آزمایش "تمرین لباس خیس" موشک SLS ناسا

جی پلاس، به نقل از اسپیس، تیم ماموریت "آرتمیس ۱"(Artemis ۱) توانست موشک "سامانه پرتاب فضایی"(SLS) را روی سکوی پرتاب به طور کامل سوخت‌گیری کند و آزمایشی حیاتی موسوم به "تمرین لباس خیس" را برای رفتن به مدار ماه پشت سر بگذارد.

ماموریت "آرتمیس ۱" ناسا امروز یک نقطه عطف مهم قبل از پرواز را به پایان رساند و مجموعه‌ای از آزمایشات دو روزه را به پایان رساند که به عنوان "تمرین لباس خیس" شناخته می‌شود.

این آزمایش‌ها شامل سوخت‌رسانی به ابرموشک "سیستم پرتاب فضایی"(SLS) و انجام یک شمارش معکوس شبیه‌سازی شده بود که موشک و کپسول تعبیه شده روی آن موسوم به "اوریون" را قبل از احتراق موتور بیازمایند. این شمارش معکوس شبیه‌سازی شده در ساعت ۱۹:۳۷ به وقت منطقه زمانی شرقی(۰۴:۰۷ بامداد امروز به وقت ایران) به نتیجه رسید تا رسما به "تمرین لباس خیس" پایان دهد.

البته همه‌ چیز به خوبی پیش نرفت، چرا که تیم عملیات در حین سوخت‌گیری متوجه نشت هیدروژن شد و به عمد، این مشکل را نادیده گرفت تا شمارش معکوس ادامه یابد. این در حالی بود که به گفته مقامات ناسا، چنین داده‌هایی در طول شمارش معکوس پرتاب معمولا پرچم‌های قرمز را برافراشته می‌کرد تا آزمایش متوقف شود. در نهایت، این تغییر به این معنی بود که شمارش معکوس به جای ۹ ثانیه که در ابتدا برنامه‌ریزی شده بود، در ثانیه ۲۹ قبل از بلند شدن موشک متوقف شد. اما این مشکل چندان از شور و شوق تیم کم نکرد.

"چارلی بلک‌ول تامپسون" مدیر پرتاب آرتمیس در مرکز فضایی "کندی" ناسا در فلوریدا در جریان پخش اینترنتی "تمرین لباس خیس" درست پس از اتمام آن گفت: این یک روز عالی برای تیم ما است. واقعاً به آنها افتخار می‌کنم که در این عملیات سربلند بیرون آمدند.

اکنون تیم‌ عملیات احتمالاً چند روز آینده را صرف آماده سازی ماموریت "آرتمیس ۱" و پلتفرم پرتاب سیار(MLP) برای حمل و نقل از سکوی پرتاب به سمت ساختمان مونتاژ خواهد کرد، جایی که تکنسین‌ها نتایج مجموعه آزمایش‌ها را تجزیه و تحلیل خواهند کرد.

"تمرین لباس خیس" آخرین نقطه عطف مهمی بود که "آرتمیس ۱" باید قبل از پرتاب، پشت سر می‌گذاشت. در مأموریت واقعی، موشک SLS یک کپسول اوریون بدون سرنشین را در یک سفر تقریباً یک ماهه به مدار ماه خواهد برد و بازخواهد گرداند. ماموریت "آرتمیس ۱" اولین مورد از یک مجموعه اکتشافات در ماه خواهد بود که ناسا امیدوار است پایه و اساس حضور دائمی انسان را در سطح این قمر بگذارد که یکی از اهداف اصلی برنامه "آرتمیس" ناسا است.

"آرتمیس ۱" اولین پرواز برای موشک SLS خواهد بود، موشکی که بیش از یک دهه تحقیق، توسعه و ساخت را برای پیشبرد برنامه‌های اکتشافی انسانی ناسا فراتر از مدار نزدیک زمین(LEO) پشت سر گذاشته است. اگر "آرتمیس ۱" به خوبی پیش برود، ناسا قصد دارد فضانوردان را با ماموریت "آرتمیس ۲" و "آرتمیس ۳" به پرواز درآورد، در حالی که "آرتمیس ۳" فضانوردان را تا ۴ سال آینده یا بیشتر روی سطح ماه فرود خواهد آورد.

مقامات آژانس بارها و بارها نسبت به پرتاب "آرتمیس ۱" در پایان ماه اوت ابراز خوش‌بینی کرده‌اند، اما این امیدها همیشه به انجام یک "تمرین لباس خیس" کامل و بی‌نقص بستگی داشته است. اکنون آن پنجره‌ی پرتاب به واقعیت بسیار نزدیک‌تر به نظر می‌رسد.

یکی از اولین پروتکل‌های اصلی برای "تمرین لباس خیس"، پر کردن مخازن آب برای زیرساخت سرکوب صدای سکوی پرتاب بود. این سیستم در حین بلند شدن واقعی نزدیک به نیم میلیون گالن (۱.۹ میلیون لیتر) آب را روی سکوی پرتاب و سنگرهای شعله می‌ریزد و انرژی صوتی خارج شده از احتراق موتور را جذب می‌کند.

سپس در این فرآیند، ابتدا سیستم‌های کپسول "اوریون" روشن شد. سپس مرحله اصلی موشک SLS در اوایل صبح یکشنبه ۱۹ ژوئن سوخت‌گیری شد و به دنبال آن یک مجموعه از بررسی‌های سیستمی برای تأیید اتصالات بین فضاپیما، زیرساخت‌های زمینی و تیم کنترل مأموریت آغاز شد.

با فعال بودن سامانه‌های مرحله اصلی موشک، آماده‌سازی نهایی برای چهار موتور RS-۲۵ این موشک، مجموعه بازرسی‌ها و آزمایش‌های خود را تکمیل کرد و این کار صبح یکشنبه به پایان رسید.

تیم‌های ناسا درست قبل از ساعت ۲:۰۰ بامداد امروز به وقت شرقی، مرحله فوقانی موشک SLS معروف به مرحله پیشرانه برودتی موقت(ICPS) را روشن کردند و تا ساعت ۲:۴۰ بامداد همه پرسنل غیر ضروری از سکوی پرتاب خارج شدند.

"آرتمیس ۱" اولین آزمایش کامل خود را در اواسط ماه مارس انجام داد، زمانی که موشک برای اولین بار از ساختمان مونتاژ به روی سکوی پرتاب آورده شد تا "تمرین لباس خیس" در تاریخ ۱ آوریل آغاز شود. اما تکنسین‌ها در طول آن تلاش با مشکلاتی مواجه شدند.

البته انتقال موشک و کپسول فضایی از ساختمان مونتاژ به سکوی پرتاب کار کوچکی نبود، زیرا به یک وسیله نقلیه ۲.۹ میلیون کیلوگرمی ناسا موسوم به "Crawler-Transporter ۲" نیاز داشت تا این محموله را در این مسیر هفت کیلومتری با سرعتی معادل کمتر از ۱.۵ کیلومتر در ساعت به سکوی پرتاب برساند.

پس از اینکه موشک SLS با ارتفاع ۹۸ متر و همچنین کپسول "اوریون" برای اولین بار به سکوی پرتاب راه یافتند، ناسا به مشکلاتی برخورد که مانع از انجام تمرین لباس خیس شد. هدف این بود که هسته و مرحله بالایی موشک با هیدروژن مایع و اکسیژن مایع فوق خنک شده پر شود و یک شمارش معکوس شبیه‌سازی شده بدون احتراق موتورها انجام شود.

مشکلات فشار و سوپاپ دریچه‌های سوخت مانع از انجام اولین و دومین تلاش قبل از تصمیم مقامات ناسا برای بازگرداندن موشک به ساختمان مونتاژ شد. مهمتر از همه اینکه این توفیق اجباری به ناسا این امکان را داد که بفهمد چرا شیر ۳ اینچی در مرحله بالایی روی موشک کار نمی‌کند. همچنین زمان کافی برای ارتقای خطوط تامین خود برای تامین نیتروژن گازی که برای تامین امنیت روی سکو ضروری است، فراهم کرد تا خطر آتش‌سوزی کاهش یابد.

در مجموع سه تلاش جداگانه برای تکمیل "تمرین لباس خیس" به دلیل مشکلات مختلف در طول عملیات سوخت رسانی به موشک SLS ناکام ماند.

در نهایت، تیم عملیات، موشک و کپسول را در تاریخ ۲۵ آوریل به ساختمان مونتاژ بازگرداند، سپس حدود یک ماه را صرف تعمیرات و ارتقای آن کرد تا راه را برای یک "تمرین لباس خیس" دیگر هموار کند.

"تامپسون" در پایان این آزمایش گفت: ما این آزمایش را انجام دادیم تا تأیید کنیم تعمیرات و اصلاحات از همه نیازهای ما قبل از پرتاب پشتیبانی می‌کنند. ما تمام ویژگی‌ها را بررسی کردیم، همه فشارها را تأیید کردیم و همچنین تمام جدول‌های زمانی را با مقداری احتیاط بررسی کردیم تا اطمینان حاصل کنیم که همه چیز رو به راه است.

گفتنی است که سوخت دو مرحله موشک SLS با اکسیژن مایع (LOX) و هیدروژن مایع (LH۲) تامین می‌شود. فرآیند بارگذاری هر دو شامل خنک‌سازی فوق‌العاده پیشرانه و سرد کردن سخت‌افزار مرتبط قبل از سوخت‌گیری است. تکنسین‌ها نرخ بارگیری را با دقت کنترل می‌کنند و سوخت با جریان آهسته پر می‌شود و زمانی که اتصالات و مخازن سوخت با دمای بسیار سرد سازگار شدند، به سرعت جریان به اوج می‌رسد. هنگامی که مخازن تقریباً پر می‌شوند، روند انتقال‌ آهسته‌تر می‌شود و در نهایت با پر شدن مخازن، قطع می‌شود.

مخزن هیدروژن مایع در مرحله اصلی موشک، با ظرفیت ۲ میلیون لیتر، بزرگترین مخزن این موشک است.

مخزن اکسیژن مایع مرحله اصلی این موشک نیز ۷۴۰ هزار لیتر و معادل کمتر از نیمی از حجم مخزن هیدروژن مایع ظرفیت دارد، اما اکسیژن مایع به مراتب متراکم‌تر از هیدروژن مایع است و بارگیری آن بسیار بیشتر طول می‌کشد.

در این آزمایش ابتدا مخزن اکسیژن مایع مرحله اصلی پر شد و در ساعت ۱۳:۳۰ به وقت محلی بارگیری سریع برای مخزن هیدروژن مایع آغاز شد.

با این حال، اپراتورها با داده‌هایی مواجه شدند که نشان‌دهنده نشت هیدروژن در نقطه‌ای بود که برای جدا شدن در حین پرتاب طراحی شده است.

تیم "آرتمیس ۱" مدتی را صرف عیب‌یابی این مشکل کرد. به عنوان مثال، تکنسین‌ها با گرم کردن و سپس خنک کردن سریع محل نشت، سعی کردند مهر و موم را دوباره جابجا کنند. این کار نشتی را برطرف نکرد، اما تیم در نهایت تصمیم گرفت به هر حال به آزمایش ادامه دهد.

این نشتی و تلاش برای رفع آن، موجب به تعویق افتادن حدود سه ساعته پایان "تمرین لباس خیس" شد و همچنین رویه‌های شمارش معکوس را تغییر داد.

"تامپسون" گفت: اکنون مانند هر آزمایشی که انجام می‌دهیم، داده‌های آن را می‌گیریم و به آنچه به دست آورده‌ایم، نگاه خواهیم کرد. همچنین به مشکلات نگاه خواهیم کرد و طرحی برای اینکه چگونه پیش برویم ارائه خواهیم کرد.

ناسا فهرستی از پنجره‌های احتمالی پرتاب "آرتمیس ۱" را منتشر کرده است که تا ژوئن ۲۰۲۳ ادامه دارد. نسخه‌های قبلی این برنامه شامل یک پنجره در ماه آینده بود، اما مقامات ناسا بارها بر غیرممکن بودن پرتاب در ماه ژوئیه تاکید کرده‌اند. اکنون یک برنامه به‌روز شده در تاریخ ۱۷ ژوئن به وبسایت ناسا اضافه شده است که احتمال پرتاب در ماه ژوئیه را حذف کرده است.

سریع‌ترین زمانی که موشک SLS می‌تواند پرتاب شود، احتمالاً ۲۹ اوت است. ناسا این پنجره‌های پرتاب را بر اساس هم‌ترازی پارامترهای مختلف ماموریت تحت تاثیر موقعیت مداری ماه طبقه‌بندی کرده است. این پنجره بین مدت زمان ماموریت طولانی و کوتاه تقسیم می‌شود که به ترتیب بین ۳۸ تا ۴۲ روز و ۲۶ تا ۲۸ روز است.

اگر بررسی‌ها در ساختمان مونتاژ به آرامی انجام شود، ممکن است ناسا اولین فرصت ماموریت را هدف قرار دهد که همان ۲۹ اوت است. با این حال، یک پنجره به مدت ۵ روز متوالی بین ۲ تا ۶ سپتامبر وجود دارد.

وقتی فضاپیمای "اوریون" ناسا سرانجام با موشک SLS پرتاب شود، سفری را آغاز می‌کند که آن را دورتر از هر فضاپیمای درجه‌بندی شده انسانی تا فاصله ۲۸۰ هزار مایلی(۴۵۰ هزار کیلومتری) از زمین و ۴۰ هزار مایلی(۶۴ هزار کیلومتری) بر فراز ماه خواهد برد.

ماموریت "آرتمیس ۱" بین چهار تا شش هفته به طول خواهد انجامید و فضاپیمای "اوریون" در نهایت برای فرود در اقیانوس آرام آماده خواهد شد. این ماموریت پس از تکمیل، راه را برای ماموریت‌های سرنشین‌دار به ماه و در نهایت فراتر از آن به مریخ در دهه ۲۰۳۰ هموار می‌کند.