Специалисты по безопасности наконец-то получили четкое представление о том, к чему может привести мощный ракетный взрыв.

Избыточное давление от взрыва ракеты Blue Origin выбило окна в ангаре примерно в миле от стартовой площадки.

Ракета New Glenn компании Blue Origin вспыхнула огненным шаром на стартовом комплексе 36 на космодроме на мысе Канаверал, штат Флорида. Фото : Адам Бернштейн /Spaceflight Now .

Взрыв ракеты New Glenn на прошлой неделе на мысе Канаверал во Флориде, безусловно, стал неудачей для Blue Origin и NASA, но это был полезный опыт для специалистов по безопасности, стремящихся открыть космодром для сотен новых запусков в год.

Стартовая база на Космическом побережье Флориды готовится к наплыву новых пусков. Компания SpaceX строит несколько стартовых площадок для своей сверхтяжелой ракеты Starship, которая будет базироваться в нескольких милях от стартовых площадок конкурентов SpaceX — компаний Blue Origin и United Launch Alliance. Две другие компании, Stoke Space и Relativity Space, также разрабатывают стартовые площадки вдоль узкого участка береговой линии на мысе Канаверал.

Все они уже используют или вскоре будут использовать ракеты, работающие на метане или сжиженном природном газе, заменяя устаревшие ракеты-носители, работающие на керосине, жидком водороде или твердом топливе. Для такого перехода есть веские технические причины, но до прошлой недели у инженеров было мало реальных данных о том, какой ущерб могут нанести миллионы килограммов метана и жидкого кислорода, если полностью загруженная ракета взорвется на стартовой площадке или вскоре после старта.

По прогнозам Космических сил, к 2036 году космодром сможет принимать до 500 запусков в год, что в пять раз превышает прошлогодний показатель. Сочетание этих амбициозных прогнозов по запускам и консервативных протоколов безопасности Космических сил вызвало некоторую напряженность на космодроме на мысе Канаверал.

Конкуренты SpaceX опасаются, что ежедневные запуски и посадки многоразовой сверхтяжелой ракеты Starship могут привести к эвакуации их собственных объектов по соображениям безопасности. Космические силы США, управляющие космодромом, придерживаются строгих правил для ракет, работающих на метане/жидком кислороде, или метанолоксе. Для сравнения, керосин и водород являются известными веществами.

В настоящее время военные чиновники оценивают взрыв любой ракеты, работающей на метаноле, как «эквивалент взрывной силы 100% тротила» и поддерживают широкие зоны, запрещенные для посещения, вокруг стартовых площадок, когда ракеты заправляются топливом. Их цель — обеспечить безопасность населения и работников космодрома. По мере накопления данных о взрывной силе ракет, работающих на метане, ожидается, что со временем зоны, запрещенные для посещения, будут уменьшаться. С этой целью НАСА, Космические силы, Федеральное управление гражданской авиации и SpaceX провели наземные испытания в уменьшенном масштабе для сбора данных о взрывной силе метана.

Иллюстрация художника, изображающая корабли Starship, сложенные на двух стартовых площадках на космодроме № 37 Космических сил США на мысе Канаверал, штат Флорида. Источник: SpaceX

Данные из реального мира

В прошлый четверг на мысе Канаверал действовала политика 100-процентного эквивалента взрывной нагрузки, когда компания Blue Origin загружала метан и жидкий кислород в свою ракету-носитель New Glenn на стартовом комплексе 36. Меньшая вторая ступень была заполнена жидким водородом и жидким кислородом, пока команда запуска Blue Origin отсчитывала время до короткого испытательного запуска семи двигателей BE-4 ракеты.

Взрыв охватил ракету, когда загорелись двигатели, уничтожив ракету-носитель и большую часть стартовой площадки. В результате взрыва единственная стартовая площадка Blue Origin была выведена из строя. Компания заявляет, что планирует восстановить площадку и возобновить запуски к концу года, но восстановление стартовых площадок в прошлом занимало как минимум вдвое больше времени. SpaceX потребовалось около 15 месяцев, чтобы вернуть в эксплуатацию одну из своих стартовых площадок после взрыва ракеты Falcon 9 во время аналогичных испытаний в 2016 году. Тот инцидент был не таким мощным, как взрыв на площадке Blue Origin на прошлой неделе.

«New Glenn — самая большая ракета, которую мы запускали здесь, с Восточного полигона, и, соответственно, у неё было больше всего топлива», — сказал полковник Брайан Чатман, командир подразделения Космических сил, управляющего космодромом на мысе Канаверал. «Это делает её самым мощным взрывом, который у нас здесь когда-либо был».

Никто из персонала не пострадал. Взрыв уничтожил транспортно-установочную установку Blue Origin, которая поддерживает ракету во время горизонтального выкатывания и поднимает ее вертикально на стартовой площадке. Blue Origin заявляет, что не будет заменять транспортно-установочную установку и вместо этого будет использовать «альтернативную вертикальную схему эксплуатации» (концепцию операций) при возобновлении работы стартовой площадки New Glenn на стартовом комплексе 36, который компания арендует у Космических сил.

Взрывы ракет — не новость в сфере запуска космических аппаратов. В первые годы космической эры ракеты-носители регулярно взрывались на стартовых площадках. Единственной ракетой, большей, чем «Нью-Гленн», которая потерпела крушение с полным баком топлива на стартовой площадке или вблизи неё, была советская ракета Н1 более 50 лет назад.

Согласно данным Космических сил, зона повышенной опасности взрыва (BDA) , созданная во время злополучного испытания ракеты New Glenn на прошлой неделе (исходя из предположения о 100-процентной эквивалентности взрывной волны ), имела диаметр 7174 фута, или в среднем 3587 футов от стартовой площадки. Это примерно две трети мили. Весь персонал был эвакуирован из этой зоны до того, как компания Blue Origin начала заправку ракеты.

По словам Чатмана, самые удаленные обломки, обнаруженные на данный момент, были выброшены на расстояние полумили от стартовой площадки. Он сообщил, что инженеры собрали «феноменальные данные» о взрыве, и официальные лица будут использовать эти измерения для улучшения моделей взрывов металококсовых ракет. « Сейчас, когда команды выезжают на место и осматривают окрестности, у нас будет хорошее представление о том, как выглядят удары избыточного давления на всем полигоне и как выглядел этот взрыв в этом районе и вокруг него», — сказал Чатман.

«Компания Blue Origin также использовала датчики и собирала данные на своем интеграционном объекте, работая в тесном сотрудничестве с правительством, как со стороны Космических сил, так и со стороны НАСА, чтобы помочь нам оценить и использовать эти данные в наших моделях».

Комбинированная ракета-носитель Starship и ракета-носитель Super Heavy компании SpaceX — единственная ракета на метановом топливе, превосходящая по размерам New Glenn, запуск которой планируется осуществлять с мыса Канаверал. Starship уже запускается с частной базы SpaceX в Южном Техасе, работающей в соответствии с правилами Федерального управления гражданской авиации. Все пусковые сооружения там принадлежат SpaceX, что исключает любые опасения по поводу помех конкурентам.

Компания SpaceX разрабатывает инфраструктуру для запуска Starship на стартовых площадках 37 и 39A, которые также используются для запуска ракеты Falcon Heavy. SpaceX запускает ракеты Falcon 9 со стартовой площадки 40. United Launch Alliance запускает ракеты Vulcan и Atlas V со стартовой площадки 41, а Blue Origin разместила свою ракету New Glenn на стартовой площадке 36. Компании Stoke и Relativity строят стартовые площадки между площадками 36 и 37. Источник: NASA (метки Ars Technica)

По словам Чатмана, когда Starship прибудет во Флориду, первоначальная зона ограничения скорости (BDA), которая будет установлена после заправки ракеты, будет простираться в среднем на расстояние около 6000 футов от стартовой площадки, что составит примерно 12 000 футов в диаметре. Точный размер может меняться в зависимости от условий окружающей среды каждый день. Дороги, водные пути и объекты в пределах этой зоны будут недоступны во время испытаний, запусков и возвращений Starship.

Коммерческая космическая федерация, лоббистская группа, в состав которой входят SpaceX, Blue Origin и другие компании, использующие ракеты на метановом топливе, утверждает, что правительство должно установить эквивалент взрывной силы тротила не более чем в 25 процентов, что значительно сократит размеры зон, запрещенных для полетов вокруг стартовых площадок.

«Мы знаем, что придерживаемся консервативного подхода, — сказал Чатман. — Мы знаем, что сможем снизить показатель BDA… Мы не знаем, насколько нам это удастся. Мы будем принимать решения, основанные на данных, о том, насколько мы снизим показатель BDA, но пока у нас не будет всех этих данных, введенных в модели, и не будет проведен настоящий анализ, мы будем продолжать придерживаться консервативного подхода, основанного на эквиваленте 100% взрывной волны в тротиловом эквиваленте, потому что мы только что подтвердили это (на примере взрыва в Blue Origin)… У нас не было ни одного пострадавшего, ни одного раненого».

Чатман сообщил, что за пределами самой стартовой площадки избыточное давление от взрыва в Нью-Гленне выбило окна в ангаре Космических сил, который сейчас используется как музей, примерно в миле от площадки. Также был поврежден пункт сбора метеорологических зондов на базе. По словам Чатмана, компания Blue Origin обязана оплатить любой ремонт имущества за пределами стартовой площадки, как и ремонт самой площадки.

«Реконструкция стартового комплекса 36 — это задача компании Blue, и мы будем рассчитывать на поддержку Blue в продолжении работ по восстановлению этой площадки», — сказал Чатман.

В 15:00 по восточному времени (20:00 UTC) в статью внесены изменения, касающиеся роли Федерального управления гражданской авиации (FAA) в анализе метановых взрывчатых веществ.

Источник: arstechnica.com