Огневые испытания центрального блока сверхтяжелой ракеты-носителя SLS прервались раньше времени. Чуть более чем через минуту после зажигания двигателей автоматика их отключила. По словам главы NASA, тест нельзя считать провалом, но изучение аномалии может повлиять на сроки дальнейших испытаний и первого полноценного запуска в конце 2021 года.
Программу разработки Space Launch System (SLS) нельзя назвать идущей гладко — ее постоянно преследуют сокращения бюджета и проблемы во время испытаний. В декабре прошлого года «мокрая генеральная репетиция» (wet dress rehearsal) тоже закончилась преждевременно. Это был едва ли не ключевой тест перед огневыми испытаниями — центральный блок полностью заправили топливом и проводились все предстартовые процедуры. Однако его закончили раньше времени из-за аномальных показаний одного из датчиков. И этот тест также был ранее перенесен на более поздний срок из-за неполадок с давлением в баках.
Тем не менее, все необходимые данные инженеры получили и даже устранили недочеты, а также заново отрегулировали многие системы. В субботу, 16 января, центральный блок (первая ступень) SLS должен был полностью отработать процедуру старта на орбиту не покидая стенда. Для этого четырем мощнейшим двигателям RS-25 предстояло включиться на 485 секунд — ровно столько же они будут функционировать во время полета. Естественно, во время испытаний ракета прочно закрепляется на поддерживающей конструкции и никуда не летит.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) транслировало огневые испытания на своем официальном канале. Поначалу все шло хорошо, но примерно за час до зажигания отсчет остановили и провели дополнительную проверку систем испытательного стенда. Когда возобновленный отсчет дошел до времени 10 секунд перед нулем, началась живописная процедура зажигания.
Watch all four @NASA_SLS core stage engines roar to life and shake the ground in Mississippi.Teams are assessing the data on early engine shutdown. pic.twitter.com/U5bNqqbdZd
- NASA (@NASA) January 16, 2021
Через двигатели стал в небольших количествах поступать кислород, а также включилась система распыления воды и искр. Первая нужна для защиты стенда от действия пламени и акустических колебаний. А вторая — для дожигания остаточного водорода, потому что даже небольшие количества этого газа могут наделать бед, если скопятся в турбулентных потоках около стартового стола. За десять секунд все четыре двигателя вышли на рабочий режим, из ямы под ними вырвался колоссальный шлейф водяного пара и тест начался.
Первую минуту ракета отработала, на первый взгляд, идеально. Некоторые зрители отметили некие подозрительные вспышки около кожуха над соплом одного из двигателей. Но по видео трансляции трудно судить о том, что это были за блики и являются ли они симптомом аномальной работы. В начале второй минуты испытаний, по плану, должна была проверяться система управления вектором тяги. Но на 65 секунде двигатели отключились. На трансляции были слышны упоминания MCF (major component failure — отказ ключевого узла), но это может быть лишь озвучиванием индикации автоматики.
Четыре работающих двигателя RS-25, также известных, как SSME (Space Shuttle Main Engine — главный двигатель «Спейс шаттл»). Что интересно, эти четыре конкретных экземпляра имеют богатый послужной список. Суммарно они летали в космос уже 25 раз на разных челноках, вывели на орбиту миссию по ремонту телескопа Хаббла, самого пожилого астронавта Джона Гленна (и одновременно с тем — первого американского астронавта в истории), а также два из них были на последнем летавшем Space Shuttle
Источник изображения: NASA Television
Последствия
Руководитель NASA Джим Брайденстайн (Jim Bridenstine) на последовавшей пресс-конференции дал некоторые пояснения ситуации. По его словам, пока неясно, что именно привело к остановке двигателей, а точнее, к срабатыванию датчиков. Он отметил важность подобных испытаний — именно благодаря целому году непрерывных тестов инженеры отладили системы ракеты так, чтобы они улавливали малейшие отклонения и аномалии. Поскольку SLS предназначена для пилотируемых полетов, у NASA и производителей ракеты нет ни малейшего шанса на ошибку.
Кроме прочего, Брайденстайн призвал не считать тест провалом, все-таки именно для этого испытания и проводятся: чтобы выявить все, даже самые незначительные изъяны системы. А вот последует ли за этим задержка всей программы «Артемида» он сказать не смог. Джим попросил подождать результатов расследования преждевременной остановки двигателя. Возможно, первый полноценный запуск SLS с кораблем Orion пройдет по плану в конце этого года. Но есть и шанс, что его придется сдвинуть вправо — безопасность превыше всего. В любом случае, как отметил Джим, «мы получили много замечательных данных, много замечательной информации».
"The test article that is behind us is also the flight hardware that will launch Orion to the Moon. This is unique. […] This article made the right decision to shut itself down." – Administrator @JimBridenstine on today's @NASA_SLS core stage test. pic.twitter.com/hv7mRx7gAn- NASA (@NASA) January 17, 2021
Трудное возвращение на Луну
Ракета-носитель сверхтяжелого класса SLS, наравне с космическим кораблем Orion — ключевые компоненты программы «Артемида». Согласно которой, к 2024 году Америка отправит на Луну первую женщину и возобновит пилотируемые исследования естественного спутника Земли. Из-за существенных сокращений бюджета по сравнению с планами, проект не раз пересматривался. Сама по себе SLS корнями уходит в программу «Созвездие», отмененную при Бараке Обаме. Изначально NASA хотело создать еще более впечатляющее семейство ракет Ares.
Тяжелый вариант с индексом I предназначался для вывода космического корабля, а сверхтяжелый V — для отправки перелетного посадочного модуля. Однако все эти планы зарезали, NASA удалось лишь договориться о существенном пересмотре программы. В итоге, Orion остался практически в неизменном виде, от Ares I вовсе отказались, а вот Ares V претерпел заметную трансформацию. Из него выросла SLS, причем на пути «взросления» стала легче: вместо 188 тонн полезной нагрузки осталось «всего» 95 тонн для первого этапа и 130 для второго.
Основная идея SLS — максимальное использование уже готовых компонентов с небольшими модернизациями. Боковые ускорители ракеты взяты от Space Shuttle, просто к ним добавили еще один сегмент. А двигатели центрального блока — модернизированные RS-25 от самих многоразовых челноков. Часть из них ранее выводила на орбиту Space Shuttle, а часть хранилась для наземных испытаний или замены вышедших из строя. В перспективе эти легендарные двигатели будут упрощены и снова начнут производиться.
Трепетное отношение к истокам
Преемственность системы из ракеты SLS и корабля Orion с более ранними разработками американской космической отрасли чувствуется не только в выборе компонентов. Например, стенд, где испытывался в субботу центральный блок первой ступени — тот же самый, что уже принимал на себя жар исполинских Rocketdyne F-1. А они использовались в Saturn V, который доставил первых людей на Луну. Корабль, в свою очередь, концептуально очень похож на «Аполлоны», только сделан на современном технологическом уровне.
Похож и подход в разработке: максимум испытаний на Земле, минимум риска в полете. Зачастую можно услышать удивленные вопросы о том, как во время лунной программы США полвека назад удалось избежать серьезных проблем с революционным носителем. Ответ прост — они все произошли во время тестов, длившихся в авральном темпе пять лет. NASA двигается тем же путем и с SLS, но в XXI веке финансирование столь амбициозных проектов одобряется не так легко. На данный момент Orion полностью готов к запуску и прошел все испытания, дело за ракетой: до 2024 года осталось не так много времени.