昨日、アメリカの宇宙船クルードラゴンの着陸の放送中に、サイドハッチが開く前に発生したヒッチに多くの人が注目を集めました。ガス分析装置は、船のエンジンの有毒な燃料成分である四酸化窒素濃度の過剰を示しました。宇宙飛行士は化学物質が消えるまで30分待たなければならず、救助隊はこの時間をガスマスクで過ごしました。
一部のロシアのコメンテーターは、船が人々にとって危険であるとすぐに報告しました、そして欠点はパラシュートの代わりにロケットエンジンに船を着陸させるという考えに夢中になっているエロンムスクです。 SpaceXにはロケットの動的着陸の計画がありましたが、数年前に顧客であるNASAの主張により放棄されました。マーキュリー、ジェミニ、アポロが半世紀前に戻ってきたように、船は「昔ながらの方法」で水上に植えられます。ボーイングのSpaceXの競合他社は、この問題を別の方法で解決しました。着陸装置のような膨らませて枕を作り、着陸を計画しています。
しかし、SpaceXが着陸に使用する予定だった強力なスーパードラコエンジンは、それでも船内に残されており、緊急救助システムのエンジンとして「万が一に備えて」そこにあります。
ミサイル事故の際にのみ使用することになっていますが、通常の飛行には参加しません。標準の方向および軌道補正システムは、独立した燃料システムを備えた小型のドラコエンジンを使用しています。そのため、2019年のクルードラゴンの最初のテスト無人飛行は成功しましたが、飛行後のテストでは、スーパードラコが含まれているため、スタンドで船が破壊されました。
迅速な意図しない分解
事故の原因は、ヘリウムブーストタンクとスーパードラコ燃料タンクの間のバルブにありました。次の船では、危険なバルブが使い捨ての壊れやすい膜に交換され、人々は宇宙に送られました。戻ったとき、再び燃料の問題がありましたが、今回は船の外にありました。着陸の放送では、この瞬間を7:03:56に見ることができます。スペシャリストがガスアナライザーを船のサイドハッチのロックに持ってきて、すぐに船体から離れるように命令します。
ガス分析装置が、ドラコオリエンテーションエンジンおよびスーパードラコ緊急救助エンジンで使用される酸化剤である四酸化窒素の存在を示したことがすぐに明らかになりました。 30分待った後、ハッチが開かれ、宇宙飛行士は船から首尾よく取り除かれました。遠征は終了し、SpaceXの代表者は状況について次のようにコメントしました。「はい、NTO蒸気がありました。次回は推進システムの換気を改善しますが、一般的に風はなく、荒れた海もありません。これは予想していませんでした。」
この問題がどれほど深刻で、なぜ発生したのか、そして水と風がどこに関係しているのかを理解してみましょう。
有人宇宙船に有毒な燃料を使用するという考えは悪い考えのように思えますが、それは流行に敏感なムスクの発明ではありません。原則として、船の設計者には選択肢がほとんどありません。飛行中の燃料は数週間または数か月間保管する必要があるため、極低温の酸素または水素は適していません。イオンまたはプラズマスラスターは、推力が低すぎるため、有人船では使用できません。過酸化水素もありますが、高濃度では毒性があり、燃料としての効率は2倍悪くなります。したがって、それは「悪臭を放つ」まま飛行し、自己発火し、エンジンの設計を簡素化します。スペースシャトルや国際宇宙ステーションなど、過去半世紀のほぼすべての有人宇宙船が宇宙を飛行してきました。唯一の例外は「ブラン」です、しかしそれは複雑な酸素貯蔵システムを使用していました。
真空中でロケットエンジンを使用している間、すべての燃料が船から急速に飛び去るわけではありません。部品が低速で飛散したり、エンジンの周りに落ち着いたりします。ドッキング中にロシアのソユズ宇宙船を操縦するプロセスは次のように
なります。ISSZvezdaサービスモジュールは、20年間、補正エンジンの周りに目立つ有毒な茶色の斑点で覆われています。次回、宇宙飛行士が駅の船体を登っているのを見るときは、これらの場所を覚えておいてください。当然のことながら、手袋はそこで消費可能です。
これは、ソユズとクルードラゴンの両方の燃料が同じように有毒であることを意味しますが、ガス分析装置は私たちの船の着陸に必要ではなく、それには理由があります。第一に、宇宙にいるロシアの船は、外側がスクリーン真空断熱材で覆われており、日光の下での過熱や日陰での低体温から船を保護します。燃料成分はこのシェルに落ち着き、着陸時に空気の流れによって剥ぎ取られます。
第二に、ソユズでは、居住可能なスペース（ユーティリティコンパートメントと降下車両）は、有毒燃料を含むエンジンとタンクを収容するサービス（機器アセンブリ）コンパートメントから物理的に分離されています。
同様のデザインも最初の船から来ており、最新および将来のほとんどの船で保持されています：「Soyuz」、中国のPTK NP、スターライナー、オリオン、フェデレーション/イーグル...
すべての新しい船は再利用可能な降下車両を想定していますが、それらのサービスコンパートメントは使い捨てであり、大気に入る前に落とされます。クルードラゴンも2つの部分で構成されていますが、彼の場合、ファッショナブルな翼を持つ2番目の部分は、サービスよりも貨物室または補助装置と呼ぶ方が便利です。
姿勢スラスターや燃料タンクを含むクルードラゴンのサービスシステムのほとんどは、居住可能なスペースとはまったく通信していませんが、再突入船体に含まれています。
Soyuz降下車両には、大気中の降下を制御するための小型エンジンも搭載されていますが、すでに過酸化水素があり、低濃度では危険ではありません。着陸前に、私たちの船は、有毒な沈殿物を生成しない固体推進剤のソフト着陸エンジンを動力源としています。
クルードラゴンは、軌道上だけでなく、大気中への制御された降下中にも有毒な燃料を使用します。それは外部スクリーン真空断熱材を持っておらず、白いペンキは日光を反射するのに十分です。これはすべて、残りの燃料が着陸後に船体に残る可能性があるという事実に貢献しています。しかし、彼は水の上に座っており、大気と組み合わせて、これは船を安全なレベルまで掃除するのに役立つはずです。NASAは、そのような技術的解決策に反対しませんでした。これは、そのような慣行が以前、たとえばApolloプログラム中に存在していたためと思われます。アポロコマンドモジュールには、有毒燃料用の姿勢制御エンジンも装備されており、スクリーン真空断熱材が船体に接着され、水に着陸した後も部分的に残っていました。
アポロ15の洪水
しかし、アポロとクルードラゴンの着陸の違いはわかります。アポロオリエンテーションエンジンはモジュールの下部にあり、スプラッシュダウン中に水が溢れていました。クルードラゴンには、エンジンブロックの下に「喫水線」があります。海の波に加えて、船体をきれいにするために残された唯一のことは天候であり、それは外とうまくやっているように見えます。しかし、それはロックメカニズムではうまくいきませんでした。
四酸化窒素汚染が見つかったクルードラゴンサイドハッチロックを見てみましょう。
ドラコのエンジンの1つが、表面に対して目立った角度で、城をほぼ直接見ていることがわかります。このエンジンの始動により、燃料コンポーネントがロックメカニズムに送られ、微量のままになる可能性があります。おそらく、将来的には、ロックプラグの設計が変更されるか、この要素の圧縮空気による追加のパージがメンテナンススケジュールに追加される予定です。
なぜそのような問題が発生するのかはまだわかっていません。
クルードラゴンからの上記のすべての技術的解決策：
- 降下車両内の緊急救助システム。
- 外部スクリーンの欠如-真空断熱;
- 降下車両内のサービスシステム。
- オリエンテーションモーターは喫水線の上にあります...
彼らは1つの目標を追求します：再利用可能な宇宙船のコストの可能な限りの削減。衛星と人の両方にとって、宇宙へのアクセスのコストを削減したいというエロン・ムスクの願望は、美しいロケットの着陸よりもはるかに重要です。この目標はSpaceXの創設者によって繰り返し宣言されており、彼のほとんどすべての決定はこれに関連しています。
たとえば、ムスクは10を望んでいたが、脚付きのロケットは衛星を宇宙に打ち上げるコストを半分にしか削減できなかったが、この計画は常にうまくいくとは限らない。クルードラゴンは「ソユズ」よりもまだ高価ですが、一定の頻度のフライトに達すると、定められたすべての設計ソリューションにより、経済的な可能性を実現できます。
エンジニアリングでよくあることですが、一方に勝つためには、もう一方に何かを犠牲にする必要があります。この場合、ドアロックをスペースにパージするために10分。