Quatrième atterrissage de New Shepard: expériences scientifiques, test de défaillance du parachute et première diffusion complète

Dimanche dernier, le quatrième lancement de la même fusée New Shepard avec un navire suborbital a eu lieu. Cette fois, des expériences scientifiques ont volé dans un navire sans pilote, le navire lui-même a testé le succès de l'atterrissage en cas de défaillance d'un des parachutes, et, surtout, pour la première fois, nous avons vu la diffusion complète du lancement. Nous avons maintenant pu observer le cycle de vol complet, des gros plans de l'équipement et nous pouvons dire comment se déroule le vol, quelles solutions techniques les concepteurs ont utilisées et comment ils ont mélangé les idées mises en œuvre dans le lanceur Energia et le vaisseau spatial Apollo et Soyuz.

Bref programme éducatif

New Shepard - fusée et navire réutilisables pour le tourisme suborbital. La fusée fait un "saut" dans l'espace, s'élevant avec le navire au-dessus de 100 km, puis le navire et la fusée effectuent un atterrissage en douceur. Le vol dure environ dix minutes, tandis que 3-4 minutes à bord du navire dure zéro gravité. La fusée et le navire portent le nom d'Alan Shepard, qui a effectué le premier vol spatial suborbital au monde en mai 1961. Le développeur est Blue Origin, dirigé par Jeff Bezos.

Les vols du complexe de New Shepard ont commencé en 2015, tandis que le premier atterrissage réussi a eu lieu le 23 novembre. Depuis lors, la même fusée a effectué trois vols réussis (et trois atterrissages en douceur), le vol de dimanche est devenu le quatrième.

Expériences scientifiques

Cette fois, la charge utile a été prise pour la première fois à partir d'expériences scientifiques, censées être effectuées en quelques minutes de gravité zéro. Le fait est que l'apesanteur peut être obtenue en sautant dans une voiture / bus sur une bosse (moins d'une seconde), dans un avion (jusqu'à 30 secondes), dans un vol suborbital (plusieurs minutes) ou en vol orbital (selon les besoins). De toute évidence, chaque option suivante est beaucoup plus chère que la précédente. Pour certaines expériences, un vol suborbital, moins cher qu'un vol orbital, peut suffire. Et la participation au lancement du test donne un rabais supplémentaire.
Les expériences suivantes ont volé sur New Shepard:

Collisions Into Dust - l'étude des processus de collisions d'objets solides avec la poussière. Une expérience universitaire peut aider à comprendre les processus qui ont eu lieu dans le système solaire émergent et qui se produisent maintenant, par exemple, dans les anneaux de Saturne. À en juger par la vidéo, l'université a mené des expériences dans un avion - le laboratoire de gravité zéro, mais elles ont ensuite obtenu presque un ordre de grandeur plus de temps.



Mouillage 3D - l'étude des processus de mouillage en gravité zéro. La version de cette expérience a déjà volé vers l'ISS, et ici une caméra de nouvelle forme (sphérique) s'est avérée être en apesanteur. L'étude des processus de mouillage en apesanteur vous permet de créer des unités spatiales plus avancées dans lesquelles, par exemple, le carburant sera mieux livré aux moteurs, et grâce aux connaissances accumulées dans ce domaine, les astronautes et astronautes peuvent désormais boire du café en apesanteur dans des tasses spéciales , plutôt que dans un sac fermé en plastique .



L'expérience de microgravité sur les environnements poussiéreux en astrophysique-B est une expérience allemande dans laquelle des boules de poussière entrant en collision en gravité zéro peuvent aider à en savoir plus sur les processus qui se sont produits lors de la formation des planètes du système solaire à partir d'un disque protoplanétaire.

Essais en vol

En plus de la charge utile associée, cette fois, le navire a intentionnellement désactivé le système de lancement d'un parachute sur trois. Il n'y a pas de parachutes de réserve sur le New Shepard, par conséquent, en cas de défaillance de l'un des principaux parachutes, le navire devrait toujours effectuer un atterrissage en douceur. Curieusement, les annonceurs ont déclaré que le navire devrait effectuer un atterrissage réussi même en cas de défaillance de deux des trois parachutes, peut-être qu'un tel test sera effectué à l'avenir.

Diffusion

Voici la diffusion vidéo:





Les choses intéressantes commencent presque dès les premiers clichés. Il s'avère que New Shepard est sorti sur une remorque en position horizontale. Pour une petite fusée, l'utilisation d'un tracteur routier conventionnel est rationnelle et le transport horizontal est le plus facile . Les stabilisateurs supérieurs sont visibles sur la partie supérieure de la fusée, dans des conditions où il n'y a pas de pression dans les servomécanismes, ils occupent une position sous leur propre poids, de sorte que les stabilisateurs inférieurs sont ouverts.



La prochaine surprise - il s'avère que les concepteurs de Blue Origin se sont inspirés de l'idée du bloc de lancement et d'amarrage «Block I» du lanceur Energia:



L'unité d'amarrage de démarrage vous permet de connecter les connecteurs fusée-bloc dans des conditions confortables d'installation et de test complexe, puis d'installer la fusée avec l'unité d'amarrage dans les connecteurs de démarrage bloc plus rugueux. Cette solution permet d'économiser des heures de travail pour l'installation d'une fusée, simplifiant et réduisant ainsi le coût de lancement. Comme on peut le voir sur les plans suivants, l'équipe de départ n'est que de quelques personnes.

A 07h05, des "zilchas" sont entendus en vérifiant les gouvernails à gaz de la fusée. En général, une fusée a de nombreuses unités de commande différentes - gouvernails inférieurs, stabilisateurs supérieurs, moteurs à essence, volets de frein. À titre de comparaison, le Falcon 9 n'a que les gouvernails et les moteurs à gaz à palissade supérieure, et les jambes d'atterrissage ne s'ouvrent qu'avant l'atterrissage et n'ont pas le temps de travailler avec des stabilisateurs ou des freins.



Voici les volets de frein. Ils seront utilisés pour freiner pendant la descente, ils s'ouvrent donc de bas en haut. Dans ce cas, l'hydraulique (ou la pneumatique) n'aura pas à maîtriser le flux d'air entrant, au contraire, elle ouvrira les boucliers lui-même.



Ensuite, les paliers d'atterrissage sont vérifiés. Sur leur partie inférieure, des amortisseurs sont installés, qui, comme le pare-chocs d'une voiture, se froissent en cas d'atterrissage trop dur. Il y a des amortisseurs similaires sur le Falcon 9, seulement ils sont à l'intérieur des entraînements télescopiques des jambes:


La photo montre également la purge de gaz des moteurs à



essence.Faites attention à la tour près du départ. À l'avenir, il sera visible à gauche et en dessous de la fusée et il peut sembler qu'il est très proche. Nous parlerons de cette tour un peu plus tard.



Une solution simple et belle - les câbles de la rampe de lancement après le désamarrage s'accrochent simplement aux câbles. C'est beaucoup plus facile à développer et à entretenir que le désamarrage des câbles et des tuyaux de certains autres missiles.


Saturne V, par exemple, A

partir d'environ T-30 minutes, pas une seule personne n'est visible sur le site, évidemment, les préparatifs pour le lancement à partir de ce moment sont automatisés. Il s'agit d'une solution familière qui vous permet d'économiser de l'argent et des heures de travail.



Le ravitaillement commence à environ T-20 minutes. Faites attention à la fumée de la tour. Presque certainement (s'il n'y en a pas encore un autre qui ne tombe pas dans le cadre), c'est une tour de drainage d'hydrogène liquide. Le fait est que l'hydrogène liquide a un point d'ébullition très bas, il est donc nécessaire de l'ajouter aux réservoirs et de se débarrasser de celui évaporé jusqu'aux dernières secondes avant de démarrer. L'hydrogène gazeux est explosif, il est donc généralement emporté et incendié:



Curieusement, dans le cas de New Shepard, la tour de drainage est située à proximité de la fusée, et l'hydrogène semble être simplement déversé dans l'atmosphère. Bien sûr, il est plus léger que l'air et se précipite immédiatement, mais avec un système de combustion d'hydrogène, la situation au départ serait plus sûre.



La fusée a déjà l'air minable, la peinture s'écaillant dessus. Ceci est le résultat de l'exposition atmosphérique pendant la montée et la descente. Si les systèmes réutilisables réussissent, l'apparence d'une fusée minable deviendra familière. Au fait, il n'y a pas de givre sur la fusée. Si sur des fusées oxygène-kérosène, il est possible de se passer de l'isolation thermique des réservoirs et, par exemple, les «Soyouz» sont recouverts de glace et deviennent blancs:



Dans le cas d'une fusée oxygène-hydrogène, l'isolation thermique à l'hydrogène ne peut être supprimée et l'oxygène est isolé «pour l'entreprise». Par conséquent, par exemple, sur le givre Saturn-V au début, on ne verse que du premier stade oxygène-kérosène.





La procédure de démarrage du moteur commence à T-0 et la fusée commence à monter à T + 07 secondes. C'est normal, un moteur-fusée à liquide ne peut pas atteindre immédiatement sa pleine poussée.



La section de pression de vitesse maximale. À ce moment, la fusée subit une charge maximale du flux d'air venant en sens inverse, qui deviendra alors plus faible en raison de la chute de pression. Veuillez noter que l'échappement est pratiquement invisible - en raison de la combustion de carburant, les moteurs à oxygène-hydrogène produisent de l'eau sans suie ni autres particules visibles (à l'exception du moteur RS-68 sur le Delta-IV LV, l'isolation de la buse brûle et la flamme a une teinte nettement rouge) .



139 secondes Une large boucle derrière la fusée indique que le moteur est arrêté. À l'exception du choc lors de la séparation de la fusée et du navire, l'apesanteur a déjà commencé.



Apogee - 101042 mètres.



Veuillez noter - le navire donne une impulsion aux moteurs à gaz pour se déplacer latéralement de la fusée. Le lancement se fait verticalement, donc la fusée et le vaisseau doivent se séparer pour ne pas entrer en collision.



La hauteur est légèrement inférieure à 9 km. Des stabilisateurs supérieurs et des volets de frein visibles sont visibles.

À une altitude de 3 km , le clap est clairement audible en surmontant la barrière acoustique pendant le freinage. C'est tout à fait normal.

Fait intéressant, le moteur commence à démarrer à un kilomètre et demi, lorsque la vitesse est de 600 km / h.



À une hauteur de plusieurs mètres, la fusée éteint la vitesse à presque zéro et atterrit à une vitesse constante de 8 km / h.



Déjà après un atterrissage réussi, la capsule ouvre deux parachutes de freinage qui stabilisent la chute.



Et, comme le stipule le programme, deux des trois principaux parachutes sont dévoilés. En général, la solution technologique «deux freins et trois parachutes principaux» est le système de parachute Apollo qui est devenu un classique. Et dans son histoire, il y a eu un cas où, après l'ouverture réussie des trois parachutes, l'un s'est effondré.



Ensuite, les astronautes d'Apollo 15 ont effectué un atterrissage réussi, car cette option d'échec était prévue lors de la conception. Mais l'Apollo s'est assis sur l'eau, ce qui a adouci le coup. Et ici, comme on le voit, le taux de déclin de 30 kilomètres à l'heure.



Et ici, il s'avère que les ingénieurs de Blue Origin se sont inspirés du système d'atterrissage Soyouz - des moteurs spéciaux à atterrissage en douceur s'allument juste avant de toucher et adoucissent le coup. Chez Soyouz, c'est encore plus beau:



Il est curieux que New Shepard ouvre le parachute très bas - le navire qui a ouvert les parachutes principaux pour toucher le sol a été réduit pendant environ une minute. Par exemple, "Union" est réduit en parachute pendant une quinzaine de minutes. Mais là, vous devez avoir une marge de temps pour le déploiement d'un parachute de secours en cas de panne du principal.

Conclusion

À l'avenir, selon les annonceurs, un test du système de sauvetage est prévu dans le domaine de la pression maximale (Q max). Ce sera une très belle vue - sur une fusée volante, le navire s'allumera en flammes et s'envolera sur le côté. Selon Bezos, les gens peuvent se rendre à New Shepard dès 2017. La fusée réutilisable Bezos est affectée par les mêmes facteurs que la fusée Mask réutilisable, et elle peut finalement s'avérer non rentable, mais si vous avez 200 000 $ supplémentaires pour le tourisme spatial, je recommanderais New Shepard en termes de sécurité et leaders technologiques parmi les voyagistes suborbitaux qu'ils dirigent.

Source: https://habr.com/ru/post/fr395173/