cómo combinaron las ideas implementadas en el vehículo de lanzamiento Energia y la nave espacial Apollo y Soyuz.

Breve programa educativo

Nuevo Shepard: cohete reutilizable y barco para turismo suborbital. El cohete hace un "salto" al espacio, elevándose con el barco por encima de 100 km, luego el barco y el cohete hacen un aterrizaje suave. El vuelo dura unos diez minutos, mientras que 3-4 minutos en el barco duran gravedad cero. El cohete y la nave llevan el nombre de Alan Shepard, quien realizó el primer vuelo espacial suborbital del mundo en mayo de 1961. El desarrollador es Blue Origin, dirigido por Jeff Bezos.

Los vuelos del complejo New Shepard comenzaron en 2015, mientras que el primer aterrizaje exitoso tuvo lugar el 23 de noviembre. Desde entonces, el mismo cohete ha completado tres vuelos exitosos (y tres aterrizajes suaves), el vuelo del domingo se convirtió en el cuarto.

Experimentos cientificos

Esta vez, la carga útil se tomó por primera vez de experimentos científicos, que se suponía que se llevarían a cabo dentro de unos minutos de gravedad cero. El hecho es que la ingravidez puede obtenerse saltando en un automóvil / autobús en un golpe (menos de un segundo), en un avión (hasta 30 segundos), en un vuelo suborbital (varios minutos) o en vuelo orbital (según sea necesario). Obviamente, cada opción posterior es mucho más costosa que la anterior. Para algunos experimentos, un vuelo suborbital, que es más barato que un vuelo orbital, puede ser suficiente. Y la participación en el lanzamiento de la prueba ofrece un descuento adicional.
Los siguientes experimentos volaron en New Shepard:

Colisiones contra el polvo: el estudio de los procesos de colisiones de objetos sólidos con polvo. Un experimento universitario puede ayudar a comprender los procesos que tuvieron lugar en el sistema solar emergente y que ahora están sucediendo, por ejemplo, en los anillos de Saturno. A juzgar por el video, la universidad realizó experimentos en un avión, el laboratorio de gravedad cero, pero luego obtuvieron casi un orden de magnitud más tiempo.



Humectación 3D: el estudio de los procesos de humectación en gravedad cero. La versión de este experimento ya ha volado a la EEI, y aquí apareció una cámara de nueva forma (esférica) en gravedad cero. El estudio de los procesos de humectación en gravedad cero le permite crear unidades espaciales más avanzadas en las que, por ejemplo, el combustible entrará mejor en los motores, y gracias al conocimiento acumulado en este campo, los astronautas y los astronautas ahora pueden tomar café en gravedad cero de tazas especiales , en lugar de una bolsa de plástico cerrada .



El experimento de microgravedad en entornos de polvo en astrofísica-B es un experimento alemán en el que las bolas de polvo que chocan en gravedad cero pueden ayudar a aprender más sobre los procesos que ocurrieron durante la formación de los planetas del sistema solar a partir de un disco protoplanetario.

Pruebas de vuelo

Además de la carga útil asociada, esta vez el barco apagó intencionalmente el sistema de lanzar un paracaídas de cada tres. No hay paracaídas de reserva en el New Shepard, por lo tanto, en caso de falla de uno de los paracaídas principales, el barco aún debe realizar un aterrizaje suave. Curiosamente, los locutores dijeron que el barco debería realizar un aterrizaje exitoso incluso en caso de falla de dos de los tres paracaídas, tal vez tal prueba se llevará a cabo en el futuro.

Broadcast

Aquí está la transmisión de video:





Cosas interesantes comienzan casi desde los primeros disparos. Resulta que New Shepard se saca en un remolque en posición horizontal. Para un cohete pequeño, usar un tractor de camión convencional es racional, y el transporte horizontal es el más fácil . Los estabilizadores superiores son visibles en la parte superior del cohete, en condiciones en las que no hay presión en los servomecanismos, ocupan una posición bajo su propio peso, por lo que los estabilizadores inferiores están abiertos.



La siguiente sorpresa: resulta que los diseñadores de Blue Origin se inspiraron en la idea del lanzamiento "Bloque I" y el bloque de acoplamiento del vehículo de lanzamiento Energia:



La unidad de acoplamiento de inicio le permite conectar los conectores de cohete a bloque en condiciones cómodas del complejo de instalación y prueba y luego instalar el cohete con la unidad de acoplamiento en los conectores de inicio de bloque más rudos. Esta solución puede ahorrar horas hombre para la instalación de un cohete, lo que simplifica y reduce el costo de lanzamiento. Como se puede ver en las siguientes tomas, el equipo inicial es solo unas pocas personas.

A las 07:05, escuchas "zilch" al revisar los timones de gas del cohete. En general, un cohete tiene muchas unidades de control diferentes: timones inferiores, estabilizadores superiores, motores de gas, aletas de freno. A modo de comparación, el Falcon 9 solo tiene los timones y motores de gas enrejados superiores, y las patas de aterrizaje se abren solo antes del aterrizaje y no tienen tiempo para trabajar con estabilizadores o frenos.



Las siguientes son las aletas de freno. Se utilizarán para frenar durante el descenso, por lo que se abren de abajo hacia arriba. En este caso, la hidráulica (o neumática) no tendrá que dominar el flujo de aire entrante, por el contrario, abrirá los escudos en sí.



Luego se comprueban los cojinetes de aterrizaje. En su parte inferior están instalados amortiguadores que, como el parachoques de un automóvil, se derrumbarán en caso de aterrizaje demasiado duro. Hay amortiguadores similares en el Falcon 9, solo que están dentro de las unidades telescópicas de las patas:


la foto también muestra el sangrado de gas de los motores de gas.



Preste atención a la torre cerca del comienzo. En el futuro, será visible a la izquierda y debajo del cohete y puede parecer que está muy cerca. Hablaremos de esta torre un poco más tarde.



Una solución simple y hermosa: los cables de la plataforma de lanzamiento después del desacoplamiento simplemente se cuelgan de los cables. Esto es mucho más fácil de desarrollar y mantener que desacoplar los cables y mangueras de otros misiles.


Saturno V, por ejemplo, a

partir de aproximadamente T-30 minutos, no se ve a una sola persona en el sitio, obviamente, los preparativos para el lanzamiento desde este momento están automatizados. Esta es una solución familiar que le permite ahorrar dinero y horas hombre.



El reabastecimiento de combustible comienza aproximadamente a los T-20 minutos. Presta atención al humo de la torre. Es casi seguro (si aún no hay otro que no caiga dentro del marco), esta es una torre de drenaje de hidrógeno líquido. El hecho es que el hidrógeno líquido tiene un punto de ebullición muy bajo, por lo que es necesario agregarlo a los tanques y eliminar el evaporado hasta los últimos segundos antes de comenzar. El gas de hidrógeno es explosivo, por lo que generalmente se retira y se prende fuego:



Curiosamente, en el caso de New Shepard, la torre de drenaje se encuentra cerca del cohete, y el hidrógeno parece simplemente ser arrojado a la atmósfera. Por supuesto, es más ligero que el aire e inmediatamente se precipita, pero con un sistema de combustión de hidrógeno, la situación al principio sería más segura.



El cohete ya se ve en mal estado, la pintura se despega. Este es el resultado de la exposición atmosférica durante el ascenso y el descenso. Si los sistemas reutilizables tienen éxito, entonces la apariencia de un cohete en mal estado será familiar. Por cierto, no hay escarcha en el cohete. Si en cohetes de oxígeno y queroseno es posible prescindir del aislamiento térmico de los tanques y, por ejemplo, "Soyuz" están cubiertos de hielo y se vuelven blancos:



En el caso de un cohete de oxígeno-hidrógeno, no se puede prescindir del aislamiento térmico de hidrógeno y el oxígeno se aísla "para la compañía". Por lo tanto, por ejemplo, en Saturno-V, la escarcha al comienzo se vierte solo desde la primera etapa de oxígeno y queroseno.





El procedimiento de arranque del motor comienza en T-0, y el cohete comienza a elevarse en T + 07 segundos. Esto es normal, un motor de cohete líquido no puede alcanzar el empuje completo de inmediato.



La sección de presión de velocidad máxima. En este momento, el cohete está experimentando la carga máxima de la corriente de aire que se aproxima, que luego se debilitará debido a la caída de presión. Tenga en cuenta que el escape es prácticamente invisible: los motores de oxígeno-hidrógeno producen agua sin hollín u otras partículas visibles como resultado de la combustión del combustible (con la excepción del motor RS-68 en el Delta-IV LV, el aislamiento de la boquilla se quema y la llama tiene un tono claramente rojo) .



139 segundos Un bucle ancho detrás del cohete indica que el motor se ha apagado. Con la excepción del impacto durante la separación del cohete y el barco, la ingravidez ya ha comenzado.



Apogeo - 101 042 metros.



Tenga en cuenta que el barco impulsa a los motores de gasolina a irse lateralmente desde el cohete. El lanzamiento se realiza verticalmente, por lo que el cohete y la nave deben separarse para no chocar.



La altura es ligeramente inferior a 9 km. Se pueden ver estabilizadores superiores visibles y aletas de freno.

A una altitud de 3 km , el aplauso es claramente audible al superar la barrera del sonido durante el frenado. Esto es completamente normal.

Curiosamente, el motor comienza a arrancar a un kilómetro y medio, cuando la velocidad es de 600 km / h.



A una altura de varios metros, el cohete extingue la velocidad a casi cero y aterriza a una velocidad constante de 8 km / h.



Ya después de un exitoso aterrizaje de cohetes, la cápsula abre dos paracaídas de frenado que estabilizan la caída.



Y, según lo estipulado por el programa, se revelan dos de los tres paracaídas principales. En general, la solución tecnológica "dos paracaídas de frenado y tres principales" es el sistema de paracaídas Apollo que se ha convertido en un clásico. Y en su historia hubo un caso cuando, después de la exitosa apertura de los tres paracaídas, uno colapsó.



Luego, los astronautas del Apolo 15 hicieron un aterrizaje exitoso, porque esta opción de falla se proporcionó durante el diseño. Pero el Apolo se sentó en el agua, lo que suavizó el golpe. Y aquí, como vemos, la tasa de disminución de 30 kilómetros por hora.



Y aquí, resulta que los ingenieros de Blue Origin se inspiraron en el sistema de aterrizaje Soyuz: los motores especiales de aterrizaje suave se encienden justo antes de tocar y suavizar el golpe. En Soyuz, se ve aún más hermoso:



Es curioso que New Shepard abra el paracaídas muy bajo: la nave desde la apertura de los paracaídas principales hasta tocar el suelo se redujo durante aproximadamente un minuto. Por ejemplo, "Unión" se reduce en paracaídas durante unos quince minutos. Pero allí debe tener un margen de tiempo para el despliegue de un paracaídas de reserva en caso de una falla principal.

Conclusión

En el futuro, según los locutores, se espera una prueba del sistema de rescate en el área de presión máxima (max Q). Será una vista muy hermosa: en un cohete volador, el barco se encenderá en llamas y volará hacia un lado. Según Bezos, las personas pueden volar a New Shepard ya en 2017. El cohete reutilizable Bezos se ve afectado por los mismos factores que el cohete reutilizable Máscara, y puede terminar siendo poco rentable, pero si tiene $ 200,000 adicionales para turismo espacial, recomendaría New Shepard en términos de seguridad y líderes tecnológicos entre los operadores turísticos suborbitales que lideran.

Source: https://habr.com/ru/post/es395173/