Agencja NASA wraz z zakontraktowanymi firmami przeprowadziła kolejne próbne odliczanie do startu rakiety Space Launch System. Próba zakończyła się pełnym zatankowaniem rakiety i po analizie danych agencja uznała udane zakończenie kampanii testowej i rozpoczęła przygotowania do pierwszego prawdziwego lotu rakiety w stronę Księżyca!
W skrócie:
- NASA przeprowadziła 20 czerwca udany test odliczania do startu rakiety SLS.
- SLS (Space Launch System) to superciężka rakieta NASA, która wyniesie w przyszłości astronautów w kierunku Księżyca.
- Teraz rozpoczyna się ostatnia faza przygotowań do pierwszego lotu. Rakieta SLS zadebiutuje w misji Artemis 1 najprawdopodobniej we wrześniu 2022 r.
- W misji Artemis 1 rakieta SLS wyniesie statek Orion bez załogi i zestaw kilku niewielkich satelitów na oblot Księżyca.
Rakieta Space Launch System (SLS) to superciężka rakieta nośna NASA, za pomocą której mają być wykonywane załogowe loty na Księżyc w ramach programu Artemis. W 2021 r. po raz pierwszy złożono całą rakietę i na jej szczycie umieszczono statek Orion. Pierwszy egzemplarz zbudowanego systemu ma jeszcze w 2022 r. wykonać bezzałogowy lot testowy z oblotem Księżyca. W kolejnej misji taki sam lot wykona ten sam system, z tym że na pokładzie statku Orion znajdą się astronauci.
Rakieta SLS
Space Launch System (SLS) – superciężka rakieta NASA, która będzie wykorzystana do załogowych misji księżycowych programu Artemis. SLS składa się z Głównego Członu (Core Stage), do którego dołączone są dwie boczne rakiety pomocnicze na paliwo stałe (Solid Rocket Boosters - SRB). Razem napędzają one całą rakietę, pozwalają jej opuścić atmosferę i rozpędzić się do dużych prędkości. Po kilku minutach lotu boczne rakiety są odłączane i SLS kontynuuje rozpędzanie na wciąż działających silnikach Głównego Członu. Potem Główny Człon zostaje odrzucony, a osiągnięcie prędkości orbitalnej umożliwia górny stopień, którym w przypadku pierwszej wersji rakiety SLS jest Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS). Rakieta SLS w wersji 1 ma mieć udźwig 95 t na niską orbitę okołoziemską i 26 t na lot doksiężycowy.
Główny Człon jest napędzany przez cztery silniki RS-25D zasilane ciekłym wodorem i ciekłym tlenem. Silniki RS-25D to zmodyfikowane silniki używane wcześniej w amerykańskich wahadłowcach kosmicznych. Sam Główny Człon wyglądem przypomina zewnętrzny zbiornik ET systemu wahadłowców, który dostarczał paliwo jego silnikom podczas początkowej fazy lotu na orbitę.
Przed pierwszym bezzałogowym testem rakiety SLS i statku Orion trzeba było wykonać serię testów rakiety. W 2021 r. przetestowano silniki Głównego Członu rakiety, a w tym roku po złożeniu w pełni całej rakiety trzeba było przeprowadzić jej zintegrowane testy. Zwieńczeniem testu była tzw. 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 kończy się niecałe 10 sekund przed symulowanym startem, tuż przed uruchomieniem silników Głównego Członu.
Cele testu WDR
Główne:
- Zademonstrowanie operacji tankowania rakiety paliwem w bardzo niskich temperaturach. Następnie osiągnięcie końcowej fazy odliczania (momentu przekazania kontroli nad rakietą komputerowi pokładowemu SLS), symulowane przerwanie odliczania i powrót do odliczania na czasie T-10 minut (10 minut do startu). Potem ponowne osiągnięcie końcowej fazy odliczania i na koniec anulowanie w ostatniej chwili, przed uruchomieniem silników Głównego Członu i wykonanie operacji opróżniania zbiorników i zabezpieczenia rakiety.
- Zademonstrowanie prawidłowego wspólnego działania centrum kontroli lotów, infrastruktury naziemnej na kosmodromie i wszystkich zespołów zaangażowanych w misję.
Dodatkowe:
- Zademonstrowanie prawidłowego współdziałania zespołu kontroli lotu, zespołu wsparcia technicznego rakiety SLS, jednostki Sił Kosmicznych USA Space Launch Delta 45 oraz innych zespołów zaangażowanych w misję w dniu startu.
- Zebranie danych inżynieryjnych z rakiety SLS, statku Orion i wieży startowej podczas przygotowań do startu.
- Sprawdzenie prawidłowości procedur i planów związanych z przygotowaniem rakiety do startu i odliczaniem.
- Zebranie danych nt. interferencji radiowych i kompatybilności systemów awaryjnego przerwania lotu z systemami zespołu śledzącego lot (Space Launch Delta 45).
- Trening zespołów kryzysowych i ratunkowych.
Do czterech razy sztuka
Pierwszy test WDR próbowano przeprowadzić w kwietniu 2022 r. Wykonano aż trzy podejścia, ale każde z nich musiało zostać przerwane z powodu różnych problemów technicznych. W trzecim podejściu, w którym osiągnięto najwięcej, udało się nieznacznie zatankować Główny Człon, ale wykryto wyciek.
W połowie kwietnia NASA zdecydowała, by wrócić z rakietą i mobilną wieżą ML-1 do hangaru VAB, gdzie na spokojnie przeanalizowane zostaną wszystkie odnalezione usterki i poczynione potrzebne poprawki i naprawy. Rozbudowa infrastruktury naziemnej i naprawy przy rakiecie i wieży startowej rozciągnęły się na cały maj. W końcu 6 czerwca rakietę ponownie wyprowadzono na wyrzutnię SLC-39B, aby podjąć 4. próbę testu WDR…
Kolejne podejście zaplanowano tak, by symulowany start rakiety odbył się 20 czerwca 2022 r, ale cała procedura próbnego odliczania zaczęła się już 18 czerwca, kiedy zespoły naziemne zostały wezwane do konsol centrum kontroli lotów, żeby rozpocząć odliczanie.
Tym razem test poszedł znacznie lepiej niż poprzednie próby. Jedynym większym problemem był wykryty wyciek między dolnym paliwowym połączeniem z wieżą startową, a linią odprowadzającą odparowujący wodór z sekcji silnikowej rakiety. Ten wodór jest pobierany ze zbiornika w Głównym Członie, aby schłodzić linie paliwowe w silnikach R-25 do wymaganych temperatur.
Rakieta SLS podczas testów WDR na wyrzutni startowej SLC-39B. Źródło: NASA.
Z racji wycieku wyłączono procedurę schładzania linii. Zamaskowano ten problem w komputerach infrastruktury naziemnej, które prowadzą większość procedury odliczania. Dzięki temu udało się przejść przez większość faz odliczania, aż do krytycznego momentu przekazania kontroli nad rakietą z komputerów naziemnych do komputera pokładowego na rakiecie SLS. Dopiero tam podczas procedury sprawdzającej parametry przygotowania silników, 29 sekund przed symulowanym startem komputery wykryły niewłaściwe schłodzenie linii silników i zgodnie z oczekiwaniem przerwały odliczanie.
24 czerwca po analizie danych z testu agencja NASA poinformowała, że zgromadzono wystarczającą ilość danych, aby zakończyć fazę testów rakiety i przejść do etapu przygotowania zestawu do pierwszego lotu.
Zespoły przeprowadziły z powodzeniem w weekend 24-26 czerwca na wyrzutni jeszcze 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.
Grafika obrazująca postępy w testach i przygotowaniach rakiety SLS do pierwszego startu. Z największych zadań pozostała instalacja i uzbrojenie systemu zdalnego awaryjnego przerwania startu (Flight Termination System). Źródło: NASA.
Czas zacząć przygotowania do startu!
1 lipca planowany jest powrót rakiety SLS z wieżą startową ML-1 do hangaru VAB. Tam zestaw przejdzie ostatnią fazę przygotowań do pierwszego startu. Zespoły czeka jeszcze dużo pracy, która może rozciągnąć się na cały lipiec i sierpień.
Trzeba będzie wykonać naprawy przy wykrytym wycieku linii wodorowej w dolnym połączeniu między rakietą, a wieżą startową. NASA zapowiedziała też, że wykonane zostaną wymiany niektórych uszczelek przy połączeniach z rakietą, gdyż część z nich została zamontowana 2 lata temu i może grozić kolejnymi wyciekami.
Oprócz napraw koniecznie będzie też wykonanie ostatnich prac przygotowawczych do startu. Muszą zostać zamontowane i uzbrojone systemy FTS (Flight Termination System), odpowiedzialne za zdalne zdetonowanie rakiety w powietrzu, gdy ta leciałaby w niewłaściwy sposób. Trzeba będzie też wykonać ostatnie weryfikacje po przeprowadzonych testach i pozamykać strefy dostępowe, które służyły do dostania się do rozmaitych systemów rakiety podczas kampanii testowej.
NASA nie chce jeszcze podawać pierwszej planowanej daty startu misji Artemis 1. Agencja przekazała, że takie deklaracje będą możliwe, gdy inżynierowie lepiej oszacują ilość potrzebnej pracy na naprawy przy rakiecie i uzgodnią z zespołami odpowiedzialnymi za śledzenie lotów z Cape Canaveral najbardziej dogodny termin.
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.
Okna takie występują:
- 23 sierpnia - 6 września,
- 20 września - 4 października,
- 17 października - 31 października.
Termin na przełomie sierpnia i września wydaje się mało prawdopodobny, Wiele więc wskazuje na to, że rakietę SLS zobaczymy na wyrzutni najwcześniej w drugiej połowie września.
Więcej informacji:
Na podstawie: NASA/NSF
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Szczyt rakiety SLS znajdującej się na rampie startowej SLC-39B podczas testu WDR. Źródło: NASA.