SLS hạng nặng. Các phi hành gia Mỹ đang gấp rút lên sao Hỏa. Phần 2
Có vẻ như NASA đã quyết định đưa siêu tên lửa "Sao Hỏa" đi khắp thế giới: vì điều này, ba bộ phận của cơ quan đã tham gia cùng một lúc. Đó là Trung tâm Chuyến bay Không gian George Marshall, Trung tâm Không gian Lyndon Johnson, và một lần nữa là Trung tâm Vũ trụ John F. Kennedy, nơi cung cấp tất cả câu chuyện với bệ phóng của họ.
Mô phỏng SLS tại Đường hầm gió nghiên cứu của NASA
Nhưng đây không phải là toàn bộ công ty của các nhà phát triển. Trung tâm Nghiên cứu Ames chịu trách nhiệm về các vấn đề vật lý cơ bản của dự án, Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard chịu trách nhiệm về bản chất của tải trọng, và Trung tâm Glenn chịu trách nhiệm về vật liệu mới và phát triển các dây chuyền tải trọng. Các chương trình nghiên cứu trong đường hầm gió được giao cho Trung tâm Langie, và các cuộc thử nghiệm động cơ RS-25 và J-2X được giao cho Trung tâm Vũ trụ Stennis. Và cuối cùng, quá trình lắp ráp bộ phận trung tâm với hệ thống đẩy chính diễn ra tại nhà máy ở Michud.
Toàn bộ chương trình SLS được chia thành ba giai đoạn, thống nhất với nhau bởi một số điểm: oxy lỏng và hydro trong động cơ duy trì, cũng như một bộ tăng lực đẩy dạng rắn nhiều phần. Giai đoạn đầu tiên của khối trung tâm (Core Stage) với chiều dài 64,7 m và đường kính 8,4 m cũng sẽ giống nhau cho tất cả các sửa đổi. Vì vậy, SLS Block I đầu tiên có khối lượng trọng tải tương đương là 70 tấn - lực đẩy cần thiết cho trọng lượng như vậy được cung cấp bởi bốn động cơ RS-25D. Trên thực tế, phiên bản SLS đầu tiên này nhằm mục đích chứng nhận đơn vị trung tâm và thực hiện các nhiệm vụ thử nghiệm. Giai đoạn trên được đại diện bởi "giai đoạn trên đông lạnh tạm thời" ICPS (Giai đoạn thúc đẩy tạo lạnh tạm thời), được xây dựng trên cơ sở giai đoạn thứ hai của tàu sân bay Delta IV Heavy. ICPS có một động cơ - RL-10B-2 với lực đẩy chân không 11,21 tf. Ngay cả trong trường hợp này, phiên bản “yếu nhất” của Block I, tên lửa sẽ phát triển lực phóng mạnh hơn 10% so với Saturn V. Tàu sân bay huyền thoại loại thứ hai được đặt tên là SLS Block IA, và sức chở tương đương của tên lửa khổng lồ này nên đã được dưới 105 tấn. Dự kiến sẽ có hai phiên bản - một chở hàng và một có người lái, sẽ đưa người Mỹ trở về hơn bốn mươi năm trước và cuối cùng đưa một người quay trở lại giới hạn của quỹ đạo Trái đất thấp. Kế hoạch của NASA cho những thiết bị này là khiêm tốn nhất: như một phần của sứ mệnh EM-2, vào giữa năm 2022, bay quanh Mặt trăng cùng với phi hành đoàn. Trước đó một chút (giữa năm 2020), người ta đã lên kế hoạch đưa các phi hành gia vào quỹ đạo Mặt Trăng trên tàu vũ trụ Orion. Nhưng thông tin này xuất hiện từ mùa hè năm 2018 và đã nhiều lần được sửa chữa trước đó - ví dụ, theo một trong những dự án, SLS được cho là sẽ bay lên bầu trời vào mùa thu năm nay.
SLS Block II - một tàu sân bay có tải trọng tương đương 130 tấn, đã được trang bị năm động cơ RS-25D trên khối trung tâm, cũng như "giai đoạn trên thăm dò" EUS (Exploration Upper Stage), do đó, có một hoặc hai lực đẩy J- 2X với tốc độ 133,4 tf mỗi chiếc. Chiếc "xe tải" dựa trên Block II được phân biệt bằng một tấm chắn đầu có đường kính 10 mét cùng một lúc. Đây sẽ là, nếu mọi thứ thuận lợi cho Hoa Kỳ, những người khổng lồ thực sự: trong phiên bản cuối cùng của tên lửa, lực đẩy phóng của tên lửa sẽ cao hơn 1/5 lực đẩy của Sao Thổ V. Và các kế hoạch cho Khối Dòng II cũng cực kỳ tham vọng - vào năm 2033 để gửi một sứ mệnh có người lái EM-11, sẽ du hành xuyên không gian trong ít nhất 2 năm. Nhưng trước ngày quan trọng này, người Mỹ dự định bay vào quỹ đạo Mặt Trăng 7-8 lần. Liệu NASA có nghiêm túc trong việc hạ cánh phi hành gia lên sao Hỏa hay không, không ai biết.
Các thử nghiệm của một LRE đông lạnh thử nghiệm với lực đẩy có thể điều chỉnh CECE (Common Extensible Cryogenic Engine), được sử dụng trong chương trình cải tiến RL-10, đã hoạt động từ năm 1962 trên tên lửa Atlas, Delta iV, Titan và Saturn I. Đã nâng cấp RL- 10C được lên kế hoạch sử dụng ở giai đoạn trên của SLS -3.
Lịch sử của động cơ dòng SLS là thành phần chính của tên lửa bắt đầu vào năm 2015 tại khán đài của Trung tâm Stennis, khi các cuộc thử nghiệm bắn thành công đầu tiên kéo dài 500 giây diễn ra. Kể từ đó, người Mỹ đã đi như kim đồng hồ - một loạt các cuộc thử nghiệm chính thức để tìm ra nguồn lực bay đầy đủ truyền cảm hứng cho niềm tin vào hiệu suất và độ tin cậy của động cơ. William Hill, Phó Giám đốc thứ nhất của Ban Giám đốc các Hệ thống Thăm dò Có Người lái của NASA, cho biết:
Trong quá trình làm việc trên động cơ, các thay đổi đã được thực hiện - các tàu sân bay ở giai đoạn đầu tiên và thứ hai được trang bị bộ tăng tốc nhiên liệu rắn (máy gia tốc), đó là lý do tại sao mô hình được đặt tên là Block IB. Giai đoạn trên của EUS nhận được động cơ oxy-hydro J-2X, động cơ này đã phải bị hủy bỏ vào tháng 2016 năm 10 do tỷ lệ lớn các nguyên tố mới chưa được sản xuất trước đó. Do đó, họ quay trở lại loại RL-XNUMX cũ tốt, đã được sản xuất hàng loạt và đã "bay" được hơn XNUMX năm.
Độ tin cậy trong các dự án có người lái luôn được đặt lên hàng đầu, và không chỉ ở NASA. Các tài liệu chính thức của NASA đề cập: “Một loạt bốn động cơ lớp RL-10 đáp ứng các yêu cầu một cách tốt nhất. Nó đã được thiết lập rằng nó là tối ưu về độ tin cậy. ” Bộ tăng áp gồm 2016 phần đã được thử nghiệm vào cuối tháng 725 năm 590 và trở thành động cơ đẩy chất rắn lớn nhất từng được chế tạo cho các phương tiện phóng thật. Khi so sánh với Shuttle, nó có trọng lượng phóng là 1250 tấn so với 1633 tấn, và lực đẩy được tăng lên so với tổ tiên của nó từ 800 tf lên 1 tf. Nhưng SLS Block II sẽ có được những bộ tăng tốc siêu mạnh và siêu hiệu quả. Có ba lựa chọn. Đây là dự án Pyrios của Aerojet Rocketdyne (trước đây là Pratt & Whitney Rocketdyne), được trang bị hai động cơ tên lửa oxy và dầu hỏa với lực đẩy 2012 tf mỗi động cơ. Đây cũng không phải là một sự đổi mới tuyệt đối - các "động cơ" dựa trên F-12, được phát triển cho giai đoạn đầu tiên của cùng một chiếc Saturn V. Pyrios có từ năm 26, và 500 tháng sau, Aerojet, cùng với Teledyne Brown, được làm việc với sức mạnh và chính trên bộ tăng áp chất lỏng với tám ôxy-dầu hỏa AJ-225-33. Lực đẩy của mỗi chiếc có thể đạt tới XNUMX tf, nhưng chúng được lắp ráp trên cơ sở NK-XNUMX của Nga.
Thử nghiệm động cơ oxyhydrogen RS-25 tại Trung tâm Stennis, Bay St. Louis, Mississippi, tháng 2015 năm XNUMX
Và cuối cùng, phiên bản thứ ba của động cơ dành cho SLS được Orbital ATK giới thiệu và được chế tạo dưới dạng một bộ tăng cường nhiên liệu rắn bốn phần mạnh mẽ Dark Knight với lực đẩy 2000 tf. Nhưng không thể nói rằng mọi thứ diễn ra suôn sẻ đối với các kỹ sư Mỹ trong câu chuyện này: nhiều năng lực và công nghệ đã mất đi khi các dự án Apollo và Tàu con thoi đóng cửa. Chúng tôi phải nghĩ ra những cách làm việc mới. Do đó, hàn khuấy ma sát đã được giới thiệu để lắp ráp các thùng nhiên liệu của tên lửa trong tương lai. Họ nói rằng nhà máy Michud có máy lớn nhất để hàn độc đáo như vậy. Cũng trong năm 2016, đã có vấn đề về sự hình thành các vết nứt trong quá trình sản xuất bộ phận trung tâm, chính xác hơn là trong bình oxy lỏng. Nhưng hầu hết khó khăn đã vượt qua.
Người Mỹ đang dần đưa các phi hành gia của họ trở lại quỹ đạo Trái đất và xa hơn nữa. Một câu hỏi tự nhiên được đặt ra: tại sao lại làm điều này, nếu Robot làm tuyệt vời? Chúng tôi sẽ cố gắng trả lời điều này một lát sau.
Để được tiếp tục ...
Theo ấn phẩm "Rise".
Mô phỏng SLS tại Đường hầm gió nghiên cứu của NASA
Nhưng đây không phải là toàn bộ công ty của các nhà phát triển. Trung tâm Nghiên cứu Ames chịu trách nhiệm về các vấn đề vật lý cơ bản của dự án, Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard chịu trách nhiệm về bản chất của tải trọng, và Trung tâm Glenn chịu trách nhiệm về vật liệu mới và phát triển các dây chuyền tải trọng. Các chương trình nghiên cứu trong đường hầm gió được giao cho Trung tâm Langie, và các cuộc thử nghiệm động cơ RS-25 và J-2X được giao cho Trung tâm Vũ trụ Stennis. Và cuối cùng, quá trình lắp ráp bộ phận trung tâm với hệ thống đẩy chính diễn ra tại nhà máy ở Michud.
Toàn bộ chương trình SLS được chia thành ba giai đoạn, thống nhất với nhau bởi một số điểm: oxy lỏng và hydro trong động cơ duy trì, cũng như một bộ tăng lực đẩy dạng rắn nhiều phần. Giai đoạn đầu tiên của khối trung tâm (Core Stage) với chiều dài 64,7 m và đường kính 8,4 m cũng sẽ giống nhau cho tất cả các sửa đổi. Vì vậy, SLS Block I đầu tiên có khối lượng trọng tải tương đương là 70 tấn - lực đẩy cần thiết cho trọng lượng như vậy được cung cấp bởi bốn động cơ RS-25D. Trên thực tế, phiên bản SLS đầu tiên này nhằm mục đích chứng nhận đơn vị trung tâm và thực hiện các nhiệm vụ thử nghiệm. Giai đoạn trên được đại diện bởi "giai đoạn trên đông lạnh tạm thời" ICPS (Giai đoạn thúc đẩy tạo lạnh tạm thời), được xây dựng trên cơ sở giai đoạn thứ hai của tàu sân bay Delta IV Heavy. ICPS có một động cơ - RL-10B-2 với lực đẩy chân không 11,21 tf. Ngay cả trong trường hợp này, phiên bản “yếu nhất” của Block I, tên lửa sẽ phát triển lực phóng mạnh hơn 10% so với Saturn V. Tàu sân bay huyền thoại loại thứ hai được đặt tên là SLS Block IA, và sức chở tương đương của tên lửa khổng lồ này nên đã được dưới 105 tấn. Dự kiến sẽ có hai phiên bản - một chở hàng và một có người lái, sẽ đưa người Mỹ trở về hơn bốn mươi năm trước và cuối cùng đưa một người quay trở lại giới hạn của quỹ đạo Trái đất thấp. Kế hoạch của NASA cho những thiết bị này là khiêm tốn nhất: như một phần của sứ mệnh EM-2, vào giữa năm 2022, bay quanh Mặt trăng cùng với phi hành đoàn. Trước đó một chút (giữa năm 2020), người ta đã lên kế hoạch đưa các phi hành gia vào quỹ đạo Mặt Trăng trên tàu vũ trụ Orion. Nhưng thông tin này xuất hiện từ mùa hè năm 2018 và đã nhiều lần được sửa chữa trước đó - ví dụ, theo một trong những dự án, SLS được cho là sẽ bay lên bầu trời vào mùa thu năm nay.
SLS Block II - một tàu sân bay có tải trọng tương đương 130 tấn, đã được trang bị năm động cơ RS-25D trên khối trung tâm, cũng như "giai đoạn trên thăm dò" EUS (Exploration Upper Stage), do đó, có một hoặc hai lực đẩy J- 2X với tốc độ 133,4 tf mỗi chiếc. Chiếc "xe tải" dựa trên Block II được phân biệt bằng một tấm chắn đầu có đường kính 10 mét cùng một lúc. Đây sẽ là, nếu mọi thứ thuận lợi cho Hoa Kỳ, những người khổng lồ thực sự: trong phiên bản cuối cùng của tên lửa, lực đẩy phóng của tên lửa sẽ cao hơn 1/5 lực đẩy của Sao Thổ V. Và các kế hoạch cho Khối Dòng II cũng cực kỳ tham vọng - vào năm 2033 để gửi một sứ mệnh có người lái EM-11, sẽ du hành xuyên không gian trong ít nhất 2 năm. Nhưng trước ngày quan trọng này, người Mỹ dự định bay vào quỹ đạo Mặt Trăng 7-8 lần. Liệu NASA có nghiêm túc trong việc hạ cánh phi hành gia lên sao Hỏa hay không, không ai biết.
Các thử nghiệm của một LRE đông lạnh thử nghiệm với lực đẩy có thể điều chỉnh CECE (Common Extensible Cryogenic Engine), được sử dụng trong chương trình cải tiến RL-10, đã hoạt động từ năm 1962 trên tên lửa Atlas, Delta iV, Titan và Saturn I. Đã nâng cấp RL- 10C được lên kế hoạch sử dụng ở giai đoạn trên của SLS -3.
Lịch sử của động cơ dòng SLS là thành phần chính của tên lửa bắt đầu vào năm 2015 tại khán đài của Trung tâm Stennis, khi các cuộc thử nghiệm bắn thành công đầu tiên kéo dài 500 giây diễn ra. Kể từ đó, người Mỹ đã đi như kim đồng hồ - một loạt các cuộc thử nghiệm chính thức để tìm ra nguồn lực bay đầy đủ truyền cảm hứng cho niềm tin vào hiệu suất và độ tin cậy của động cơ. William Hill, Phó Giám đốc thứ nhất của Ban Giám đốc các Hệ thống Thăm dò Có Người lái của NASA, cho biết:
“Chúng tôi đã phê duyệt dự án SLS, hoàn thành thành công vòng thử nghiệm đầu tiên của động cơ tên lửa và tên lửa đẩy, và tất cả các thành phần chính của hệ thống cho chuyến bay đầu tiên đã được đưa vào sản xuất. Bất chấp những khó khăn gặp phải, việc phân tích kết quả của công việc cho thấy rằng chúng tôi tự tin rằng chúng tôi đang đi đúng hướng cho chuyến bay đầu tiên của SLS và việc sử dụng nó để mở rộng sự hiện diện thường xuyên của con người trong không gian sâu thẳm. ”
Trong quá trình làm việc trên động cơ, các thay đổi đã được thực hiện - các tàu sân bay ở giai đoạn đầu tiên và thứ hai được trang bị bộ tăng tốc nhiên liệu rắn (máy gia tốc), đó là lý do tại sao mô hình được đặt tên là Block IB. Giai đoạn trên của EUS nhận được động cơ oxy-hydro J-2X, động cơ này đã phải bị hủy bỏ vào tháng 2016 năm 10 do tỷ lệ lớn các nguyên tố mới chưa được sản xuất trước đó. Do đó, họ quay trở lại loại RL-XNUMX cũ tốt, đã được sản xuất hàng loạt và đã "bay" được hơn XNUMX năm.
Độ tin cậy trong các dự án có người lái luôn được đặt lên hàng đầu, và không chỉ ở NASA. Các tài liệu chính thức của NASA đề cập: “Một loạt bốn động cơ lớp RL-10 đáp ứng các yêu cầu một cách tốt nhất. Nó đã được thiết lập rằng nó là tối ưu về độ tin cậy. ” Bộ tăng áp gồm 2016 phần đã được thử nghiệm vào cuối tháng 725 năm 590 và trở thành động cơ đẩy chất rắn lớn nhất từng được chế tạo cho các phương tiện phóng thật. Khi so sánh với Shuttle, nó có trọng lượng phóng là 1250 tấn so với 1633 tấn, và lực đẩy được tăng lên so với tổ tiên của nó từ 800 tf lên 1 tf. Nhưng SLS Block II sẽ có được những bộ tăng tốc siêu mạnh và siêu hiệu quả. Có ba lựa chọn. Đây là dự án Pyrios của Aerojet Rocketdyne (trước đây là Pratt & Whitney Rocketdyne), được trang bị hai động cơ tên lửa oxy và dầu hỏa với lực đẩy 2012 tf mỗi động cơ. Đây cũng không phải là một sự đổi mới tuyệt đối - các "động cơ" dựa trên F-12, được phát triển cho giai đoạn đầu tiên của cùng một chiếc Saturn V. Pyrios có từ năm 26, và 500 tháng sau, Aerojet, cùng với Teledyne Brown, được làm việc với sức mạnh và chính trên bộ tăng áp chất lỏng với tám ôxy-dầu hỏa AJ-225-33. Lực đẩy của mỗi chiếc có thể đạt tới XNUMX tf, nhưng chúng được lắp ráp trên cơ sở NK-XNUMX của Nga.
Thử nghiệm động cơ oxyhydrogen RS-25 tại Trung tâm Stennis, Bay St. Louis, Mississippi, tháng 2015 năm XNUMX
Và cuối cùng, phiên bản thứ ba của động cơ dành cho SLS được Orbital ATK giới thiệu và được chế tạo dưới dạng một bộ tăng cường nhiên liệu rắn bốn phần mạnh mẽ Dark Knight với lực đẩy 2000 tf. Nhưng không thể nói rằng mọi thứ diễn ra suôn sẻ đối với các kỹ sư Mỹ trong câu chuyện này: nhiều năng lực và công nghệ đã mất đi khi các dự án Apollo và Tàu con thoi đóng cửa. Chúng tôi phải nghĩ ra những cách làm việc mới. Do đó, hàn khuấy ma sát đã được giới thiệu để lắp ráp các thùng nhiên liệu của tên lửa trong tương lai. Họ nói rằng nhà máy Michud có máy lớn nhất để hàn độc đáo như vậy. Cũng trong năm 2016, đã có vấn đề về sự hình thành các vết nứt trong quá trình sản xuất bộ phận trung tâm, chính xác hơn là trong bình oxy lỏng. Nhưng hầu hết khó khăn đã vượt qua.
Người Mỹ đang dần đưa các phi hành gia của họ trở lại quỹ đạo Trái đất và xa hơn nữa. Một câu hỏi tự nhiên được đặt ra: tại sao lại làm điều này, nếu Robot làm tuyệt vời? Chúng tôi sẽ cố gắng trả lời điều này một lát sau.
Để được tiếp tục ...
Theo ấn phẩm "Rise".
tin tức