Gestern, während der Übertragung der Landung des amerikanischen Raumfahrzeugs Crew Dragon, machten viele auf die Anhängerkupplung aufmerksam, die vor dem Öffnen der Seitenluke auftrat. Der Gasanalysator zeigte einen Überschuss an Stickstofftetroxidkonzentration, einer giftigen Kraftstoffkomponente der Schiffsmotoren. Die Astronauten mussten eine halbe Stunde warten, bis die Chemie verschwunden war, und das Rettungsteam verbrachte diese Zeit in Gasmasken.
Einige russische Kommentatoren berichteten schnell, dass das Schiff für Menschen gefährlich ist, und der Fehler ist Elon Musk, der von der Idee besessen ist, Schiffe auf Raketentriebwerken anstelle von Fallschirmen zu landen. SpaceX hatte Pläne für eine raketen-dynamische Landung, die jedoch vor einigen Jahren auf Drängen des Kunden - der NASA - aufgegeben wurden. Das Schiff wird "auf altmodische Weise" gelandet - auf dem Wasser, als Merkur, Zwillinge und Apollo vor einem halben Jahrhundert zurückkehrten. Die Konkurrenten von SpaceX aus Boeing haben das Problem anders gelöst: Sie haben aufblasbare Kissen wie Landeausrüstungen hergestellt und planen Landungen.
Die leistungsstarken Super Draco-Triebwerke, die SpaceX für die Landung verwenden wollte, blieben jedoch im Schiff und sind jetzt "nur für den Fall" da - als Triebwerke des Rettungssystems .
Sie sollen nur im Falle eines Raketenunfalls eingesetzt werden, nehmen aber nicht am Normalflug teil. Das Standard-Orientierungs- und Umlaufbahnkorrektursystem verwendet kleine Draco-Motoren, die über ein unabhängiges Kraftstoffsystem verfügen. Der erste unbemannte Testflug von Crew Dragon im Jahr 2019 war also erfolgreich , aber in Tests nach dem Flug führte die Aufnahme von Super Draco zur Zerstörung des Schiffes auf dem Stand.
Schnelle unbeabsichtigte Demontage
Die Unfallursache waren die Ventile zwischen den Helium-Boost-Tanks und den Super Draco-Kraftstofftanks. Auf dem nächsten Schiff wurden die gefährlichen Ventile durch wegwerfbare, zerbrechliche Membranen ersetzt und Menschen in den Weltraum geschickt. Bei der Rückkehr gab es wieder Treibstoffprobleme, diesmal jedoch außerhalb des Schiffes. In der Sendung der Landung sehen Sie diesen Moment um 7:03:56 Uhr : Der Spezialist bringt den Gasanalysator zum Schloss der Seitenluke des Schiffes und gibt sofort den Befehl, sich vom Rumpf zu entfernen:
Es wurde schnell klar, dass der Gasanalysator das Vorhandensein von Stickstofftetroxid zeigte, einem Oxidationsmittel, das in Draco-Orientierungsmotoren und Super Draco-Rettungsmotoren verwendet wird. Nach einer halben Stunde Wartezeit wurde die Luke geöffnet und die Astronauten erfolgreich vom Schiff entfernt. Die Expedition endete und Vertreter von SpaceX kommentierten die Situation : "Ja, es gab NTO-Dämpfe, das nächste Mal werden wir das Antriebssystem besser lüften, aber im Allgemeinen gibt es keinen Wind, es gibt keine raue See, wir haben dies nicht erwartet."
Versuchen wir herauszufinden, wie ernst dieses Problem ist, warum es aufgetreten ist und wo Wasser und Wind damit zu tun haben.
Die Idee, giftigen Treibstoff in bemannten Raumfahrzeugen einzusetzen, scheint eine schlechte Idee zu sein, aber es ist nicht die Erfindung des Hipster Musk. Im Prinzip haben Schiffskonstrukteure keine andere Wahl: Treibstoff muss wochen- oder monatelang im Flug gelagert werden, daher ist kryogener Sauerstoff oder Wasserstoff nicht geeignet. Ionen- oder Plasma-Triebwerke können wegen zu geringen Schubes nicht auf bemannten Schiffen eingesetzt werden. Es gibt auch Wasserstoffperoxid, aber es ist in hohen Konzentrationen toxisch und seine Effizienz als Kraftstoff ist zweimal schlechter. Daher bleibt es "auf dem Gestank" zu fliegen, es entzündet sich auch selbst, was das Design des Motors vereinfacht. Fast jedes bemannte Raumschiff des letzten halben Jahrhunderts ist im Weltraum darauf geflogen, einschließlich des Space Shuttles und der Internationalen Raumstation. Die einzige Ausnahme ist "Buran", aber es wurde ein komplexes Sauerstoffspeichersystem verwendet.
Während des Einsatzes von Raketentriebwerken im Vakuum fliegt nicht der gesamte Kraftstoff schnell vom Schiff weg. Das Teil streut mit niedriger Geschwindigkeit oder setzt sich um den Motor herum ab. So sieht der Prozess des Manövrierens des russischen Sojus-Raumfahrzeugs während des Andockens aus:
Und das Servicemodul der ISS Zvezda ist seit zwanzig Jahren mit wahrnehmbaren giftigen braunen Flecken um die Korrekturmotoren herum bedeckt. Wenn Sie das nächste Mal sehen, wie unsere Kosmonauten den Bahnhofsrumpf hinaufklettern, erinnern Sie sich an diese Stellen. Es überrascht nicht, dass dort Handschuhe verbraucht werden.
Dies bedeutet, dass der Treibstoff sowohl auf Sojus als auch auf Crew Dragon gleichermaßen giftig ist, aber für die Landung unserer Schiffe sind keine Gasanalysatoren erforderlich, und dafür gibt es Gründe. Erstens sind russische Schiffe im Weltraum von außen mit einer Siebvakuum-Wärmedämmung versehen, die das Schiff vor Überhitzung im Sonnenlicht oder vor Unterkühlung im Schatten schützt. Die Kraftstoffkomponenten setzen sich auf dieser Hülle ab, die während der Landung vom Luftstrom abgerissen wird.
Zweitens ist im Sojus der bewohnbare Raum (das Nutzfahrzeug und das Abstiegsfahrzeug) physisch vom Wartungsraum (Instrumentenmontage) getrennt, in dem die Motoren und Tanks mit giftigem Kraftstoff untergebracht sind.
Ein ähnliches Design stammt auch von den ersten Schiffen und wird bei den meisten modernen und zukünftigen Schiffen beibehalten: "Sojus", der chinesische PTK NP, Starliner, Orion, Federation / Eagle ...
Alle neuen Schiffe setzen wiederverwendbare Abstiegsfahrzeuge voraus, aber ihre Servicefächer sind wegwerfbar und werden vor dem Eintritt in die Atmosphäre entsorgt. Crew Dragon besteht ebenfalls aus zwei Teilen, aber in seinem Fall mit dem zweiten Teil mit modischen Flügeln ist es zweckmäßiger, den Frachtraum oder das Hilfskraftwerk anzurufen, als den Service.
Die meisten Service-Systeme von Crew Dragon, einschließlich Flugtriebwerke und Kraftstofftanks, sind im Wiedereintrittsrumpf enthalten, obwohl sie in keiner Weise mit dem bewohnbaren Raum kommunizieren.
Die Sojus-Abstiegsfahrzeuge haben auch kleine Motoren für einen kontrollierten Abstieg in die Atmosphäre, aber es gibt bereits Wasserstoffperoxid, das in geringen Konzentrationen keine Gefahr darstellt. Vor der Landung werden unsere Schiffe von Festtreibstoff-Softlandemotoren abgefeuert, die ebenfalls keine giftigen Niederschläge erzeugen.
Crew Dragon verwendet giftigen Kraftstoff nicht nur im Orbit, sondern auch beim kontrollierten Abstieg in die Atmosphäre. Es hat keine externe Bildschirm-Vakuum-Wärmedämmung und weiße Farbe reicht aus, um das Sonnenlicht zu reflektieren. All dies trägt dazu bei, dass der verbleibende Kraftstoff nach der Landung auf dem Rumpf landen kann. Aber er sitzt auf dem Wasser und in Kombination mit der Atmosphäre sollte dies dazu beitragen, das Schiff auf ein sicheres Niveau zu bringen. Die NASA hatte keine Einwände gegen eine solche technische Lösung, anscheinend, weil eine solche Praxis beispielsweise bereits während des Apollo-Programms existierte. Apollo-Befehlsmodule waren auch mit Lagesteuerungsmotoren für giftigen Kraftstoff ausgestattet, die Siebvakuum-Wärmedämmung wurde auf den Rumpf geklebt und blieb teilweise nach der Landung auf dem Wasser zurück.
Apollo 15 Überschwemmung
Sie können jedoch einen Unterschied zwischen der Landung von Apollo und Crew Dragon feststellen. Die Apollo-Orientierungsmotoren befanden sich am Boden des Moduls, das während des Spritzens mit Wasser geflutet wurde. Der Crew Dragon hat eine "Wasserlinie" unter dem Motorblock. Neben den Meereswellen bleibt nur noch das Wetter, um den Rumpf zu reinigen, und es sieht so aus, als ob es von außen gute Arbeit leistet. Aber mit dem Verriegelungsmechanismus hat es nicht geklappt.
Werfen wir einen Blick auf das seitliche Lukenschloss des Crew Dragon, in dem eine Stickstoff-Tetroxid-Kontamination festgestellt wurde.
Wir sehen, dass einer von Dracos Motoren fast direkt auf die Burg schaut, in einem merklichen Winkel zur Oberfläche. Die Starts dieses Motors könnten die Kraftstoffkomponenten an den Verriegelungsmechanismus liefern, wo sie in Spuren verbleiben. Wahrscheinlich wird in Zukunft das Design des Verschlussstopfens geändert oder das Wartungsprogramm wird zusätzlich mit Druckluft gespült.
Es bleibt abzuwarten, warum ein solches Problem auftreten könnte.
Alle oben genannten technischen Lösungen von Crew Dragon:
- Notrettungssystem im Abstiegsfahrzeug;
- Fehlende externe Siebvakuum-Wärmedämmung;
- Service-Systeme im Abstiegsfahrzeug;
- Orientierungsmotoren befinden sich oberhalb der Wasserlinie ...
Sie verfolgen ein Ziel: die maximal mögliche Reduzierung der Kosten für wiederverwendbare Raumfahrzeuge. Elon Musks Wunsch, die Kosten für den Zugang zum Weltraum sowohl für Satelliten als auch für Menschen zu senken, ist viel wichtiger als eine schöne Raketenlandung. Dieses Ziel wurde vom Gründer von SpaceX wiederholt erklärt, und fast jede seiner Entscheidungen ist damit verbunden.
Der Plan funktioniert zum Beispiel nicht immer, während Raketen mit Beinen die Kosten für den Start von Satelliten in den Weltraum nur um die Hälfte senken konnten , obwohl Musk um zehn hoffte. Crew Dragon ist immer noch teurer als "Sojus", aber bei Erreichen einer bestimmten Flugfrequenz können sie mit allen festgelegten Designlösungen ihr wirtschaftliches Potenzial ausschöpfen.
Wie so oft in der Technik muss man im anderen etwas opfern, um in einem zu gewinnen. In diesem Fall zehn Minuten, um das Türschloss in den Weltraum zu spülen.