Приветствую Вас, Гость! Регистрация RSS

FRAMSA

Воскресенье, 11.04.2021

«Полированная молния» развалилась на части

31 октября, 2014            Ли Хадчинсон, журналист АВС News

На сегодняшней пресс-конференции официальные лица подтвердили крушение космического самолета SpaceShipTwo компании Virgin Galactic и гибель одного из двух членов экипажа. Космический самолет, предназначенный для того, чтобы в один прекрасный день подняться в воздух с «космическими туристами» для совершения суборбитального полета, оторвался от взлетной полосы в 9:20 утра. Примерно в 10:10 утра SpaceShipTwo отделился от своего «самолета-матки» WhiteKnightTwo. Примерно через две минуты диспетчеры заметили «аномалию», и полет был прекращен, так как SpaceShipTwo разломился в воздухе.

На пресс-конференции, которая состоялась в 16:20, около трибуны слева направо выступают:
шериф округа Керн Донни Янгблад, президент Virgin Galactic Джордж Уайтсайд,
президент Scaled Composites Кевин Микки, генеральный директор Air and Space Port Стюарт Витт
и капитан пожарной охраны округа Керн Брайан Маршалл.

Оба члена экипажа, находившиеся на борту, найдены выброшенными из космического корабля. Один из них выжил, и с серьезными травмами был доставлен в больницу, а другой погиб. И хотя имена членов экипажа не разглашаются, президент компании Scaled Composites, которая построила корабль, Кевин Маккей (Kevin Mickey), подтвердил, что оба пилота были работниками Scaled Composites.

Во время пресс-конференции присутствовали представители Mojave Air and Space Port, Scaled Composites, Virgin Galactic и местных пожарных и полицейского управления. Должностные лица сделали подготовленные заявления и ответили на ограниченное число вопросов. Но обнародование самой значительной части информации отложили до прибытия команды Бюро национальной безопасности транспорта    (NTSB). Ожидается, что NTSB начнет свое официальное расследование примерно завтра утром в 7:30 утра, 1 ноября.

Свидетели сообщают, что вскоре после зажигания ракетного двигателя корабль Space Ship Two «взорвался». Однако главный исполнительный директор Mojave Air and Space Port Стюарт Витт (Stuart Witt) объяснил на пресс-конференции, что наблюдал за полетом с земли и что он не заметил никакого взрыва.

Зачем запускать космический самолет с авиационного носителя?

Высота отрыва от авиационного носителя WhiteKnightTwo составляет 50 000 футов, это меньше, чем 9,5 миль (приблизительно 15 км), или около 14 процентов высоты подъема космического самолета. Проектирование и строительство большого самолета не представляется очень экономичным методом запуска ракеты. Но есть веские причины сделать это именно так. Одна из них заключается в том, что использование для запуска космодромов НАСА, таких как Уоллопс (Wallops) (в Вирджинии) или Kennedy, чрезвычайно дорого, с множеством жестких ограничений и длительных процедурных задержек. Воздушный запуск позволяет пользователям избежать этих неприятностей. К тому же воздушные пуски могут выполняться практически из любого места, располагающего взлетно-посадочной полосой. Это также означает, что самолет-носитель WhiteKnightTwo может быть направлен в любом направлении, и не имеет значения, где находится место старта, даже в другой стране. Эти факторы экономят затраты и делают бизнес более гибким. Нижняя часть ракеты чрезвычайно тяжела, но это только топливо. Вместо этого огромный самолет вынесет вверх для старта небольшую ракету, спроектированную для запуска небольшого спутника. Также и в случае с космическим самолетом, который только поднимается на высоту 110 км, а затем тормозится и планирует к земле, самолет-носитель берет меньше топлива, чем первая и вторая ступени ракеты-носителя. К тому же затраты на подготовку следующего старта авиационного-носителя неизмеримо меньше, чем для многоразовых космических систем.

Гибридный двигатель корабля SpaceShipTwo

На космическом самолете SpaceShipTwo используется так называемый гибридный ракетный двигатель. В простейшем виде гибридный ракетный двигатель состоит из сосуда высокого давления (резервуара), содержащего жидкий окислитель, камеру сгорания, содержащую твердый пропэллент (твердое ракетное топливо), и механическое устройство, разделяющее резервуар и камеру сгорания. При запуске двигателя в камеру сгорания вводится подходящий источник зажигания, и клапан открывается. Жидкий пропэллент истекает в камеру сгорания, где он испаряется и затем реагирует с твердым пропэллентом. Сгорание происходит в диффузионном пламени пограничного слоя рядом с поверхностью твердого пропэллента. Продукты сгорания выбрасываются через сопло, образуя реактивную тягу.

Nozzle - сопло
Injector - инжектор
Valve - клапан
Oxidiezer Tank - бак с окислителем
Fuel Grain - гранулы твердого топлива
Igniter - зажигательное устройство
Propellant [пропэллент]; = propellent - ракетное топливо.

Обычно жидким пропэллентом является окислитель, а твердый пропэллент - это топливо, потому что твердые окислители являются чрезвычайно опасными по сравнению с жидкими окислителями. Кроме того, использование твердого топлива, такого как полибутадиен с концевыми гидроксильными группами (HTPB) или парафиновый воск, позволяет вводить высокоэнергетические топливные добавки, такие как алюминий, литий или гидриды металлов.

Гибридные ракетные двигатели демонстрируют некоторые очевидные преимущества в сравнении с жидкостными реактивными ракетными двигателями. Ниже коротко излагаются некоторые из них:
1. Более простая конструкция, поскольку требуется только один жидкий пропэллент, что ведет к меньшему количеству управляющей аппаратуры, меньшему количеству клапанов и более простым процессам.
2. Меньший общий объем баков вследствие более высокой плотности топлива (топливо в твердой фазе обычно имеет более высокую плотность, чем плотность жидкого топлива).
3. Легирующие добавки в виде металлов, таких как алюминий, магний, литий или бериллий, могут быть легко включены в состав топлива для увеличения удельного импульса ракетного двигателя.
4. Турбонасосы для нагнетания топлива и окислителя - одни из наиболее ответственных агрегатов реактивного двигателя. Конструкция турбонасоса сложна, так как он должен точно и эффективно поддерживать в точном соотношении подачу двух жидкостей с различными свойствами при очень высоких объемных расходах, часто криогенных температурах и наличии высоколетучих химических веществ, образующихся при сгорании компонентов топлива. У гибридов более простая система турбонасосов, так как подается только жидкий окислитель, и проще осуществляется продувка камеры сгорания.
5. Охлаждение. ЖРД часто зависят от одного из пропеллентов, обычно топлива, для охлаждения камеры сгорания и сопла из-за очень высоких тепловых потоков и уязвимости металлических стенок к окислению и растрескиванию от температурной нагрузки. Управление потоками охлаждающей жидкости является сложным, что делает систему более склонной к сбою.
В противовес этому гибридные ракеты имеют камеры сгорания, которые облицованы твердым пропэллентом, защищающим стенки от раскаленных газов продукта. Их сопла часто имеют теплозащиту на основе абляционных материалов, аналогично твердотопливным ракетным двигателям.

К недостаткам гибридных двигателей на твердом пропэлленте можно отнести неравномерность сгорания топлива вследствие отрыва от него при горении кусочков неодинакового размера. Из-за неравномерности тяги в таком ракетном двигателе возникают сильные вибрации.

 

SpaceShipOne, первый частный пилотируемый космический корабль компании Virgin Galaсtic (VG), был оснащен гибридным ракетным двигателем компании SpaceDev, сжигающим синтетический каучук HTPB (по внешнему виду напоминающий резину) с закисью азота N2O. Однако закись азота (в малых концентрациях это всем известный «веселящий газ») была предположительно основным виновником, ответственным за взрыв в 2007 году, при котором погибли трое сотрудников компании Scaled Composites при испытании двигателя для преемника SpaceShipOne. В следующем коммерческом суборбитальном космическом корабле SpaceShipTwo компания уже применила модернизированный гибридный двигатель RocketMotorTwo.

Компания SpaceDev разрабатывала SpaceDev Streaker, одноразовые малые ракеты-носители и SpaceDev Dream Chaser, способные как к суборбитальному, так и к орбитальному космическому полёту с человеком на борту. И ракеты Streaker, и челнок Dream Chaser используют гибридные ракетные двигатели, которые сжигают закись азота N2O и синтетический каучук HTPB. В 2009 году SpaceDev была приобретена корпорацией Сьерра-Невада, став подразделением «Космических систем», которое продолжает работу с Dream Chaser по контракту NASA под названием «Коммерческий экипаж». Сьерра-Невада также разработала RocketMotorTwo, гибридный двигатель для SpaceShipTwo. Все эти факторы в конечном итоге привели к тому, что согласно статье в издании Aviation Week, используемый в настоящее время на SpaceShipTwo гибридный двигатель будет заменен на новый двигатель на жидком топливе.

Причины катастрофы космического самолета

Первоначальные предположения сводились к тому, что закись азота N2O (в малых концентрациях это всем известный «веселящий газ») называлась основным виновником взрыва гибридного двигателя, приведшего к разрушению планера суборбитального самолета, гибели одного пилота и к серьезным травмам спасшегося другого. И как фатальное совпадение это был первый полет, когда на модернизированном ракетном двигателе использовался новый тип твердого топлива на основе нейлоновых пластиковых гранул.

Однако данные более поздних исследований указывают на преждевременное развертывание системы хвостового оперения корабля SpaceShip-Two, которое и было причиной разрушения космического самолета из-за аэродинамических перегрузок.

Национальный совет по безопасности на транспорте США (NTSB) обнародовал результаты расследования крушения корабля SpaceShipTwo. 3 ноября 2014 года на сайте «nbcnews.com» появилось сообщение по анализу катастрофы, в котором говорится о выводах федерального расследования:

уникальная хвостовая часть SpaceShipTwo, которая может быть «поставлена» под углом в 90 градусов к корпусу, для торможения корабля Virgin Galactic при планирующем спуске, начала поворот преждевременно, когда суборбитальный самолет еще поднимался во время полета при включенном маршевом двигателе, что и привело к фатальным последствиям.

По инструкции механизм «хвостового оперения» не должен быть разблокирован до тех пор, пока космический корабль не достигнет скорости в 1,4 раза превышающую скорость звука, заявил на пресс-конференции исполнительный председатель NTSB Кристофер Харт. Но в полете один из пилотов переместил рычаг переключателя разблокировки механизма поворота хвостового оперения в положение «разблокировано» ранее указанного в инструкции, при скорости чуть выше 1 Маха, отметил Харт.

Пилот-помощник Майкл Алсбари после первого полета SpaceShipTwo в 2013 году
 

Инструкцией регламентируется, что процедура поворота хвостового оперения проводится в два этапа: во-первых, пилоты должны разблокировать механизм поворота хвостового оперения; во-вторых, они должны переместить отдельную рукоятку поворота оперения в положение поворота. Но по данным расследования механизм поворота оперения SpaceShipTwo начал двигаться почти сразу после разблокировки - хотя ни один из пилотов не выполнил второй этап, сказал Харт. Это увеличило лобовую проекцию и, следовательно, аэродинамическое сопротивление самолета в самый неподходящий момент. «Через две секунды мы увидели распад и почти сразу перестали поступать данные телеметрии и видеоинформация», - заключил Харт. Находившийся на борту пилот Питер Сиболд (Peter Siebold) сумел выпрыгнуть с парашютом, ему удалось выжить, но он получил серьёзные травмы. Пилот-помощник Майкл Алсбари (Michael Alsbury) во время катастрофы погиб.

В докладе также говорится, что компания Scaled Composites, строящая корабли SpaceShipTwo по заказу Virgin Galactic, не уделила должного внимания тренировкам пилотов и, в частности, не разъяснила, какие последствия может вызвать преждевременный перевод хвостового оперения в положение торможения.

Важными факторами, повлекшими катастрофу 2014 года, комиссия считает отсутствие строгого федерального надзора, а также вызывающее тревогу непрофессиональное поведение второго пилота. Второй пилот был признан виновным в преждевременном развертывании хвостового оперения корабля. Но и конструкторы корабля были обвинены в том, что они не создали отказоустойчивую систему, которая бы обеспечила защиту от ошибочных действий пилота.

По мнению западных экспертов аварийность в 1,5% запусков (сегодняшняя усредненная мировая статистика стартов ракет-носителей разных стран) при космическом туризме является катастрофической и абсолютно недопустимой, а допустимой аварийностью может считаться 1 инцидент на 10000 запусков (стартов).

Инвесторы

Сегодня большая часть новой разработки Virgin Galactic финансируется Aabar Investments, инвестиционной компанией, базирующейся в Абу-Даби, принадлежащей Международной нефтяной инвестиционной компании, которая, в свою очередь, принадлежит правительству Объединенных Арабских Эмиратов. Бывший директор Spaceport America Стив Ландине покинул Нью-Мексико, чтобы заняться строительством нового космодрома в Абу-Даби, и эта страна Ближнего Востока прилагает значительные финансовые усилия, чтобы стать игроком в освоении космоса.

 

По материалам:
https://arstechnica.com/science/2012/07/virgin-galactic-announces-new-launch-vehicle
https://arstechnica.com/science/2014/10/one-feared-dead-as-virgin-galactic-spaceshiptwo-destroyed-in-test-flight/
https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceShipTwo
https://3dnews.ru/904553
https://virgingalactic.com
http://aviationweek.com/space/virgin-reveals-launcherone-plan

 

 

 

 

Видео места катастрофы корабля Virgin Galactic в пустыне Мохавэ, которая произошла в 2014 году. При этом один пилот погиб, другой был тяжело ранен.

 

Машина Времени - Поворот ("Квартирник у Маргулиса")