Jak lądują rakiety?

  • Lotnictwo Aviation International 3/2016

LAI_3_2016_New-Shepard

Rok 2015 zapi­sał się w histo­rii astro­nau­tyki jako ten, w któ­rym po raz pierw­szy udało się spro­wa­dzić w spo­sób kon­tro­lo­wany na powierzch­nię naszej pla­nety sto­pień rakiety. Co wię­cej, w odstę­pie zale­d­wie czte­rech tygo­dni osią­gnęły ten suk­ces dwie firmy. Palma pierw­szeń­stwa – dość nie­spo­dzie­wa­nie – przy­pa­dła fir­mie Blue Origin i jej kon­struk­cji New Shepard, dru­gim miej­scem zado­wo­lić się musiała SpaceX ze swym Falconem. Jak zoba­czymy, żadna to ujma, gdyż obie kon­struk­cje są gaba­ry­towo nie­po­rów­ny­walne, a pro­file ich lotów zasad­ni­czo różne.

New Shepard

Założycielem, wła­ści­cie­lem i sze­fem Blue Origin jest jeden z naj­bo­gat­szych ludzi świata, mul­ti­mi­liar­der Jeffrey Preston (Jeff) Bezos (ur. 1964 r.), któ­remu sławę i mają­tek przy­nio­sła wymy­ślona i kie­ro­wana przez niego gigan­tyczna księ­gar­nia inter­ne­towa Amazon. Nazywana skró­towo Blue, powstała we wrze­śniu 2000 r. i przy­jęła zasady swo­jego szefa – wszyst­kie swe prace prze­pro­wa­dza w głę­bo­kiej tajem­nicy. Bardzo nie­wiele wia­domo o lotach testo­wych pre­kur­so­rów sys­temu New Shepard, nazwa­nych Charon i Goddard.
Pierwszy lot Charona miał miej­sce w 2005 r. W tym samym cza­sie Blue Origin roz­po­częło opra­co­wy­wa­nie wła­snego sil­nika BE-3. W trak­cie prac nad nim wyko­nano 450 zapło­nów na hamowni, a łączny czas dzia­ła­nia osią­gnął 30 000 s. Do pierw­szego lotu Goddarda PM-1 doszło w 2006 r., a jego cięż­szego następcy Goddard PM-2 w 2011 r. Były to naj­pierw nie­wiel­kie pod­skoki (pierw­szy na wyso­kość 96 m), mające potwier­dzić moż­li­wość lądo­wa­nia pio­no­wego. Ostatni lot PM-2 w sierp­niu tego samego roku na wyso­kość 13,7 km zakoń­czył się fatal­nie – z powodu utraty sta­bi­li­za­cji trzeba było akty­wo­wać sys­tem auto­de­struk­cji rakiety.
Znacznie lepiej prze­bie­gała budowa modułu zało­go­wego, gdyż zamie­rze­niem firmy było stwo­rze­nie nie samej rakiety, lecz sys­temu umoż­li­wia­ją­cego bali­styczne loty pasa­że­rów tuż ponad umowną gra­nicę kosmosu. Sześcioosobowa kap­suła o obję­to­ści 15 m3 została zbu­do­wana, prze­te­sto­wana i cer­ty­fi­ko­wana dla tych celów. Kolejny ważny krok Blue wyko­nała 29 kwiet­nia ubie­głego roku. Po raz pierw­szy prze­pro­wa­dzono wów­czas lot testowy peł­nego sys­temu New Shepard. Jego nazwa nawią­zuje oczy­wi­ście do Alana B. Sheparda, pierw­szego ame­ry­kań­skiego astro­nauty, który wyko­nał bali­styczny lot kosmiczny w statku Mercury w maju 1961 r.
System składa się z odzy­ski­wa­nej kap­suły zało­go­wej wie­lo­krot­nego użytku CC (Crew Capsule), wyno­szo­nej przez moduł napę­dowy PM (Propulsion Module) – jed­no­stop­niową rakietę wie­lo­krot­nego użytku, funk­cjo­nu­jącą w wer­sji VTOL (Vertical Take Off and Landing), to jest pio­no­wego wzlotu i lądo­wa­nia. Moduł napę­dowy jest zasi­lany wspo­mnia­nym już sil­ni­kiem BE-3. Wykorzystuje on krio­ge­niczne mate­riały pędne (cie­kły wodór i cie­kły tlen) i ma moż­li­wość regu­la­cji ciągu w nie­spo­ty­ka­nie sze­ro­kim zakre­sie – od 18% (89 kN) do 100% (490 kN). Zadaniem PM jest wer­ty­kalne roz­pę­dze­nie kap­suły i wynie­sie­nie jej na wyso­kość nie­wiele prze­kra­cza­jącą 100 km, czyli osią­gnię­cie tzw. linii Kármána, uzna­wa­nej przez FAI jako gra­nica kosmosu. Po wyko­na­niu zada­nia moduł PM roz­kłada pod­pory, a w ostat­niej fazie ponow­nie uru­cha­mia sil­nik, po czym łagod­nie ląduje w pobliżu miej­sca startu. Sama kap­suła po wyko­na­niu lotu opada na spa­do­chro­nach. Jest ona wypo­sa­żona w sys­tem ratun­kowy typu pchacz (pusher), uru­cha­miany w wypadku awa­rii gro­żą­cej eks­plo­zją modułu napę­do­wego.

  • Waldemar Zwierzchlejski

To jest skrócona wersja artykułu.

CZYTAJ E-WYDANIE KUP WYDANIE PAPIEROWE