O tankowaniu rakiet słów kilka

Niedawno na fejsika wrzuciłem radosne nowiny o tym, że NASA wyraziło zgodę na używanie procesu “load and go” w przypadku lotów załogowych. To znaczy, że SpaceX może wsadzić astronautów do niezatankowanej rakiety, zatankować z ludźmi na pokładzie i odpalać. Kilka osób poprosiło o wyjaśnienie. Więc oto i ono…

To co zaraz napiszę może wydać się dziwne i może spodziewacie logicznego wyjaśnienia, ale muszę ostudzić Wasze oczekiwania. NASA to rządowa organizacja i cechuje ją pewna proceduralna ociężałość i bezwładność. Do tego dochodzą sprzeczne interesy - taki Boeing i Lockheed Martin dostają szału widząc jak Elon Musk ośmiesza ich warte dziesiątki miliardów kontrakty wojskowe robiąc to samo dużo taniej i często sensowniej. Tak więc ich lobbyści często starają się utrudnić życie SpaceX.

Przechodząc do konkretów - pół wieku temu w NASA utarło się, że astronautów ładuje się do rakiety po jej zatankowaniu. Tankowanie uchodzi za jeden z tych bardziej niebezpiecznych etapów startów kosmicznych. Nie bez powodu. Jedna z dwóch porażek SpaceX (z 61 lotów Falconów 9) miała miejsce właśnie podczas tankowania. Dlatego w czasie lotów bezzałogowych na platformie ma nikogo nie być. Nie zapominajmy, że rakiety kosmiczne to takie bomby, które mają eksplodować w kontrolowany sposób i jest dziesięć tysięcy sposobów na to, żeby ta eksplozja była niekontrolowana. Jednakże w przypadku lotów załogowych nie ma takiego komfortu i kiedy rakiety są już gotowe do eksplozji, dookoła krzątają się ludzie.

Można by pomyśleć, że to nie takie głupie, bo przynajmniej pozamykane są wszystkie kurki i zawory, ale tak nie jest. Paliwo i utleniacz należy utrzymywać w temperaturze rzędu -200^oC. Nawet tak duża masa ulega dość szybkiemu podgrzewaniu i gdyby zawrzała mogłaby być jedną z dziesięciu tysięcy przyczyn eksplozji. Dlatego rakiety takie jak Saturn V czy Atlas kombinowały z dolewaniem paliwa i cyrkulowaniem go tak, by zmniejszyć różnice temperatur w poszczególnych punktach rakiety. To znaczy, że choć główne tankowanie zakończyło się wcześniej, nie kończy to majstrowania z paliwem przed samym lotem.

Rozwiązanie SpaceX wygląda następująco - ładujemy bałwanki na czubek fallicznej bomby i szybciutko tankujemy ją schłodzonym paliwem i utleniaczem w ostatniej chwili, pod kurek, tak żeby nie trzeba było niczego dolewać ani mieszać. Takie są ich rozwiązania techniczne. Gdyby rakieta miała być zatankowana wcześniej, musieliby nalać mniej paliwa o wyższej temperaturze by wygotowując się nie rozerwało Falcona. To oczywiście oznaczałoby mniejszą moc i mniejszy udźwig.

Mamy jednak happy-end. Po pewnym okresie marszczenia czoła i cmokania ze strony NASA udzielono zgody na wariant launch and go. Co ciekawe, w 2014 roku dokonano testu awaryjnego systemu ucieczki, zamontowanego w załogowej kapsule Dragon 2. Jakiś miły internauta nałożył nagranie z tegoż testu na nagranie eksplozji Falcona 9 z 2016 roku. Wygląda na to, że gdyby był to lot załogowy, astronauci prawdopodobnie uszliby z niego cało.


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


Źródła:
NASA signs off on SpaceX’s “load-and-go” procedure for crew launches
“Steep hill” for SpaceX to convince NASA of load and go’s safety for crew
Florydziak
Też Florydziak
Rocket propellants
The “super chill” reason SpaceX keeps aborting launches