新谢泼德（New Shepard）的第四次登陆：科学实验，降落伞故障测试和首次全面播出

上周日，同一架带有亚轨道飞船的新谢泼德火箭进行了第四次发射。这次，科学实验在一艘无人驾驶飞机上进行了飞行，该船本身在降落伞中的一个发生故障的情况下测试了着陆的成功，最重要的是，我们首次看到了发射的全部广播。现在，我们可以观察到整个飞行周期，设备的特写镜头，并且可以知道飞行过程，设计人员使用了哪些技术解决方案以及他们如何将Energia运载火箭以及Apollo和Soyuz航天器中实现的想法混合在一起。

简短的教育计划

New Shepard-用于亚轨道旅游的可重复使用火箭和船只。火箭“跳”入太空，随舰升至100公里以上，然后舰和火箭软着陆。飞行大约需要十分钟，而船上的3-4分钟持续零重力。火箭和飞船都以艾伦·谢泼德（Alan Shepard）的名字命名，他于1961年5月进行了世界上第一次亚轨道太空飞行。开发人员是由杰夫·贝佐斯（Jeff Bezos）领导的Blue Origin。

新谢泼德综合大楼的飞行始于2015年，而首次成功降落于11月23日进行。从那时起，同一枚火箭成功完成了3次飞行（和3次软着陆），周日的飞行成为第4次。

科学实验

这次，有效载荷首先是从科学实验中提取的，该实验应该在零重力的几分钟内进行。事实是，可以通过在颠簸（不到一秒钟），在飞机上（最多30秒），在亚轨道飞行（几分钟）或在轨道飞行（根据需要）中跳入汽车/公共汽车来获得失重。显然，每个后续选择都比前一个选择昂贵得多。对于某些实验，比轨道飞行便宜的亚轨道飞行就足够了。参与测试发布会带来额外的折扣。
以下是在新谢泼德进行的实验：

灰尘碰撞-研究固体物体与灰尘的碰撞过程。一项大学实验可以帮助了解正在发生的太阳系中正在发生的过程，例如在土星环中正在发生的过程。从视频来看，该大学在飞机上进行了实验-零重力实验室，但随后他们获得了将近一个数量级的时间。



3D润湿-研究零重力下的润湿过程。该实验的版本已经飞到国际空间站，在这里，一种新型摄像机（球形）的重力为零。通过研究零重力下的润湿过程，您可以创建更先进的空间单元，例如，燃料将更好地进入发动机，并且由于在该领域积累的知识，宇航员和宇航员现在可以从特殊杯子（而不是塑料封闭袋）中以零重力喝咖啡。。



天体物理学B中的尘埃环境微重力实验是德国的一项实验，其中尘埃球在零重力下碰撞可以帮助从原行星盘了解更多有关太阳系行星形成过程中发生的过程。

飞行测试

除了相关的有效载荷外，这次船还故意关闭了将降落伞中的三分之一投掷的系统。新谢泼德没有降落伞，因此，如果其中一个主要降落伞发生故障，船舶仍应进行软着陆。奇怪的是，播音员说，即使在三个降落伞中的两个降落伞失灵的情况下，该船也应该成功降落，也许将来会进行这样的测试。

广播节目

这是视频广播：





有趣的事情几乎始于第一枪。事实证明，New Shepard是在水平位置的拖车上取出的。对于小型火箭，使用常规的卡车牵引车是合理的，并且水平运输是最容易的。上部稳定器在火箭的上部可见，在伺服机构中没有压力的情况下，它们在自重的作用下处于一个位置，因此下部稳定器处于打开状态。



下一个惊喜-事实证明，Blue Origin设计师的灵感来自Energia运载工具的“ Block I”发射和对接模块的想法：



启动对接单元使您可以在舒适的安装和测试环境中连接火箭对块连接器，然后将带有对接单元的火箭安装到较粗糙的块对启动连接器中。该解决方案可以节省安装火箭的工时，从而简化并降低了发射成本。从下面的镜头可以看出，首发团队只有几个人。

在07:05，检查火箭的气体舵时听到“ zilchas”的声音。通常，火箭具有许多不同的控制单元-下舵，上稳定器，燃气发动机，刹车片。为了进行比较，猎鹰9号只有上部的格状舵和汽油发动机，而起落架只在降落前打开，没有时间使用稳定器或制动器。



以下是刹车片。它们将在下降期间用于制动，因此它们从下向上打开。在这种情况下，液压系统（或气动系统）将不必压倒进入的空气流，相反，它将打开挡板本身。



然后检查起落轴承。减震器的下部安装有减震器，该减震器与汽车的保险杠一样，在着陆过硬时会塌陷。猎鹰9上也有类似的减震器，只是它们位于腿部的伸缩驱动器内：


图中还显示了燃气发动机的气体泄漏，请



注意靠近起步塔的位置。将来，它会在火箭的左侧和下方可见，并且看起来很近。我们稍后再讨论这座塔。



一个简单而美观的解决方案-卸下后，发射台的电缆只需挂在电缆上即可。这比拆开某些其他导弹的电缆和软管要容易得多。


例如，土星V，

大约从T-30分钟开始，在现场看不到一个人，很明显，此刻发射的准备工作是自动化的。这是一种熟悉的解决方案，可让您节省金钱和工时。



加油大约在T-20分钟开始。注意塔上的烟雾。几乎可以肯定（如果没有另一个不掉进框架中的话），这是一座液态氢排放塔。事实是液态氢的沸点很低，因此有必要将其添加到储罐中，并除去蒸发的储氢罐，直到启动前的最后几秒钟。氢气具有爆炸性，因此通常被带走并着火：



奇怪的是，对于新谢泼德（New Shepard），排水塔位于火箭附近，氢似乎只是被排放到了大气中。当然，它比空气轻，会立即冲上去，但是使用氢气燃烧系统，开始时的情况会更安全。



火箭已经看起来破旧了，上面的油漆脱落了。这是上升和下降过程中暴露于大气的结果。如果可重用系统成功，那么破旧火箭的外观将变得很熟悉。顺便说一句，火箭上没有霜。如果在氧气-煤油火箭上可以不对罐进行隔热，例如，“ Soyuz”被冰覆盖并变白：



在氢氧火箭的情况下，不能取消氢绝热，而是“为公司”隔离氧。因此，例如，在土星-V的树冰开始时，仅从氧气-煤油的第一阶段开始浇灌。





发动机启动程序从T-0开始，火箭在T + 07秒开始上升。这是正常现象，液体火箭发动机无法立即达到最大推力。



最大速度压力部分。此时，火箭正在承受来自即将来临的气流的最大负载，然后由于压力下降，该负载将变得更弱。请注意，排气几乎是看不见的-由于燃料燃烧，氢氧发动机产生的水没有烟灰或其他可见颗粒（除了Delta-IV LV上的RS-68发动机外，喷嘴绝缘层烧坏了，火焰有明显的红色调） 。



139秒火箭后面的宽圈表示发动机已关闭。除了火箭与飞船分离过程中的震动外，失重已经开始。



Apogee-101042米。



请注意-船舶推动汽油发动机从火箭向侧面驶去。发射是垂直进行的，因此火箭和飞船需要分开以免碰撞。



高度略小于9公里。可见上部稳定器和刹车片。

在3 km的高度上，在制动过程中克服声障很容易听到拍手的声音。这是完全正常的。

有趣的是，当速度为600 km / h时，发动机开始以半公里启动。



在几米的高度，火箭使速度几乎消失为零，并以8 km / h的恒定速度着陆。



火箭成功着陆后，太空舱打开了两个制动降落伞，以稳定坠落。



并且，按照程序的规定，三个主要降落伞中的两个被显示出来。通常，技术解决方案“两个制动和三个主降落伞”是已成为经典的阿波罗降落伞系统。在他的故事中，有一种情况是，在成功打开所有三个降落伞后，其中一个降落了。



然后，阿波罗15号宇航员成功着陆，因为在设计过程中就提供了这种失败选项。但是阿波罗坐在水上，减轻了打击。正如我们所看到的，这里的时速下降为每小时30公里。



事实证明，Blue Origin的工程师受到联盟号着陆系统的启发-特殊的软着陆引擎在触摸并减轻打击之前就开启了。在联盟号，它看起来更加美丽：



奇怪的是，新谢泼德（New Shepard）将降落伞打开得非常低-从打开主降落伞到接触地面的船减少了大约一分钟。例如，用降落伞将“联盟”减少约十五分钟。但是在主降落伞发生故障的情况下，您需要有一定的时间来部署备用降落伞。

结论

据播音员称，将来，预计在最大压力头（max Q）区域对救援系统进行测试。这将是一个非常美丽的景象-在飞行的火箭上，飞船将在火焰中点燃并飞向侧面。根据贝佐斯的说法，人们最早可以在2017年飞往新谢泼德。贝索斯可重复使用火箭受到与可重复使用的面具火箭相同的因素的影响，最终可能最终无利可图，但是如果您有200,000美元的太空旅游费用，我会在安全性和安全性方面推荐New Shepard他们领导的亚轨道旅行社中的技术领导者。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN395173/