20 czerwca przeprowadzono udane tankowanie i próbne odliczanie do startu zestawu rakieta SLS - statek Orion. Była to próba generalna przed pierwszym lotem tej rakiety w misji Artemis 1. Teraz rakieta wraz ze znajdującym się na jej szczycie statkiem Orion przechodzi ostatnie naprawy i przygotowania do debiutanckiego lotu.
Rakieta SLS (Space Launch System) to superciężka rakieta nośna NASA, przeznaczona w przyszłości do załogowych lotów na Księżyc w ramach programu Artemis. W 2021 r. złożono jej pierwszy egzemplarz, a w tym roku ma się odbyć jej pierwszy testowy lot - wraz ze statkiem Orion jeszcze bez załogi na jego pokładzie. Zespół cały czas celuje w okienko startowe zaczynające się pod koniec sierpnia - o tak szybki lot będzie jednak bardzo trudno.
Rakieta SLS i pierwsza misja programu Artemis
Space Launch System (SLS) to superciężka rakieta NASA, która będzie wykorzystana do załogowych misji księżycowych Artemis. SLS składa się z kilku głównych komponentów: Głównego Członu, dwóch bocznych rakiet SRB na paliwo stałe i górnego stopnia ICPS. Część technologii tego systemu jest oparta na programie amerykańskich wahadłowców kosmicznych. Na przykład silniki RS-25D, które będą zasilały Główny Człon rakiety, to silniki biorące udział w misjach kosmicznych i napędzały wahadłowce.
Artemis 1 to ma być pierwsza misja programu Artemis. Będzie polegała na wykonaniu trwającego prawie 3 tygodnie lotu wokółksiężycowego statku Orion, bez załogi na jego pokładzie. Lot Artemis 1 będzie testem rozwijanych przez ostatnie kilkanaście lat systemów: superciężkiej rakiety SLS, statku przeznaczonego do dalekiej eksploracji Orion i stworzonej do celów tych misji infrastruktury naziemnej.
Trwają przygotowania do misji Artemis 1, a rakieta SLS jest teraz poddawana właśnie ostatnim testom.
Udany test WDR, ale z problemami
Pierwszy lot rakiety SLS i statku Orion poprzedzają testy całego zestawu. W 2021 r. przetestowano silniki Głównego Członu rakiety, potem po raz pierwszy złożono cały zestaw razem i wykonano serię zintegrowanych testów całego systemu. Zwieńczeniem testów była próba Wet Dress Rehearsal (WDR). Złożona rakieta wraz z mobilną wieżą startową są podczas niego podłączone do infrastruktury naziemnej na wyrzutni startowej i cały system przechodzi test próbnego odliczania, który symuluje odliczanie do rzeczywistej misji wraz z tankowaniem. Cały test miał się skończyć niecałe 10 sekund przed symulowanym startem, tuż przed uruchomieniem silników Głównego Członu.
Pierwsze trzy próby testu WDR przeprowadzane w kwietniu 2022 r. nie powiodły się z różnych przyczyn technicznych. Konieczne były poprawki i naprawy w infrastrukturze naziemnej i przy samej rakiecie. Po modyfikacjach rakieta SLS ponownie pojawiła się na platformie startowej SLC-39B w czerwcu.
Rakieta SLS podczas wyprowadzania na stanowisko startowe do 4. testu WDR 6 czerwca 2022 r. Źródło: NASA/Ben Smegelsky.
18 czerwca rozpoczęto po raz czwarty procedurę próbnego odliczanie. 20 czerwca nadszedł najbardziej newralgiczny moment całego testu - tankowanie rakiety. Tutaj pojawił się problem z wyciekiem ciekłego wodoru. Główny Człon rakiety SLS jest tankowany ciekłym wodorem i ciekłym tlenem. Ciekły wodór słynie z tego, że bardzo łatwo przeciska się przez nawet najdrobniejsze szczeliny. Okazało się, że źródłem wycieku była linia odprowadzająca wodór z sekcji silnikowej rakiety. Jest to ten wodór, który służy do schładzania linii paliwowych w silnikach RS-25 Głównego Członu.
Załoga naziemna zareagowała trzeźwo na sytuację i zamknęła zawór doprowadzający wodór do silników. Dzięki temu udało się nie przekroczyć limitu zawartości niebezpiecznych gazów w otoczeniu rakiety. Tym samym można było kontynuować test. Zdecydowano, że zrezygnuje się z procedury chłodzenia silników. Inżynierowie doszli do wniosku, że co prawda rakieta nie osiągnie pełnej gotowości, ale nadal będzie można sprawdzić niemal wszystkie procedury i zakończyć tankowanie bez zagrożenia dla całego systemu.
Problem z brakiem wodoru chłodzącego w liniach zamaskowano w oprogramowaniu komputera naziemnego odpowiedzialnego za odliczanie aż do 33 sekund przed symulowanym startem. Tego samego nie dało się jednak zrobić w komputerze pokładowym rakiety SLS, który przejmuje procedurę odliczanie w ostatnich 30 sekundach gdy rakieta jest jeszcze na ziemi. Dlatego też próba WDR zakończyła się 29 sekund przed symulowanym startem, a nie jak zakładano wcześniej 10 sekund. W momencie przejęcia kontroli nad odliczaniem, oprogramowanie rakiety wykryło niewłaściwe temperatury w liniach paliwowych silników i przerwało procedurę krytycznym błędem MCF (Major Component Fail).
24 czerwca po analizie danych z testu agencja NASA poinformowała, że zgromadzono wystarczającą ilość danych, aby zakończyć fazę testów rakiety. Zespoły przeprowadziły jeszcze w weekend 24 - 26 czerwca na wyrzutni jeden test - uruchomienie zasilaczy hydraulicznych w bocznych rakietach SRB. Test nie mógł zostać przeprowadzony podczas WDR, gdyż zgodnie z procedurami odliczania jednostki HPU uruchamiane są mniej niż 29 sekund przed startem.
Rakieta SLS na rampie startowej SLC-39B po udanym teście WDR 30 czerwca 2022 r. Źródło: NASA/Kim Shiflett.
Rakieta SLS ostatni raz wraca do hangaru
2 lipca 2022 r. ogromny transporter gąsienicowy Crawler Transporter-2 rozpoczął przenoszenie rakiety SLS wraz z jej mobilną wieżą startową ML-1 do budynku pionowej integracji VAB. Ma to być ostatni ruch zestawu w tym kierunku. Następnym razem rakieta SLS zobaczy światło dzienne już podczas przygotowań do rzeczywistego startu.
Zanim to jednak nastąpi inżynierów czeka dużo pracy - napraw, ostatnich testów i instalacji ostatnich elementów potrzebnych do wykonania lotu kosmicznego. Do ostatnich prac należą:
- inspekcja stanu rakiety SLS i statku Orion po teście WDR
- naprawa wycieku ciekłego wodoru z linii odprowadzającej odparowany gaz z silników Głównego Członu
- wymiana uszczelek w interfejsach paliwowych między rakietą a wieżą startową
- wymiana modułu awioniki INCA z najnowszym oprogramowaniem w górnym stopniu ICPS
- instalacja naładowanych akumulatorów
- instalacja krytycznych czasowo ładunków eksperymentalnych do statku Orion
- instalacja i aktywacja awaryjnego systemu przerwania lotu FTS
Na początku lipca zespoły otoczyły rakietę platformami dostępowymi, które umożliwiają załodze dostęp do rozmaitych miejsc na rakiecie. Od razu przystąpiono do ostatnich planowanych zintegrowanych testów i równolegle rozpoczęto prace związane z szukaniem źródła wycieku wodoru. W tym celu odłączoną całą płytę doprowadzającą i odprowadzającą ciekły wodór u dołu dolnego stopnia rakiety.
Jeszcze w pierwszym tygodniu lipca udało się wymienić moduł INCA (Inertial Navigation and Control Assembly). Był on później testowany już na rakiecie. Poza tym technicy aktywowali świeżo naładowane akumulatory dla bocznych rakiet SRB i górnego członu ICPS. W tym tygodniu planowana jest też aktywacja akumulatorów dla Głównego Członu. Potem wszystkie trafią na swoje miejsca w rakiecie.
Rakieta SLS na tle pełni Księżyca. Zdjęcie wykonano 14 czerwca 2022 r. Źródło: NASA/Ben Smegelsky.
15 lipca agencja NASA poinformowała, że zidentyfikowano już źródło wycieku wodoru. Okazało się, że przyczyną rozszczelnienia było poluzowane mocowanie pierścienia w wewnętrznej ścianie członu, który pomagał naprowadzić wąż odprowadzający wodór w odpowiednie miejsce na płycie QD (Quick Disconnect). Quick Disconnect to płyta z rozmaitymi połączeniami usytuowana u dołu Głównego Członu - podczas wznoszenia rakiety przy starcie odpina się ona od połączeń w mobilnej wieży startowej. Inżynierowie pracują teraz nad dokręceniem tego pierścienia. Wcześniej wymienili już uszczelki w interfejsach paliwowych, które choć może jeszcze szczelne - to miały już za sobą wiele miesięcy testów, transportu, tankowań i w przyszłości mogłyby również stanowić źródła wycieku. Po zakończonej pracy przy płycie QD, zostanie ona ponownie podłączona do interfejsów na wieży startowej.
Wreszcie trwają już też prace nad instalacją ostatnich eksperymentów w statku Orion. Zespoły odpowiedzialne za statek wykonują też ostatnie testy jego podsystemów.
Ostatnim zadaniem jakie czekać będzie zespół jest instalacja systemu Flight Termination System. Rakieta SLS musi być wyposażona w niezależną od systemów rakiety technikę umożliwiającą zdalną detonację rakiety, gdy ta zacznie lecieć w niekontrolowany sposób i opuści dozwolony korytarz. Trzeba przygotować urządzenia detonacyjne do późniejszej mechanicznej aktywacji tuż przed startem oraz zainstalować dekodery odbierające radiowy sygnał zdalnego zniszczenia rakiety.
Start jeszcze w sierpniu?
Co ciekawe, w najnowszej publikacji prasowej nt. przygotowań do startu rakiety SLS, agencja NASA podała, że zespoły nadal celują w przygotowanie rakiety do startu podczas okna startowego między 23 sierpnia a 6 września 2022 r. Termin ten wydaje się mało prawdopodobne zważywszy na niewielki margines czasowy, ale cieszy, że na około miesiąc przed tym okienkiem taka możliwość nie została wykluczona.
Jeśli nie uda się przygotować rakiety na to okno czasowe, następne możliwe terminy to:
- 20 września - 4 października,
- 17 października - 31 października.
Przypomnijmy, że misja Artemis 1, która będzie oblotem wokół Księżyca wymaga startu w określonych oknach czasowych, w których spełnione są następujące warunki:
Misja Artemis 1 wymaga też startu w określonych oknach czasowych, w których są spełnione warunki:
- Odpowiednia pozycja Księżyca względem Ziemi, umożliwiająca efektywne wejście statku Orion na orbitę wokółksiężycową,
- trajektoria lotu do Księżyca nie może przebiegać w cieniu Ziemi dłużej niż 90 minut, statek Orion potrzebuje generować energię słoneczną ze swoich paneli słonecznych,
- trajektoria lotu musi umożliwiać wykonanie manewru skip entry – statek Orion wykorzystuje opory w górnych warstwach atmosfery Ziemi, aby w niej wyhamować, ale pozostać na mniej energetycznej orbicie i później wykonać ostateczny manewr zejścia z orbity i lądowania,
- pierwszy lot musi odbyć się w takim czasie, by lądowanie statku Orion przypadało na godziny dzienne - to ułatwi przeprowadzenie operacji odzyskania statku Orion, załoga w ten sposób przećwiczy w przyszłości odzyskiwanie statku z załogą na pokładzie.
Jeszcze nigdy nie było tak blisko debiutu rakiety SLS!
Więcej informacji:
Na podstawie: NASA/NSF
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Rakieta SLS podczas pierwszego wyprowadzenia na rampę startową SLC-39B w marcu 2022 r. Źródło: NASA.
