NASA’nın Uzay Fırlatma Sistemi, sıvı hidrojen ve sıvı oksijen karışımından güç alıyor. Birlikte, bu unsurlar kompakt ve son derece güçlü bir roket itici yakıtı sağlar, ancak aynı nitelikler aynı zamanda bu yakıtı bir sorumluluk haline getiren şeydir.
SLS’nin ikinci fırlatma girişimi, iptal 3 Eylül Cumartesi günü, mühendisler hızlı bir bağlantı kesmede hidrojen sızıntısını çözemedikten sonra – sıvı hidrojen yakıt hattını roketin çekirdek aşamasına bağlayan 8 inçlik bir giriş. Gerilemenin bir sonucu olarak, SLS muhtemelen Ekim ayına kadar çıkmayacak en erken. bu Artemis 1 göreviMürettebatsız bir Orion uzay aracının Ay’a yolculuk edip geri döneceği , beklemek zorunda kalacak.
Yer ekipleri, operasyon sırasında bir hidrojen sızıntısını onarmayı başardı. ilk başarısız başlatma girişimi 29 Ağustos Pazartesi günü, ancak hatalı bir sensörün hatalı bir şekilde bir motorun gerekli ultra soğuk sıcaklığa ulaşmadığını göstermesinin ardından fırlatma sonunda iptal edildi. Cumartesi günkü sızıntının kontrol altına alınmasının çok daha zor olduğu kanıtlandı ve mühendisler üç hiçbiri işe yaramayan düzeltmeler. Artemis misyon yöneticisi Mike Sarafin, çalılıklardan sonra gazetecilere verdiği demeçte, “Bu yönetilebilir bir sızıntı değildi” dedi.
NASA hala sonraki adımlarını değerlendiriyor, ancak roket, uçuş sonlandırma sistemiyle ilgili zorunlu bir güvenlik kontrolünden geçmek için Araç Montaj Binasına geri dönmelidir. Roket, sistem içindeki basıncı kısaca yükselten kasıtsız bir komut nedeniyle bazı donanım düzeltmeleri gerektirebilir. İstenmeyen aşırı basınç, sızdıran contaya katkıda bulunmuş olabilir ve bu, mühendislerin şu anda bir olasılık olarak değerlendirdiği bir şeydir.
Hidrojen problemini miras almak
Hidrojen sızıntıları NASA için yeni bir şey değil. Uzay Mekiği fırlatma fırçaları, üzücü bir düzenlilikle gerçekleşti ve genellikle hidrojen sızıntılarının sonucuydu. Daha rezil bölümlerden biri “hidrojen yazYer ekipleri 1990’da Mekik filosunu karaya çıkaran zor bir hidrojen sızıntısını bulmak için altı aydan fazla zaman harcadıklarında. tahmin edilmiştir. Ancak SLS budur ve NASA’nın mega Ay roketinin bu sınırlamasını yönetmekten başka seçeneği yoktur.
G/O Media komisyon alabilir
Chicago Üniversitesi’nde uzay tarihçisi olan Jordan Bimm, NASA’nın teknik nedenlerden ziyade siyasi nedenlerle sıvı hidrojen kullanmaya devam ettiğini söylüyor.
Bimm, “1958’de NASA’nın kuruluşundan bu yana, ajans, Kongre’de uzay araştırmaları için geniş siyasi destek ve finansman sağlamanın bir yolu olarak ABD’nin dört bir yanındaki müteahhitleri kullandı” dedi. “Sıvı hidrojeni kullanan ilk sistem, 1950’lerde ve 1960’larda geliştirilen Centaur roketiydi. 2010’da ABD Kongresi, NASA’yı finanse eden yetkilendirme yasasında, Ajansın yeni nesil fırlatma sistemlerinde Shuttle’ın mevcut teknolojilerini kullanmasını zorunlu kıldı. Ekledi: “Bu, önemli siyasi bölgelerde müteahhit işlerini sürdürmek ve NASA için Kongre’deki bu finansman ve destekten gelen siyasi bir karardı.”
Bu gelişme, emekli olan Uzay Mekiği’nden RS-25 motorunun, sıvı hidrojen/sıvı oksijen karışımına olan bağımlılığının yanı sıra SLS’ye taşınması gerektiği anlamına geliyordu. Toplamda NASA, emekli Mekiklerden 16 motor toplamayı başardı. dördü şu anda SLS roketine yapıştırılmış durumda Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi’ndeki fırlatma rampasında duruyor.
Bimm’e göre bu durum, 1983 yapımı filmdeki özlü sözün bir hatırlatıcısı. Doğru Şeyler: “Para yok, Buck Rogers yok.” NASA, “keşif programını sürdürmek için genellikle Kongre’den siyasi desteğin desteklenmesine öncelik vermesi gerektiğini” söyledi. RS-25 motorlarının süregelen kullanımı “yakıt seçimi kadar sıradan bir şeyin nasıl politik olabileceğinin ve en basit ve arzu edilen çözümlerin ne kadar sıklıkla Soğuk Savaş döneminde oluşturulan büyük bir ulusal ajans için politik olarak uygulanabilir olmadığının bir başka örneğidir. Bilim'” dedi Bimm.
NASA, metan veya kerosen gibi itici gazları tercih etmek yerine, ağır kaldırma roketine güç sağlamak için sıvı hidrojen ve sıvı oksijen karışımı kullanmayı seçti. Karşılaştırıldığında, SpaceX’in yaklaşmakta olan Starship’i oksitleyici olarak sıvı oksijen ile sıvı metan kullanıyor. “Gözlerini Mars’a dikmiş olan SpaceX, bu elementi çıkarabilme umuduyla sıvı metanı seçti. [when] Mars’ta maliyet tasarrufu sağlayan bir kaynak kullanımı biçimi olarak” diye açıkladı Bimm. Sürekli nakit sıkıntısı çeken ve politikacıları memnun etmek zorunda olan ABD uzay ajansı, SLS’yi tasarlarken farklı bir dizi prensip altında çalışıyordu.
“Mevcut bilgi ve analizlere dayanarak, [proposed SLS design] NASA, 2011’de yazdığı bir yazıda, bir sonraki yerli ağır yük fırlatma aracının geliştirilmesine yönelik en düşük kısa vadeli maliyetleri, en kısa sürede ve en az genel risk yolunu temsil ediyor” dedi. ön proje raporu. “Bu SLS mimarisini seçmek, yakın vadede yeni bir sıvı motorun geliştirilmesine gerek olmayacağı, böylece ilk uçuşa kadar geçen sürenin kısaltılacağı ve SLS’nin toplam maliyetinin muhtemelen en aza indirileceği anlamına gelir.”
İroni, 2017’de uçması beklenen SLS’nin henüz piyasaya sürülmemiş olması ve Orion mürettebatı da dahil olmak üzere toplam geliştirme maliyetleri.apsul, sahip olmak şimdi 50 milyar doları aştı. Bu, SLS’nin her lansmanı için sabitlenen tahmini 4,1 milyar dolarlık maliyeti içermez. NASA, Uzay Mekiği bileşenlerini devralarak hidrojen sorununu da devraldı.
Yararlı ama sinir bozucu bir molekül
Hidrojen, roket yakıtı olarak son derece faydalıdır. Hazırdır, temizdir, hafiftir ve sıvı oksijen ile birleştiğinde aşırı yoğunlukta yanar. “Sıvı oksijen gibi bir oksitleyici ile kombinasyon halinde, sıvı hidrojen, bilinen herhangi bir roket itici gazın tüketilen itici miktarına göre en yüksek özgül darbeyi veya verimliliği verir.” binaen NASA’ya. -423 derece Fahrenheit’e (-253 santigrat derece) soğutulduğunda, hidrojen bir rokete tıkıştırılabilir ve bu da paranın karşılığını muazzam miktarda yakıt sunar. Bimm, “Bir yakıt olarak sıvı hidrojenin avantajları, roketi itmek için serbest bırakmak istediğiniz enerjiyi depolamadaki verimliliği ve ayrıca uzay uçuşlarında her zaman dikkate alınan düşük ağırlığıdır” dedi.
NASA’nın Apollo dönemi Satürn roketi ikinci aşaması, Mekik’in üç ana motorunda olduğu gibi sıvı hidrojen kullandı. Hidrojen, yaygın olarak ikinci aşamalar için (Avrupa’nın ağır kaldırmalı Ariane 5 roketi buna iyi bir örnektir) ve yörüngede uzay aracı manevrası için gereken sıvı yakıt olarak kullanılır. Şu anda sıvı hidrojen kullanan roketler arasında Atlas’ın Centaur’u ve Boeing’in Delta III ve IV’ü yer alırken, Blue Origin’in BE-3 ve BE-7 motorları da hidrojene güveniyor.
Bimm, “Hidrojenin dezavantajları, sızıntılara yol açan hidrojenin küçük moleküler boyutu ve onu aşırı düşük sıcaklıklara soğutmayı gerektiren sıvı halde tutma ihtiyacı nedeniyle hareket ettirmenin ve kontrol etmenin çok zor olmasıdır” dedi. Dahası, hidrojen sıvı haldeyken oldukça uçucudur, ve büyük miktarlarda yanabilir. Abilinen en hafif element, ayrıca çok sızdırıyor. NASA açıklar yakıt olarak sıvı hidrojen kullanmanın birçok zorluğu:
Buharlaşmasını veya kaynamasını önlemek için, sıvı hidrojenle beslenen roketler, roket motoru egzozu ve atmosferde uçuş sırasında hava sürtünmesi gibi tüm ısı kaynaklarından dikkatlice yalıtılmalıdır. Araç uzaya ulaştığında, Güneş’in radyan ısısından korunmalıdır. Sıvı hidrojen ısıyı emdiğinde hızla genişler; bu nedenle, tankın patlamasını önlemek için havalandırma gereklidir. Sıvı hidrojenin aşırı soğuğuna maruz kalan metaller kırılgan hale gelir. Ayrıca, sıvı hidrojen kaynaklı dikişlerdeki çok küçük gözeneklerden sızabilir.
Bu zorluklara rağmen NASA, SLS’yi tasarlarken sıvı hidrojeni seçti ve şimdi bedelini ödüyor.
Yeni roket, aynı eski sorunlar
SLS’yi tanklarken, ani kriyojenik hidrojen akışı roketin fiziksel yapısında önemli değişikliklere neden olur. 130 fit yüksekliğindeki (40 metre yüksekliğindeki) hidrojen tankı, ultra soğuk sıvı ile doldurulduğunda yaklaşık 6 inç (152 mm) uzunluğunda ve yaklaşık 1 inç (25,4 mm) çapında küçülür, binaen NASA’ya. Kanallar, havalandırma hatları ve braketler gibi tanka bağlı bileşenler bu ani daralmayı telafi etmelidir. Bunu başarmak için NASA, akordeon benzeri körüklere, oluklu mafsallara, teleskopik bölümlere ve bilyeli mafsal menteşelere sahip konektörler kullanır.
Ancak evrendeki en küçük molekül olan hidrojen, çoğu zaman en küçük açıklıktan bile yolunu bulur. Yakıt hatları rokete sabitlenemeyecekleri için özellikle sorunludur. onların olarak Adından da anlaşılacağı gibi, hızlı bağlantı kesmeler, sıkı bir sızdırmazlık sağlarken, fırlatma sırasında roketten kurtulmak için tasarlanmıştır. Bu conta, yüksek basınçlar ve aşırı soğuk sıcaklıklarda sızıntıyı önlemelidir, ancak aynı zamanda roket uçarken salıverilmesi gerekir. Cumartesi günü, hızlı bağlantı kesmenin çevresindeki bir sızıntı, NASA’nın yanıcılık sınırlarını aşan %4 kısıtlamasının çok ötesinde konsantrasyonlara ulaştı. Sızıntıyı çözemeyen NASA, fırçalamayı aradı.
NASA’nın henüz birinci ve ikinci aşamaları tam olarak doldurmaması ve geri sayımın derinlerine inmemesi, gerçek bir endişe nedenidir. Uzay ajansı daha önce hidrojen sızıntılarıyla uğraşmıştı, bu nedenle mühendislerinin projeyi ilerletmek için bir kez daha bir çözüm bulmasını umuyoruz.
Yine de Artemis dönemi için sinir bozucu bir başlangıç. NASA, Ay ortamına kalıcı ve sürdürülebilir bir dönüş aradığı ve gelecekteki bir insanı gördüğü için SLS’ye ihtiyaç duyuyor. Mars’a misyon. NASA, SLS’nin çalışmasını sağlamak zorunda kalacak ve bunu her seferinde bir ağırlaştırıcı fırçalama yapmak zorunda kalabilir.