Большие проблемы у Crew Dragon SpaceX - парашюты и двигатели отмены
AstroNews.ru - 19 Октября 2019 15:59:46
Стоя перед космическим кораблем Crew Dragon, окруженным занятыми техниками, администратор НАСА Джим Брайденстайн присоединился к генеральному директору SpaceX Илону Маску и двум астронавтам НАСА. Это произошло на прошлой неделе в штаб-квартире компании, куда Брайденстайн приехал, чтобы обсудить задачи планирования первых полетов с экипажем к Международной космической станции (МКС).
Это было первое появление Маска и Брайденстайн вместе, после того как два космических титана обменялись, казалось бы, критическими комментариями после недавней презентации Маска корабля-колонизатора Марса. В то время Брайденстайн написал в Твиттере поздравления SpaceX с прогрессом в разработке Starship, но отметил, что программа коммерческих запусков значительно отстала от графика, добавив: «Время доставлять».
В то время как предупреждение было, по-видимому, адресовано обоим подрядчикам НАСА - SpaceX и Boeing (который строит капсулу под названием CST-100 Starliner), Маск быстро ответил в интервью CNN: «Говорил ли он Commercial Crew или SLS?», Подразумевается, что задержки Боинга с Space Launch System по запуску миссий НАСА является гораздо более серьезной проблемой. Однако этот обмен колкостями, похоже, уже позади. В прошлый четверг (10 октября) на пресс-конференции они согласились, что испытания Crew Dragon идут быстро.
Среди многих оставшихся испытаний, которые необходимо выполнить, прежде чем астронавты смогут полететь на Crew Dragon, следует отметить испытание системы прекращения полета капсулы и ее парашютов, которые испытали большие трудности во время недавних испытаний. А сама капсула Dragon взорвалась во время теста на прерывание полета в апреле, однако проблемы с двигателями SuperDraco, кажется, были выявлены и зафиксированы, сказал Маск.
Маск обсуждал добавление разрывного диска, который снимает избыточное давление топлива без утечки. Новое оборудование изолирует систему прерывания от системы орбитального маневрирования, сказал Маск. Мы заменим клапан, который протекал и вызвал взрыв. Но парашюты, возможно, более сложная проблема.
Во время испытаний парашютов Crew Dragon в апреле все прошло не так, как планировалось. Хотя один желоб был преднамеренно поврежден (для проверки посадки только с тремя парашютами вместо предполагаемых четырех), остальные три не были успешно надуты, что привело к критически тяжелой посадке, которая могла привести к серьезным травмам членов экипажа на борту. Этот результат вызвал понятную озабоченность в космическом сообществе.
«Было много проблем с парашютами», - сказал Брайденстайн. Но он добавил: «Я думаю, что сегодня мы находимся на очень позитивной позиции ... SpaceX вкладывает столько ресурсов и рабочей силы в подготовку этих парашютов, сколько они могут, чтобы в конечном итоге мы могли иметь последовательную, воспроизводимую производительность».
Действительно, по словам Маска, компания усердно работала над парашютами и теперь переходит от того, что он называет версией Mark 2, к Mark 3. «Мы думаем, что парашюты Mark 2 ... безопасны, но парашюты Mark 3, возможно, в 10 раз безопаснее", - сказал Маск. «Если сравнивать запас прочности парашютов Mark 3 с парашютами Apollo, то они примерно вдвое прочнее, чем у Apollo. Это действительно хороший дизайн».
Маск продолжил, сказав, что проблема с парашютами Crew Dragon не отличается от тех, с которыми столкнулась программа Apollo. Космический корабль Аполлон после возвращения весил 5900 кг и несомненно был самым тяжелым космическим кораблем, когда-либо сажаемым с помощью парашюта.
Между 1963 и 1968 годами НАСА провело как минимум 34 испытания парашютов «Аполлон». Как сказал Маск нам часто напоминают, что в космосе трудно, а возвращение из космоса - один из самых сложных этапов космического полета. При возвращении с экипажем капсула Dragon весит около 9000 кг и правильно подобрать парашюты очень сложно.
Подобные проблемы возникали в Лаборатории реактивного движения НАСА при разработке сверхзвуковых парашютов для приземления миссии марсохода Curiosity в 2012 году. Как сказал тогда Роб Роб Мэннинг, тогдашний главный инженер MSL, «Парашюты всегда проблема. Вы можете испытать металл просто потянув его до тех пор, пока он не сломается под определенным усилием. Вы не можете сделать это с тканью. У ткани гораздо более эмпирический метод проб и ошибок». Он сравнил поведение парашютов с непредсказуемым диким животным, для которого программные симуляции мало помогают. Вам просто нужно проверять их снова и снова в реальных условиях.
Маск продолжил: «Парашюты… выглядят легко, но они определенно не легки». Затем Брайденстайн отметил, что парашюты «нелегко смоделировать. Нам нужно иметь постоянную, воспроизводимую производительность на тестах. Нам нужно много испытаний на падение». Но он упомянул, что общее количество тестов будет зависеть от того, насколько успешным будет каждый из тестов.
Первоначально Crew Dragon предназначался для спуска на сушу, используя свои посадочные двигатели SuperDraco (те же ракетные двигатели, установленные на капсулах, которые приводят в действие систему прерывания полета). Позднее дизайн был изменен, чтобы плавать в океане, используя парашюты и используя опыт программы Apollo. Космический корабль будет использовать четыре парашюта (в отличие от трех на Аполлоне) с двумя парашютами, которые будут вытаскивать основные парашюты из капсулы.
Компания недавно переделала парашюты для Crew Dragon, обозначив дизайны как Mark 1, Mk 2 и Mk 3. Текущие тесты на новейшей конструкции будут с использованием Mk 3. Хотя предыдущее поколение парашютов было, по-видимому, безопасным, но не было достаточного запаса прочности, чтобы удовлетворить как НАСА, так и SpaceX, сказал Маск.
Брайденстайн сказал, что SpaceX планирует «провести первые испытания Mk 3 в течение недели или двух, а затем будет проходить постоянный темп испытаний парашютов». Он не дал запланированной даты завершения этих испытаний, но сказал: «Мы, безусловно, хотим получить хотя бы 10 успешных испытаний подряд перед запуском космонавтов». На сегодняшний день SpaceX завершил более 50 испытаний парашютов, но с несколькими сбоями.
«Самая большая разница между Mk 2 и Mk 3 заключается в гораздо более прочных нитях в парашютах - по существу от нейлона до зайлона», - сказал Маск. «Прочность нитей примерно в три раза выше чем у нейлона, а возможно и больше. К тому же произошли некоторые изменения в схеме строчки. Существуют определенные места, где нагрузка концентрируется больше всего. В основном там, где тросы соединяются с куполом, там у вас есть концентрация напряжений и вы хотите ... распределить нагрузку".
Подход SpaceX к тестированию был итеративным и Брайденстайн высоко оценил этот выбор. «Что-то, в чем действительно хорош SpaceX, это исправление ошибок летных испытаний, - сказал он. - Я думаю, этим они отличаются от многих других наших подрядчиков. Я не думаю, что это хуже, я не думаю, что это лучше; это отличие ... Мне нравится, что у SpaceX есть этот итеративный образ мыслей для исправления летных испытаний».
Тестирование безусловно имеет решающее значение для успеха Crew Dragon и общего обязательства SpaceX по доставке американских астронавтов на МКС. Но тестирование приносит пользу усилиям других компаний, например, тех, которые связаны со Starliner Boeing.
«НАСА может взять эти тестовые данные и информацию, которую мы получаем от наших партнеров, чтобы использовать их по всему агентству в целом, чтобы обеспечить безопасность наших астронавтов», - сказал Брайденстайн. «И когда один партнер успешен, этот успех применим ко всем партнерам, потому что безопасность человека является приоритетом номер один».
Маск добавил: «Мы понимаем, что любые данные SpaceX не должны считаться проприетарными и могут использоваться любым из наших конкурентов ... бесплатно».
Пока SpaceX и Boeing не будут готовы к безопасному запуску, НАСА должно продолжать закупать места на российском космическом корабле "Союз" и это должно быть сделано заблаговременно - досадная проблема, когда программы поставщиков США отстают от графика. И при цене 85 миллионов долларов за место на «Союзе» являются слишком дорогими для НАСА.
«Мы очень близки и уверены, что в первой половине следующего года мы будем готовы запустить американских астронавтов на американских ракетах», - сказал Брайденстайн. «Мы не собираемся предпринимать какие-либо действия рискуя, потому что безопасность наших космонавтов и успех миссии является наивысшим приоритетом».