Инженеры в Центре космических полетов им. Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, 5 декабря провели тест на разрушение водородного бака первой ступени Space Launch System для определения реальных пределов прочности. Тестовый образец в течение пяти часов выдерживал нагрузку, превосходящую ожидаемые полётные в 2,6 раз, после чего инженеры обнаружили точку перегиба, в которой позже произошел разрыв.
"Мы преднамеренно довели этот бак до предела нагрузок и сломали его, потому что доведение систем до точки отказа дают нам дополнительные данные, которые помогают создавать ракеты с умом", сказал Нил Отте, главный инженер отделения SLS Stages в центре им. Маршала. "Мы будем летать на SLS десятилетиями, и сегодняшнее разрушение топливного бака поможет нам безопасно и эффективно развивать ракету SLS по мере развития наших потребностей".
Тестовая версия бака ранее прошла испытания, выдерживая нагрузку, ожидаемую при уровнях тяги двигателей, запланированных для лунных миссий Артемиды, без признаков трещин, сгибов или поломок. Испытание 5 декабря, проведенное с сочетанием сжатого азота для создания давления в баке и гидравлики для вертикального сжатия, подвергло резервуар предельным нагрузкам, вызывавшим его разрушение, как предсказывали инженеры. Более ранние испытания в центре им. Маршала сертифицировали бак как для текущей версии SLS - под названием Block 1, в которой будет использоваться верхняя ступень, называемая Interim Cryogenic Propulsion Stage, - так и для версии Block 1B, которая заменит ICPS более мощной Exploration Upper Stage.
"Этот финальный тест бака знаменует собой крупнейшее из колгда-либо контролируемых испытаний на отказ резервуара под давлением в НАСА", сказал Майк Николс, ведущий инженер-испытатель центра им. Маршала. Эти данные принесут пользу всем аэрокосмическим компаниям, проектирующим баки для ракет.
Для всех испытаний инженеры NASA и Boeing моделировали начальные и летные нагрузки на испытательной версии резервуара с жидким водородом системы Space Launch System, который конструктивно идентичен летному резервуару. В ходе испытаний на испытательном стенде высотой 65,5 метров были использованы большие гидравлические поршни, чтобы подвергнуть прочный бак сотням тонн сжатия, растяжения и изгиба.
Испытательный резервуар был снабжен тысячами датчиков для измерения напряжения, давления и температуры, в то время как высокоскоростные камеры и микрофоны фиксировали каждый момент, чтобы определить изгиб или трещину в цилиндрической стенке резервуара.
«Смятие бака произошло в именно там, где спрогнозировала команда аналитиков Boeing, с отклонением в 3% от прогнозируемой нагрузки», - сказал Люк Денни, менеджер по квалификационным испытаниям группы тестирования и оценки Boeing. «Точность этих прогнозов по сравнению с реальными испытаниями подтверждает правильность наших структурных моделей и обеспечивает высокую достоверность расчетов».
Команды в Михуде завершают функциональное тестирование первой ступени SLS для миссии Артемис I и уже строят базовый этап для миссии Артемис II. Ступерь высотой 64,6 метров - это самая большая и самая сложная ступень ракеты, которую НАСА построила со времен этапов Сатурна V, которые обеспечили выполнению миссий Аполлона на Луну.
"Мы рады, что структуные испытания НАСА центральной ступени послужат не только для Space Launch System, но и для проектирования будущих ракетных топливных баков», - сказала Джули Басслер, менеджер офиса SLS Stages Office.
SLS - единственная ракета, которая может отправить Орион, астронавтов и припасы на Луну за одну миссию. SLS, Орион и Gateway на орбите вокруг Луны, являются основой НАСА для исследования дальнего космоса и программы Артемис, которая отправит первую женщину и следующего мужчину на поверхность Луны к 2024 году.
