Quarta aterrissagem de New Shepard: experimentos científicos, teste de falha de pára-quedas e a primeira transmissão de lançamento completa

No domingo passado, ocorreu o quarto lançamento do mesmo foguete New Shepard com um navio suborbital. Desta vez, experimentos científicos voaram em um navio não tripulado, o próprio navio testou o sucesso da aterrissagem em caso de falha de um dos paraquedas e, o mais importante, pela primeira vez, vimos a transmissão completa do lançamento. Agora, pudemos observar o ciclo completo do vôo, close-up de equipamentos e podemos dizer como o voo segue, quais soluções técnicas os projetistas usaram e como eles misturaram idéias implementadas no veículo de lançamento da Energia e nas naves Apollo e Soyuz.

Breve programa educacional

New Shepard - foguete e navio reutilizáveis ​​para turismo suborbital. O foguete faz um "salto" para o espaço, subindo com a nave acima de 100 km, depois a nave e o foguete fazem um pouso suave. O vôo leva cerca de dez minutos, enquanto 3-4 minutos no navio perdem gravidade zero. O foguete e a nave receberam o nome de Alan Shepard, que fez o primeiro voo espacial suborbital do mundo em maio de 1961. O desenvolvedor é o Blue Origin, liderado por Jeff Bezos.

Os voos do complexo de New Shepard começaram em 2015, enquanto o primeiro pouso bem-sucedido ocorreu em 23 de novembro. Desde então, o mesmo foguete completou três vôos bem-sucedidos (e três pousos leves), o voo no domingo se tornou o quarto.

Experiências científicas

Dessa vez, a carga foi extraída de experimentos científicos, que deveriam ser executados em poucos minutos após a gravidade zero. O fato é que a ausência de gravidade pode ser obtida saltando em um carro / ônibus em uma colisão (menos de um segundo), em um avião (até 30 segundos), em um vôo suborbital (vários minutos) ou em vôo orbital (conforme necessário). Obviamente, cada opção subsequente é muito mais cara que a anterior. Para algumas experiências, um vôo suborbital, que é mais barato que um vôo orbital, pode ser suficiente. E a participação no lançamento do teste oferece um desconto adicional.
Os seguintes experimentos foram realizados em New Shepard:

Colisões no pó - o estudo dos processos de colisões de objetos sólidos com o pó. Um experimento universitário pode ajudar a entender os processos que ocorreram no sistema solar emergente e agora estão acontecendo, por exemplo, nos anéis de Saturno. A julgar pelo vídeo, a universidade realizou experimentos em um avião - o laboratório de gravidade zero, mas então eles tiveram quase uma ordem de magnitude mais tempo.



Umedecimento 3D - o estudo dos processos de umedecimento em gravidade zero. A versão deste experimento já voou para a ISS, e aqui uma câmera nova (esférica) apareceu em gravidade zero. O estudo dos processos de umedecimento em gravidade zero permite criar unidades espaciais mais avançadas nas quais, por exemplo, o combustível será melhor entregue aos motores e, graças ao conhecimento acumulado nesse campo, astronautas e astronautas agora podem beber café em gravidade zero em copos especiais , em vez de em um saco plástico fechado .



O experimento de microgravidade em ambientes de poeira na astrofísica-B é um experimento alemão no qual bolas de poeira colidindo em gravidade zero podem ajudar a aprender mais sobre os processos que ocorreram durante a formação dos planetas do sistema solar a partir de um disco protoplanetário.

Testes de voo

Além da carga útil associada, desta vez a nave desligou intencionalmente o sistema de lançar um paraquedas em três. Não há pára-quedas de reserva no New Shepard; portanto, no caso de falha de um dos paraquedas principais, o navio ainda deve fazer um pouso suave. Curiosamente, os anunciantes disseram que o navio deveria fazer um pouso bem-sucedido, mesmo em caso de falha de dois dos três paraquedas, talvez esse teste seja realizado no futuro.

Difusão

Aqui está a transmissão de vídeo:





Coisas interessantes começam quase desde os primeiros tiros. Acontece que New Shepard é retirado de um trailer na posição horizontal. Para um foguete pequeno, o uso de um trator convencional é racional e o transporte horizontal é o mais fácil . Os estabilizadores superiores são visíveis na parte superior do foguete, em condições em que não há pressão nos servomecanismos, eles ocupam uma posição com seu próprio peso, de modo que os estabilizadores inferiores estão abertos.



A próxima surpresa - os designers da Blue Origin se inspiraram na idéia do bloco de lançamento e acoplamento “Block I” do veículo de lançamento Energia:



A unidade de acoplamento inicial permite conectar os conectores do foguete ao bloco em condições confortáveis ​​do complexo de instalação e teste e depois instalar o foguete com a unidade de acoplamento nos conectores de arranque do bloco mais ásperos. Essa solução pode economizar horas de trabalho para a instalação de um foguete, simplificando e reduzindo o custo do lançamento. Como pode ser visto nas fotos a seguir, a equipe inicial é de poucas pessoas.

Às 07:05, "zilchas" são ouvidos ao verificar os lemes de gás do foguete. Em geral, um foguete possui muitas unidades de controle diferentes - lemes inferiores, estabilizadores superiores, motores a gás, pastilhas de freio. Para comparação, o Falcon 9 possui apenas os lemes com treliça superior e os motores a gás, e as pernas de pouso abrem apenas antes do pouso e não têm tempo para trabalhar com estabilizadores ou freios.



A seguir estão as abas dos freios. Eles serão usados ​​na frenagem durante a descida e, portanto, abrirão de baixo para cima. Nesse caso, a hidráulica (ou pneumática) não precisará sobrecarregar o fluxo de entrada de ar, pelo contrário, abrirá as próprias blindagens.



Em seguida, os rolamentos de pouso são verificados. Na parte inferior, são instalados amortecedores que, como o para-choque de um carro, se dobram em caso de pouso forçado. Existem amortecedores semelhantes no Falcon 9, apenas eles estão dentro dos acionamentos telescópicos das pernas:


a foto também mostra o sangramento de gás nos motores a gasolina.Preste



atenção à torre perto do início. No futuro, será visível à esquerda e abaixo do foguete e pode parecer que está muito próximo. Falaremos sobre esta torre um pouco mais tarde.



Uma solução simples e bonita - os cabos da plataforma de lançamento após o desencaixe simplesmente penduram nos cabos. É muito mais fácil desenvolver e manter do que desencaixar os cabos e mangueiras de alguns outros mísseis.


Saturno V, por exemplo, a

partir de aproximadamente T-30 minutos, nenhuma pessoa é visível no site, obviamente, os preparativos para o lançamento a partir deste momento são automatizados. Esta é uma solução familiar que permite economizar dinheiro e horas de trabalho.



O reabastecimento começa em cerca de 20 minutos. Preste atenção à fumaça da torre. Quase certamente (se ainda não houver outro que não caia no quadro), é uma torre de drenagem de hidrogênio líquido. O fato é que o hidrogênio líquido tem um ponto de ebulição muito baixo, por isso é necessário adicioná-lo aos tanques e se livrar do evaporado até os últimos segundos antes de iniciar. O gás hidrogênio é explosivo, por isso geralmente é retirado e incendiado:



Curiosamente, no caso de New Shepard, a torre de drenagem está localizada perto do foguete e o hidrogênio parece ser simplesmente jogado na atmosfera. É claro que é mais leve que o ar e aumenta imediatamente, mas com um sistema de queima de hidrogênio, a situação no início seria mais segura.



O foguete já parece surrado, a tinta descascando nele. Este é o resultado da exposição atmosférica durante a subida e descida. Se os sistemas reutilizáveis ​​forem bem-sucedidos, a aparência de um foguete gasto se tornará familiar. A propósito, não há geada no foguete. Se em foguetes de oxigênio-querosene é possível evitar o isolamento térmico dos tanques e, por exemplo, a “Soyuz” estiver coberta de gelo e ficar branca:



No caso de um foguete oxigênio-hidrogênio, o isolamento térmico do hidrogênio não pode ser dispensado e o oxigênio é isolado "para a empresa". Portanto, no Hoarfrost Saturn-V, por exemplo, é derramado apenas a partir do primeiro estágio de oxigênio-querosene.





O procedimento de partida do motor começa em T-0 e o foguete começa a subir em T + 07 segundos. Isso é normal, um motor de foguete líquido não pode atingir imediatamente a pressão máxima.



A seção da pressão máxima de velocidade. Neste momento, o foguete está sofrendo uma carga máxima da corrente de ar que se aproxima, que fica mais fraca devido à queda de pressão. Observe que o escapamento é praticamente invisível - como resultado da combustão do combustível, os motores oxigênio-hidrogênio produzem água sem fuligem ou outras partículas visíveis (com exceção do motor RS-68 no Delta-IV LV, o isolamento do bico queima e a chama tem um tom vermelho distinto) .



139 segundos Um amplo laço atrás do foguete indica que o motor foi desligado. Com exceção do choque durante a separação do foguete e do navio, a falta de peso já começou.



Apogee - 101 042 metros.



Observe: o navio impulsiona os motores a gás a se afastarem do foguete. O lançamento é feito verticalmente, de modo que o foguete e o navio precisam se separar para não colidir.



A altura é ligeiramente inferior a 9 km. Os estabilizadores superiores visíveis e as abas dos freios são visíveis.

A uma altitude de 3 km , o aplauso é claramente audível ao ultrapassar a barreira do som durante a frenagem. Isso é completamente normal.

Curiosamente, o motor começa a dar partida a um quilômetro e meio, quando a velocidade é de 600 km / h.



A uma altura de vários metros, o foguete extingue a velocidade para quase zero e aterrissa a uma velocidade constante de 8 km / h.



Já após o sucesso do pouso de foguetes, a cápsula abre dois pára-quedas de frenagem que estabilizam a queda.



E, como estipulado pelo programa, dois dos três paraquedas principais são revelados. Em geral, a solução tecnológica “dois freios e três pára-quedas principais” é o sistema de pára-quedas Apollo que se tornou um clássico. E em sua história houve um caso em que, após a abertura bem-sucedida dos três paraquedas, um desabou.



Então os astronautas da Apollo 15 fizeram um pouso bem-sucedido, porque essa opção de falha foi prevista durante o projeto. Mas o Apolo estava sentado na água, o que suavizou o golpe. E aqui, como vemos, a taxa de declínio de 30 quilômetros por hora.



E aqui, ao que parece, os engenheiros da Blue Origin foram inspirados pelo sistema de aterrissagem da Soyuz - motores especiais de aterrissagem suave ligam pouco antes de tocar e suavizar o golpe. Na Soyuz, parece ainda mais bonito:



É curioso que New Shepard abra o pára-quedas muito baixo - o navio de abrir os pára-quedas principais até tocar o chão foi reduzido por cerca de um minuto. Por exemplo, "Union" é reduzido em pára-quedas por cerca de quinze minutos. Mas é preciso ter uma margem de tempo para a implantação de um pára-quedas de reserva em caso de falha do principal.

Conclusão

No futuro, de acordo com os anunciantes, é esperado um teste do sistema de resgate na área da pressão máxima (Q max). Será uma visão muito bonita - em um foguete voador o navio acenderá chamas e voará para o lado. Segundo Bezos, as pessoas podem voar para New Shepard já em 2017. O foguete reutilizável Bezos é afetado pelos mesmos fatores que o foguete reutilizável Mask, e no final pode não ser rentável, mas se você tiver US $ 200.000 extras para o turismo espacial, eu recomendaria o New Shepard em termos de segurança e segurança. líderes de tecnologia entre os operadores turísticos suborbitais que lideram.

Source: https://habr.com/ru/post/pt395173/