Od pierwszego startu rakiety SLS w misji Artemis I minęły już ponad dwa miesiąca. NASA dokonała wraz z wykonawcami rakiety pierwszej analizy jej działania. System spisał się na piątkę z plusem!
W skrócie:
- NASA wykonała pierwsze analizy pracy rakiety SLS w swoim pierwszym locie.
- Nowa superciężka rakieta NASA wystartowała w listopadzie, wynosząc statek Orion w pierwszą misję księżycową programu Artemis.
- Wszystkie elementy rakiety SLS spisały się bardzo dobrze i nie są potrzebne żadne duże zmiany w projekcie.
- Niektóre elementy rakiety SLS są na ostatnim etapie przygotowań do pierwszej załogowej misji Artemis II.
Trwają dokładne analizy tego, jak spisała się w swoim debiutanckim locie rakieta SLS. Również kapsuła statku Orion, która wróciła z księżycowej podróży, jest teraz poddawana dokładnej inspekcji. Pierwsze wnioski z debiutu potężnego systemu nośnego NASA już są. Wszystkie komponenty zestawu rakietowego spisały się bardzo dobrze.
Rakiety boczne SRB na paliwo stałe
Pięciosegmentowe rakiety Solid Rocket Booster (SRB) to najpotężniejsze rakiety na paliwo stałe, jakie kiedykolwiek rozpędzały jakąkolwiek rakietę. W ramach misji Artemis I odpowiadały za 75% początkowego ciągu całego zestawu. Białe rakiety możemy kojarzyć z misji wahadłowców kosmicznych. Mniejsza, czterosegmentowa wersja tych rakiet była wykorzystywana właśnie w lotach promów STS. Kolejną różnicą w porównaniu do poprzedniczek jest fakt, że rakiety SRB w systemie SLS nie są wyposażone w spadochrony pozwalające je odzyskać, co jeszcze bardziej poprawia ich osiągi.
Schemat rakiet bocznych SRB na paliwo stałe. Źródło: NASA
Jak rakiety SRB poradziły sobie w locie Artemis I? Według Marka Tobiasa, zastępcy kierownika programu rakiet bocznych rakiety SLS, rakiety te spisały się „ekstremalnie dobrze” w swoim pierwszym locie. W wywiadzie udzielonym dla portalu NASASpaceflight Tobias podkreślił, że wstępne dane wskazują na symetryczne wypalanie się obu rakiet, a także zgodne z teoretycznymi oczekiwaniami impulsy właściwe (to miara efektywności) w obu rakietach.
Inżynierowie mają nadzieję na uzyskanie jeszcze większej ilości danych do analiz z kamer szybkich na wieży startowej oraz kamer HD na samej rakiecie. Nocny start może negatywnie wpłynąć na jakość tych danych, ale mimo wszystko powinny one stanowić cenną informację na poczet kolejnych misji. Najważniejszym chyba wnioskiem ze wstępnych analiz jest to, że nie ma potrzeby żadnych modyfikacji misji załogowej Artemis II. Oznacza to, że już wyprodukowane segmenty rakiet SRB będą mogły bez przeszkód zostać w tym roku przetransportowane na kosmodrom na Florydę.
Głośnym tematem podczas przygotowań do lotu Artemis I był termin certyfikacji złożonych rakiet SRB. NASA musiała czekać z pionowym ułożeniem segmentów SRB, bo w momencie ich integracji uruchamiał licznik ich przydatności do użycia, która początkowo została określona na rok – na tyle inżynierowie dawali gwarancję na bezpieczne wykorzystanie rakiet. Paliwo stałe w tego typu rakietach może dekadami czekać na użycie, ale w przypadku rakiet SRB mamy do czynienia z wieloma segmentami zestawionymi w jedną całość i obciążenia grawitacyjne, którym podlegają niektóre elementy, mogą z czasem powodować niepożądane przemieszczenia. W toku analiz certyfikację sukcesywnie przedłużano i zapewne już od misji Artemis II będzie ona dłuższa.
Główny Człon
Największym elementem rakiety SLS jest Główny Człon. To pierwszy stopień rakietowy, odpalany razem z bocznymi rakietami na samym starcie. Główny Człon stanowi kręgosłup całej rakiety, gdyż utrzymuje ciężar znajdujących się na nim górnego stopnia ICPS i statku Orion. Stopień rozpędza zestaw czterech silników RS-25D napędzanych mieszanką ciekłego wodoru i ciekłego tlenu. To dokładnie te same silniki, które stanowiły główny napęd wahadłowców kosmicznych. W przypadku zarówno misji Artemis I, jak i trzech kolejnych misji programu mamy do czynienia z silnikami używanymi, które latały już w kosmosie na wahadłowcach. Najbardziej „doświadczony” silnik lotu Artemis I wykonał 12 misji kosmicznych.
Schemat Głównego Członu. Źródło: NASA
Podobnie jak w przypadku rakiet SRB, w ocenie zastępcy dyrektora programu silników RS-25 wydajność Głównego Członu była „perfekcyjna”. Inżynierowie przeanalizowali telemetrię przesłaną podczas lotu rakietowego SLS. Zostały sprawdzone takie wskaźniki wydajności, jak ciśnienie, temperatura czy przepływy w różnych miejscach silników, wibracje i inne parametry techniczne. Zespół odpowiedzialny za te silniki jest w dosyć komfortowej sytuacji – przez 30 lat programu wahadłowców silniki RS-25 wracały wraz z promem po każdym locie. Inżynierowie dysponują więc potężną bazą wiedzy wiążącą numeryczne dane z rzeczywistym stanem silników, który był analizowany po każdym powrocie wahadłowca.
Pozytywne wyniki analiz to dobry prognostyk dla przyszłych misji. Zamontowano już silniki w sekcji silnikowej Głównego Członu w drugim egzemplarzu rakiety SLS, który wyniesie astronautów w stronę Księżyca w misji Artemis II.
Górny stopień ICPS
Podobnie jak Główny Człon i rakiety boczne SRB, również górny stopień ICPS spisał się w locie Artemis I znakomicie. ICPS to zmodyfikowany człon DCSS używany w rodzinie rakiet Delta IV, który dostosowano do specyficznego profilu misji księżycowej. Dwie główne różnice to późne po starcie odpalenie tego członu i jego bardzo długie działanie.
Stopień ICPS dostarczony do misji Artemis II. Źródło: NASA
Silnik RL10B-2 na stopniu ICPS wykonał dwa manewry. Najpierw wprowadzający rakietę ze statkiem Orion na wstępną niską orbitę okołoziemską, a potem wyniósł Oriona na trajektorię doksiężycową. Manewr TLI (translunar injection), który rozpędził statek w kierunku Księżyca, trwał rekordowe 18 minut.
Gary Wentz – wiceprezydent United Launch Alliance (ULA), producenta stopnia ICPS – stwierdził w wywiadzie dla NASASpaceflight, że wydajność górnego członu była idealna. Wentz stwierdził, że jedyne modyfikacje będą dotyczyły niewielkich zmian w produkcji stopnia, jego połączeniu i interakcji z mobilną wieżą startową – to jednak wyjątkowego, a jedynie naturalne działania wynikające z przygotowaniem stopnia w ramach nowego systemu rakietowego.
ICPS był rekordzistą jeżeli chodzi o gotowość do lotu Artemis I. Na pozostałe komponenty rakiety SLS czekał kilka lat. W przypadku Artemis II jest podobnie. ULA dostarczyła człon na teren kosmodromu Kennedy Space Center już w połowie 2021 roku. W tym roku przeprowadzone zostaną testy funkcjonalne systemów stopnia i zostanie on przekazany agencji NASA.
Podsumowanie
Rakieta SLS spisała się bardzo dobrze podczas debiutu. To dobra wiadomość, bo każde odstępstwo od normy któregokolwiek z elementów systemu mogłoby jeszcze bardziej opóźnić i tak dosyć wolne tempo rozwoju rakiety i budowy kolejnych egzemplarzy do wykorzystania podczas następnych misji.
W 2023 roku powinniśmy obserwować, jak kolejne elementy drugiego egzemplarza rakiety SLS zmierzają na Florydę. Na tej rakiecie SLS polecą po raz pierwszy ludzie. W misji Artemis II w 2024 roku czworo astronautów ma dokonać oblotu Księżyca w statku Orion.
Na podstawie: NASA/NSF
Opracowanie: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Rakieta SLS startująca w misji Artemis I. Źródło: NASA
