Chystá se test únikového systému Crew Dragonu, bude při něm zničen Falcon 9

Poznámka: Tento článek původně vyšel v listopadu 2018, ale nyní byl aktualizován na základě nových informací.

Na podzim 2018 se objevila oficiální ekologická studie (PDF) Federální letecké správy (FAA), ve které SpaceX podrobně vysvětluje, jak přesně bude probíhat únikový test Crew Dragonu. Víme tedy, jaká bude použita raketa, zda bude možné zachránit první stupeň, jestli bude druhý stupeň jen maketa, a jak bude Crew Dragon po přistání dopraven do přístavu. Od té doby se navíc objevilo několik dalších podrobností, které jsem doplnil v rámci aktualizace článku.

Neoficiální vizualizace úniku Crew Dragonu za letu (Zdroj: NASA Spaceflight)

Průběh testu

Účelem testu je ověřit funkčnost bezpečnostního únikového systému lodi Crew Dragon, který má v nouzové situaci během letu (například při selhání rakety) odnést loď i s posádkou do bezpečí. Raketa Falcon 9 s lodí Crew Dragon v rámci testu odstartuje z rampy LC-39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě na standardní trajektorii, kterou využívají mise na ISS (jen s rozdílným azimutem, aby se snížilo riziko dopadu trosek na pevninu). Falcon 9 dosáhne rychlosti přibližně Mach 1 a bude naprogramován tak, aby vypnul motory a simuloval tak ztrátu tahu. K vypnutí motorů dojde v okamžiku maximálního dynamického namáhání (max Q) zhruba 88 sekund po startu. V tom okamžiku by na raketu měl působit dynamický tlak kolem 26 kPa, což je pro představu 70x více, než kolik byste cítili, kdybyste při jízdě autem rychlostí 100 km/h vystrčili ruku z okénka.

Tabulka času, výšky, vzdálenosti a rychlosti během jednotlivých fází testu (Zdroj: SpaceX)

Loď Dragon by následně měla detekovat ztrátu tahu a aktivovat únikový systém, čímž dojde k nastartování motorů SuperDraco. Loď zároveň vyšle signál prvnímu stupni, aby vypnul motory (i když to bude v tomto konkrétním případě zbytečné), a poté se Dragon oddělí od rakety v místě, kde je trunk připojen ke druhému stupni pomocí rozbitných matic. Dragon bude poháněn motory SuperDraco až do jejich vypnutí a následně poletí setrvačností do apogea ve výšce 27–72 km, načež bude odhozen trunk (ten je vybaven křidélky pro stabilizaci lodi během odletu od rakety). Malé korekční trysky Draco následně natočí Dragon do polohy pro návrat a loď začne klesat zpět k zemi. Ve výšce kolem 10 km budou vystřeleny brzdicí padáky a ve výšce necelých 2 km pak dojde k vypuštění hlavních padáků. Dragon přistane do moře ve vzdálenosti 31 km od pobřeží.

Plánovaná trajektorie Crew Dragonu během testu (Zdroj: SpaceX)

Zajímavostí je, že SpaceX zvažovalo provedení tohoto testu z Vandenbergovy letecké základny v Kalifornii. Tato varianta ale byla zavrhnuta z důvodu potenciálně větších technických obtíží a také větší problematičnosti z hlediska dopadů na životní prostředí.

Crew Dragon

Nyní se podívejme na konkrétní hardware, který bude při tomto testu použit. Crew Dragon má reprezentovat finální letovou konfiguraci této lodi a bez nákladu má hmotnost zhruba 7700 kg . Všechny systémy a komponenty, které jsou pro únikový test nutné, budou ve stejné konfiguraci jako Crew Dragon na ostrých misích s posádkou. Systémy, které nejsou pro test nutné, budou odstraněny nebo zjednodušeny. Pro test měl být původně použit Crew Dragon z nepilotované demonstrační mise DM-1, avšak ten byl zničen při explozi dubnu 2019. Místo toho tedy bude test proveden s novým Dragonem C205, který měl původně letět na misi DM-2.

V listopadu 2019 tento Crew Dragon úspěšně absolvoval nápravný statický zážeh svých motorů Draco a SuperDraco. Při něm totiž jeho předchůdce z mise DM-1 explodoval, a tak SpaceX poté muselo upravit tlakovací systém lodi, aby se něco takového už neopakovalo.

Dragon bude během únikového testu obsahovat přibližně 2500 kg pohonných látek, z čehož přibližně 1500 kg tvoří oxid dusičitý a zbytek monomethylhydrazin. Po testu v Dragonu zůstane přibližně 1000 kg pohonných látek. Typický únikový manévr tedy spotřebuje 1500 kg paliva a okysličovadla.

Falcon 9

Co se týče Falconu 9, jistě vás zajímá hlavně to, jestli se první stupeň po provedení testu pokusí přistát. Mezi fanoušky se o tom vášnivě diskutovalo, protože se v otázce přistání dá dobře argumentovat pro i proti. Dokument FAA prozrazuje (a Elon Musk potvrdil), že SpaceX původně zvažovalo během testu provést přistání prvního stupně na pevninské plošině LZ-1. Parametry testu ale vyžadovaly oddělení Dragonu během max Q, a SpaceX tak nebylo schopno vytvořit takovou trajektorii, která by umožnila návrat stupně na pevninu. Společnost také zvažovala variantu, že by první stupeň byl po oddělení Dragonu znovu zažehnut a letěl dál nad Atlantik, kde by buď přistál na mořské plošině OCISLY nebo dopadl do oceánu ve vzdálenosti 200–300 km od pobřeží. Tato možnost ale také nebyla schůdná kvůli problémům se získáním schválení kvalifikace sebedestrukčního systému po oddělení Dragonu.

SpaceX se tedy nakonec o přistání prvního stupně nepokusí a Falcon 9 pro tento test nebude vůbec vybaven přistávacími nohami ani roštovými kormidly. Raketa bude po oddělení Dragonu neovladatelná a podle dokumentu se oba stupně po pár vteřinách letu po balistické křivce rozpadnou zhruba 3–7 km po směru letu. Trosky, které dopadnou do moře, se SpaceX pokusí vylovit:

Falcon 9 bude ve variantě Block 5 s  již třikrát použitým prvním stupněm B1046, pro který to tak bude již čtvrtý start (v minulosti absolvoval mise Bangabandhu-1, Merah Putih a SSO-A). Jedná se o vůbec první vyrobený exemplář ve variantě Block 5. Kromě chybějícího přistávacího vybavení se bude raketa od běžného Falconu 9 lišit také tím, že motory nebudou disponovat plným množstvím samozápalné směsi TEA-TEB (triethylhliník-triethylboran), která se používá pro opakované zážehy motorů během letu a přistání (což u této mise nebude potřeba). Nedostatek této směsi mimochodem zapříčinil nezdařené přistání centrálního stupně Falconu Heavy.

První stupeň Falconu 9 B1046.4 určený pro únikový test Crew Dragonu v hangáru u rampy LC-39A v říjnu 2019 (Foto: NASA)

Dalším velkým rozdílem bude, že druhý stupeň sice bude standardní, ale bude mu chybět spousta komponent včetně vakuového motoru Merlin 1D. Na stupni byste tedy marně hledali například spalovací komoru, turbočerpadlo, vektorovací hardware a další součástky, které by byly na této misi zbytečné, neboť bude ukončena předčasně. Druhý stupeň bude v podstatě vybaven jen komponenty potřebnými k tankování pohonných hmot do nádrží, které proběhne běžným způsobem.

Raketa bude vybavena autonomním sebedestrukčním systémem pro případ, že raketa selže jinak než podle plánu nebo se odchýlí od nominální trajektorie. Jediným rozdílem oproti běžné konfiguraci destrukčního systému bude absence pyrotechnického ventilu pro přerušení tahu motoru druhého stupně.

Falcon 9 pro únikový test absolvoval 11. ledna 2020 úspěšný statický zážeh motorů Merlin na rampě LC-39A. Na rozdíl od mise DM-1 však byl zážeh proveden bez Crew Dragonu. Ten bude k raketě připojen až v následujících dnech.

Statický zážeh Falconu 9 před testem úniku Crew Dragonu (Foto: Spaceflight Now)

Vylovení Dragonu

Průběh záchrany Crew Dragonu po přistání do moře bude velmi podobný vylovení nákladní lodi Dragon po návratu z ISS. SpaceX má s tímto procesem hodně zkušeností, ale únikový test se bude v některých ohledech lišit. U vylovení například bude asistovat více lodí než u nákladního Dragonu, takže celá operace bude o něco komplikovanější. Záchranu ale naopak usnadní to, že Crew Dragon bude mít po únikovém testu mnohem méně zbytkového hypergolického paliva, které je toxické a žíravé. Palivo se používá v motorech Draco a SuperDraco a nádrže jsou společné. Zažehnutí motorů SuperDraco během úniku od rakety však zhruba 60 % paliva spotřebuje. Při běžném návratu Crew Dragonu z oběžné dráhy, kdy nedojde k aktivaci únikového systému, v lodi pravděpodobně zůstane nespotřebovaného paliva více.

A jak se SpaceX vypořádá s potenciálním únikem hypergolického paliva po přistání? Očekává se, že loď i nádrže budou po přistání utěsněny, ale záchranný tým se i tak k lodi nejdříve přiblíží s uzavřeným dýchacím přístrojem a provede vizuální kontrolu lodi a také ověří, že nedošlo k úniku zbytkového paliva. Po vylovení lodi budou palivové a heliové nádrže před návratem do přístavu odtlakovány. Crew Dragon bude odvezen do přístavu Port Canaveral nebo k molu u Cape Canaveral Air Force Station.

K dispozici jsou dva způsoby vylovení – primární a záložní. Primární metoda je podobná současnému nákladnímu Dragonu – jeřáb záchranné lodi GO Searcher nebo GO Navigator vyloví kabinu z vody a umístí ji na palubu. Záložní metoda spočívá v odvlečení Dragonu zpět do přístavu Port Canaveral pomocí nafukovacího raftu. Tento raft byl v minulosti spatřen v přístavu v Los Angeles a spekulovalo se o jeho účelu. Vzhledem k tomu, že se nacházel hned vedle lodi Mr. Steven (dnes Ms. Tree), někteří se mylně domnívali, že bude používán během pokusů o záchranu aerodynamických krytů nebo dokonce při motorickém přistání Crew Dragonu.

Závěr

Pro někoho možná bude zklamáním, že během testu nedojde k přistání prvního stupně, ale myslím, že i tak půjde o skvělou podívanou. Pro ilustraci se můžete podívat na test úniku Dragonu z rampy z roku 2015 a také zkoušku úniku za letu suborbitální rakety New Shepard společnosti Blue Origin. A pokud vás zajímají záchranné systémy kosmických lodí podrobněji, rozhodně si přečtěte náš 3dílný seriál o této problematice. Před časem jsme také přeložili informativní video o únikovém testu Crew Dragonu a záchranných systémech obecně:

SpaceX a NASA plánují test úniku za letu provést 18. ledna 2020 mezi 14:00 a 18:00 SEČ. Pokud bude úspěšný a SpaceX brzy poté dokončí certifikaci padákového systému Crew Dragonu, první pilotované misi DM-2 už vlastně nebude stát nic v cestě. Další podrobnosti, aktuální informace a odkazy na živé přenosy z únikového testu Crew Dragonu najdete na jeho profilu.

Celý 208stránkový dokument o ekologických dopadech únikového testu a dřívějších operací SpaceX si můžete přečíst zde.




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
24 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře