SpaceX вернула свой новейший Super Heavy на орбитальную стартовую площадку Starbase (OLS) после быстрого устранения повреждений, полученных ракетой-носителем во время первого раунда испытаний.
Super Heavy Booster 7 (B7) покинул Хай-Бэй, в котором он был впервые собран, 31 марта и проехал несколько миль по дороге к близлежащим стартовым и испытательным центрам Starship на наборе самоходных мобильных транспортеров (SPMT). 2 апреля ракета высотой примерно 67 метров (~ 220 футов; 69 метров с Raptors) была установлена на вершине одинокой орбитальной стартовой установки (OLM) Starbase, что подготовило почву для важных квалификационных испытаний.
Начало этого процесса было исключительно успешным. 4 апреля, после плавной установки опоры для запуска, SpaceX быстро заполнила топливные баки Booster 7 относительно безвредной криогенной жидкостью (жидкий азот, жидкий кислород или и то, и другое), чтобы имитировать тепловые и механические характеристики реального горючего топлива. Несмотря на то, что испытание стало первым случаем, когда SpaceX полностью заполнила баки прототипа Super Heavy, Booster 7 прошел через «криозащиту» без каких-либо явных проблем.
8 апреля SpaceX переместила Super Heavy B7 с орбитальной стартовой установки на структурный испытательный стенд, который был установлен и модифицирован всего в нескольких сотнях футов за несколько недель до этого. Именно здесь почти идеальное начало квалификационных испытаний Booster 7 немного изменилось. Booster 7 — это всего лишь третий полноразмерный прототип Super Heavy, протестированный SpaceX с июля 2021 года. Как и предшествующие ему Booster 3 и Booster 4, Booster 7 имеет некоторые серьезные конструктивные изменения, которые в конечном итоге делают прототип первопроходцем, что требует обширных квалификационных испытаний.
Чтобы назвать лишь некоторые из изменений, Super Heavy B7 — это первый ускоритель, оснащенный шайбой с 33 двигателями, и первый готовый прототип Starship любого типа, предназначенный для использования новых двигателей Raptor V2. Со всеми 33 двигателями, установленными и работающими на полной тяге, вся конструкция ракеты-носителя 7 — и особенно ее задняя часть тяги — будет подвергаться примерно на 40% большей тяге и нагрузке, чем ракета-носитель 4, которая косвенно завершила структурные испытания с помощью жертвенного испытания. бак. Помимо различий в тяге и механических нагрузках, Booster 7 также является первым сверхтяжелым двигателем, дошедшим до испытательного стенда со вторичными «напорными» баками, предназначенными для хранения посадочного топлива.
Неясно, были ли эти напорные резервуары полностью заполнены и опорожнены во время криозащиты Booster 7, но они не были бы столь же совместными во время другого вида криогенных испытаний на структурном испытательном стенде. Стенд SpaceX, модифицированный специально для Super Heavy B7, был оснащен 13 гидроцилиндрами для имитации полной тяги центральных двигателей ракеты-носителя Raptor V2 — до почти 3000 тонн (~ 6,6 млн фунтов силы) по сравнению с ~ 1700 тоннами ракеты-носителя 4 (~ 3,7 млн фунтов силы). lbf) с меньшей группой из девяти двигателей.
Имплозия на стенде структурных испытаний
После нескольких фальстартов и небольших тестов на стенде Booster 7 наконец-то прошел серьезное тестирование 14 апреля. Судя по ритмичному дроблению льда на танках Super Heavy, испытательный стенд смог в какой-то степени имитировать тягу Raptor и подвергнуть ракету-носитель серьезным механическим нагрузкам, которые ощущались от кончика до хвоста. Через несколько дней Booster 7 сняли с испытательного стенда и 18 апреля вернули в высокий отсек. Примерно 21 или 22 апреля просочилось изображение, показывающее обширные повреждения внутри Booster 7, что подтверждает, что тестовая кампания Super Heavy была вынуждена завершиться преждевременно.
Просочившееся изображение внутри расширительного бака LOx B7 после испытаний. Вверху: кормовая часть B7 и коллектор LOx до того, как ускоритель был полностью собран.
Повреждение, показанное на фотографии, сразу намекало на эксплуатационный сбой, а это означало, что ошибки, допущенные операторами ракеты, могли быть в большей степени виноваты, чем возможный недостаток конструкции. На фотографии показана короткая часть перекачивающей трубки жидкого метана (LCH4) B7, которая проходит через новый напорный бак жидкого кислорода (LOx) ракеты-носителя, который сам находится внутри основного бака LOx Super Heavy в кормовой части ракеты — трубка внутри Другими словами, маленький резервуар внутри большого резервуара. Передаточная труба LCH4 Super Heavy в целом делает то, что она говорит, позволяя метану безопасно проходить через основной бак LOx и заправлять до 33 двигателей Raptor. При полной тяге эта труба должна будет подавать около 20 тонн (~ 45 000 фунтов) метана в секунду.
Однако, помимо простой передачи метана через кислородный баллон, в Booster 7 было внесено изменение конструкции, которое позволяет некоторым или всей этой трубе менять функции и становиться напорным баком в полете. Это потребовало бы системы клапанов, которые могли бы перекрыть основной бак LCH4 после его опустошения, превратив переходную трубу в своего рода гигантскую стальную соломинку, наполненную достаточным количеством LCH4, чтобы подпитывать сверхтяжелый разгон и посадочное ожоги.
Предполагая, что у этой трубки есть клапаны наверху, как у Starship, самое простое объяснение состоит в том, что верхние клапаны трубки / коллектора были случайно закрыты при опорожнении переходной трубки, и вытекающий LN2 создал вакуум, взорвав его.
— Эрик Ральф (@13ericralph31) 22 апреля 2022 г.
Поврежденная передаточная трубка на просочившейся фотографии Booster 7 не выглядит так уж непохоже на то, что можно было бы ожидать, если бы они всасывали через один конец соломинки, блокируя другой конец, разрушая центр. В пересчете на сверхтяжёлый, после успешного в остальном дня структурных испытаний операторы SpaceX могли случайно закрыть или открыть не те клапаны во время слива жидкого кислорода или азота из передаточной трубки ракеты-носителя. Когда тяжелая жидкость вытекала из трубки, отсутствие выравнивания давления могло быстро создать вакуум и вызвать взрыв трубки.
29 апреля фанат SpaceX, ставший аналитиком, опубликовал анализ, который убедительно указал момент, когда разрушилась передаточная труба Booster 7. В то же время, поскольку он показал, что передаточная трубка, вероятно, взорвалась во время извлечения, анализ более или менее подтвердил вышеприведенное предположение о том, что отказ был вызван определенной ошибкой оператора или плохой организацией испытаний. Конечно, возможно, что дефект аппаратного или программного обеспечения способствовал или вызвал аномалию, или что-то вроде перепада давления в коллекторе LOx и коллекторе LCH4 также могло бы объяснить повреждение, но случайное образование вакуума во время дебака возможно, самое простое (очевидное) объяснение.
После того, как изображение внутреннего повреждения просочилось, фанаты и близкие последователи сразу же пришли к единому мнению, что Booster 7 не подлежит ремонту. Вместо этого SpaceX, похоже, доказала ошибочность этих предположений и каким-то образом сумела отремонтировать модернизированный Super Heavy до такой степени, что его можно было снова протестировать менее чем через три недели после возвращения в высокий отсек. 6 мая Б7 откатили на стартовую площадку и во второй раз установили на орбитальную пусковую установку.
До провала все ожидали, что SpaceX начнет установку двигателей Raptor V2, как только Booster 7 пройдет структурные испытания. Еще неизвестно, захочет ли SpaceX повторить криозащитные или структурные испытания Booster 7, чтобы убедиться, что его быстрый ремонт выполнил свою работу, прежде чем приступить к статическим огневым испытаниям, как планировалось ранее. Тем не менее, надежда на прототип Super Heavy жива, и новые тестовые окна были запланированы с 10:00 до 22:00 9, 10 и 11 мая.
Ракета-носитель SpaceX Super Heavy возвращается на стартовую площадку после капитального ремонта
