Почему с ракетным топливом, которое будет питать Артемиду II, так сложно обращаться

Миссия «Артемида II», которую изначально предполагалось запуститьч 8 февраля, имеет теперь задерживается по крайней мере через месяц после того, как НАСА обнаружило утечку водорода во время заправки бака.

Первая миссия Артемиды также столкнулся с несколькими задержками из-за утечки топлива.

Трудно представить вещество, которое находится на сотни градусов ниже нуля, но при этом остается жидким. Такова странная природа жидкого водорода и жидкого кислорода, которые являются компонентами ракетного топлива, и почему они так легко утекают.

Все жидкости имеют температуру кипения, при которой они превращаются из жидкости в газ. Для воды это 100 С.

Кислород, который по природе является газом при комнатной температуре, имеет чрезвычайно низкую температуру кипения -183°C. Если вы сможете поддерживать его температуру ниже этой температуры, он останется в жидкой форме, которая будет выглядетьЭто как бледно-голубая вода.

Жидкий водород еще холоднее: его температура кипения составляет -253°C, что чуть выше абсолютного нуля. Это самая холодная температура, которую только можно получить. Из-за чрезвычайно низких температур эти жидкости мгновенно замораживают все, к чему прикасаются.

Оборудование, которое работает с этими сверххолодными жидкостями, должно функционировать, не замерзая и не трескаясь из-за огромной разницы температур между топливом и воздухом Флориды, где запускаются ракеты.

Хранение этих видов топлива в жидкой форме эквивалентно попытке предотвратить кипение стакана воды в духовке, нагретой до 200 C. Вам придется поместить воду в изолированный контейнер, чтобы защитить ее от высокой температуры и предотвратить кипение. Для этих криогенных жидкостей наш воздух — это печь, которая постоянно пытается снова превратить их в пар.

Вот почему основная стадия гигигантская ракета системы космического запуска (SLS)т оранжевый. Он покрыт изоляционной пеной, которая была распылена по всей внешней поверхности, чтобы защитить холодное топливо внутри от теплого воздуха. Их также необходимо защитить от теплого металла самой ракеты, поэтому перед заливкой топлива топливопроводы и баки должны быть предварительно охлаждены.

Все эти усилия успешны лишь частично. Кипящее криогенное топливо, как и пар, создает давление, которое нарастает. Вы заметите шлейфы белого пара, исходящие от боковой части полностью заправленной ракеты, и это пар, которому позволяют выйти.

Сочетание сверхнизких температур и давления пара естественным образом приводит к утечкам. Водород, в частности, очень хорошо ускользает, потому что это самая маленькая молекула, которая существует. Он может протиснуться даже в самые маленькие трещины. Таким образом, каждый трубопровод, каждое соединение, каждый клапан является источником утечки. А потенциальных источников утечек на ракете SLS много.

Топливо хранится в баках рядом со стартовой площадкой, затем подается по трубопроводу через высокую пусковую башню рядом с ракетой, по шлангам к самой ракете, а затем через водопровод, ведущий к топливным бакам и, в конечном итоге, к двигателям.

Утечка, появившаяся во время Недавняя генеральная репетиция в мокром состоянии была связана с соединителем, который соединяет шланг на пусковой башне с боковой частью ракеты. Это быстроразъемная деталь, которую можно увидеть отпускающей прямо в момент запуска, когда ракета начинает отрываться от площадки.

Этот разъем также потек в полете «Артемиды I», и ракету пришлось откатить обратно в здание сборки автомобилей (VAB). несколько раз на ремонт, что привело к задержкам на несколько месяцев.

Инженеры полагают, что смогут устранить эту утечку на стартовой площадке вместо того, чтобы везти ракету обратно в VAB, что сэкономит время и ресурсы. Прежде чем окончательно приступить к запуску, который сейчас запланирован на n, потребуется еще одна генеральная репетиция.o ранее 6 марта.

Утечки водорода были проблемой на протяжении всей космической программы, поскольку НАСА продолжает использовать его в качестве топлива. Частные компании, такие как SpaceXа также русский Космическая программа отказалась от жидкого водорода в пользу керосина, который не холоден и с ним гораздо проще обращаться.

Новинка от SpaceX Звездолеткоторый предназначен для приземления на Луну и, возможно, на Марс, позволяет избежать проблемы с водородом за счет использования метанового топлива.

Гигант ракета SLS использование более сложного жидкого водородно-кислородного топлива основано на технология, котораяОно восходит к космическим шаттлам, разработанным в 1970-х годах.

Топливо обеспечивает наибольшую тягу для своего веса, что полезно для тяжелых транспортных средств, но оно также гарантирует, что подрядчики из многих разных штатов, построившие технологии НАСА, смогутв прошлом у науки будут рабочие места.

Но критики ракеты говорят, что это неустойчиво, потому что летать на нем очень дорого и он полностью одноразовый. В другой работедс, вся система запуска брошена далеко на еочень полет. На Землю возвращается только крошечная капсула экипажа, в отличие от гораздо менее дорогих современных ракет многоразового использования, которыми управляют частные компании и которые работают за небольшую часть стоимости.

Будущее ракеты SLS зависит от совершенствования технологии устранения утечек водорода, а также от сбалансирования затрат на запуск ракеты и сохранения рабочих мест тех, кто ее строит.