NASA посилить режим випробувань для двигунів Starliner перед наступним запуском.

Після обережного повернення на Землю NASA та Boeing продовжують зосереджуватися на забезпеченні безпеки та надійності космічного корабля Starliner. Минуло більше півроку з моменту, коли безпілотний Starliner успішно приземлився в пустелі Нью-Мексико, а дебати про те, чи наступний політ буде з астронавтами або ж слугуватиме як додатковий тест критичних систем, тривають. Поки процес сертифікації триває, масштабне тестування системи пропульсії знаходиться на передньому плані зусиль для вирішення залишкових проблем з попередніх польотів.

Контекст та останні події

У червні минулого року перший екіпажний політ Starliner зіткнувся зі значними труднощами, зокрема, з виходом з ладу кількох маневрових двигунів на сервісному модулі. Ці двигуни, які є критично важливими для корекцій орбіти та утримання на станції, працювали неналежно під час критичних етапів місії, що змусило NASA повернути екіпаж на Crew Dragon від SpaceX для безпечного повернення. Хоча екіпаж був успішно евакуйований, несправні двигуни, що знаходилися на сервісному модулі, який відокремлюється перед поверненням в атмосферу, призвели до прогалини в даних, залишивши інженерів з неповними результатами тестування.

З моменту автономного приземлення на початку вересня NASA та Boeing проаналізували більше 70 відсотків виявлених аномалій. Проте система пропульсії все ще викликає невирішені технічні питання. У зв’язку з цим запланована всебічна кампанія випробувань на полігоні White Sands у Нью-Мексико на весну та літо.

Глибоке занурення в технічні аспекти: Тестування системи пропульсії

Наступні випробування будуть імітувати робочі умови, запускаючи ключові двигуни Starliner в інтегрованій системі в закритому сервісному модулі “doghouse”. Ця конфігурація розроблена для перевірки детальних теплових моделей, створених за допомогою комп’ютерної гідродинаміки (CFD) та методу скінченних елементів (FEA). Ці моделі допомагають інженерам прогнозувати розподіл тепла та структурні реакції під час тривалої роботи, що є вирішальним для ефективності пропульсії та цілісності систем термічного захисту.

• Інтегроване запускання двигунів: Тестування імітуватиме реальні польотні умови для кращого оцінювання впливу температурних коливань на ефективність двигунів.
• Теплова моделювання: Використовуються вдосконалені моделюючі техніки для симуляції теплопровідності та радіаційних властивостей, що забезпечує ефективне управління будь-яким виявленим перегрівом.
• Тестування на стрес матеріалів: Випробування контролюватимуть можливе зниження якості композитних матеріалів, використаних для опор двигунів і сервісного модуля, з метою вдосконалення оновлень та експлуатаційних параметрів.

Експерти вважають, що ці тести можуть призвести до встановлення вдосконалених теплових бар’єрів. Такі бар’єри будуть використовувати сучасні термостійкі покриття і нові композитні матеріали, призначені для витримування екстремальних коливань температури, тим самим підвищуючи безпеку космічного апарату під час майбутніх місій.

Оновлення системи термічного захисту: Виклики та інновації

Одним із важливих висновків з попередніх польотів Starliner є виклик, пов’язаний з управлінням теплом. Проблеми з перегрівом, з якими стикалися раніше, підкреслюють необхідність надійної системи термічного захисту (TPS). Наступна тестова кампанія NASA уважно контролює теплові навантаження та швидкість реакцій, щоб визначити, чи потрібні оновлення, такі як додаткові теплові бар’єри. Запропоновані поліпшення TPS включають:

• Активний термічний контроль: Інновації, що можуть забезпечити контрольоване розсіювання тепла під час роботи двигунів та інших інтенсивних маневрів.
• Вдосконалені матеріальні покриття: Використання кераміки та композитів нового покоління, які обіцяють вищу термічну стійкість.
• Резервні механізми безпеки: Включення запасних рішень у конструкцію для обробки несподіваних температурних сплесків.

Стіва Стіча, керівник програми комерційних екіпажів NASA, підкреслив важливість цих випробувань: “Ми продовжимо працювати над сертифікацією до кінця цього року, а потім вирішимо, де Starliner найкраще вписується в графік для Міжнародної космічної станції та її місій з екіпажем і вантажем.” Ці ретельні випробування мають надати NASA чіткіший графік для наступного польоту Starliner, який очікується або наприкінці цього календарного року, або на початку наступного.

Майбутня роль у місіях до МКС та далі

Залишаються питання, чи буде наступна місія Starliner налаштована на перевезення екіпажу або ж слугуватиме вантажним польотом. Якщо невизначеності в системі пропульсії збережуться, NASA може ухвалити рішення про ще одну тестову місію, яка також доставлятиме вантажі на Міжнародну космічну станцію (МКС). Такий вантажний політ фактично стане четвертою тестовою місією для Starliner з моменту його першого запуску в грудні 2019 року.

Зобов’язання Boeing, попри збитки, що перевищують 2 мільярди доларів за контрактом з фіксованою ціною з NASA, відображає стратегічне прагнення агентства до двох можливостей перевезення екіпажу. Зважаючи на те, що МКС запланована на виведення з експлуатації у 2030 році, Starliner від Boeing, якщо буде успішним, може виконати лише кілька місій перед закриттям станції. Виходячи з поточних прогнозів, якщо експлуатаційний екіпажний політ відбудеться у 2026 році, Starliner може сподіватися на максимум чотири-п’ять ротацій з екіпажем, на відміну від шести, які спочатку планувалися за оригінальними контрактами.

Порівняльний аналіз: Starliner проти конкурентів

Конкурентне середовище в комерційному транспортуванні екіпажів продовжує еволюціонувати. SpaceX зі своїм Crew Dragon вже завершила 10 операційних місій з екіпажем і продовжила свій контракт з NASA до 14 місій, включаючи Crew-11, запланований не раніше липня. Відомі астронавти, такі як Майк Фінк та японський спеціаліст місії Кімія Юї, які раніше були заплановані для місій Starliner, тепер переведені на польоти SpaceX.

Ця зміна не лише підкреслює оперативні успіхи SpaceX, але й створює тиск на Boeing, щоб вирішити свої технічні проблеми та залишитися життєздатним партнером NASA в різноманітному складі екіпажів. Хоча Starliner зіткнувся з низкою труднощів, його дизайн надає унікальні інженерні ідеї, особливо в області інтегрованої пропульсії та термічного управління. Очікується, що ці уроки сприятим інноваціям, які будуть корисні в майбутніх проектах космічних апаратів—як у портфоліо NASA, так і потенційно для інших комерційних операторів.

Дивлячись вперед: Сертифікація та оперативні перспективи

З наступною фазою тестування системи пропульсії на горизонті, зацікавлені сторони залишаються оптимістичними, але обережними. Остаточна сертифікація для людських місій все ще знаходиться в процесі, а оперативні потреби для місій до МКС в кінцевому підсумку визначать, чи буде предстояча місія з екіпажем або без. Зосередженість NASA на ретельній валідації забезпечує впевненість у тому, що кожен поетапний тест надасть цінні дані, тим самим захищаючи людське життя під час майбутніх місій.

Оскільки аерокосмічна спільнота уважно стежить за ситуацією, результати цих масштабних тестів двигунів, ймовірно, вплинуть не тільки на майбутнє програми Starliner, але й на ширші тренди в комерційних операціях з екіпажами та стійкості космічних апаратів. Постійна еволюція технологій термічного контролю та інтегрованого тестування пропульсії прокладає шлях до нової ери надійності та продуктивності космічних апаратів.

Джерело: Ars Technica