アルテミス II の動力となるロケット燃料はなぜ扱いが難しいのか

当初打ち上げられる予定だったアルテミスIIミッションch 2月8日 NASAがタンクへの燃料補給中に水素漏れを発見してから、現在は少なくとも1か月遅れている。

最初のアルテミスミッションも燃料漏れのため数回の遅れに直面した。

氷点下数百度でも液体である物質を想像するのは困難です。ロケット燃料の成分である液体水素と液体酸素は、なぜ漏れやすいのか不思議な性質を持っています。

すべての液体には沸点があり、液体から気体に変化します。水の場合は100℃です。

本来、室温では気体である酸素は、沸点が -183 ℃と非常に低いです。その温度以下に保つことができれば、次のような液体の状態を保つことができます。淡い青色の水のようです。

液体水素はさらに低温で、沸点は絶対零度よりもわずかに高い -253 ℃で、これまでで最も低い温度となります。これらの極寒の温度のため、これらの液体は触れたものを即座に凍らせます。

これらの超低温の液体を扱う機器は、燃料とロケットが打ち上げられるフロリダの大気との大きな温度差によって凍結したり亀裂が発生したりすることなく機能できなければなりません。

これらの燃料を液体の状態に保つことは、200℃に設定したオーブンの中でコップ一杯の水を沸騰させないように努めることと同じです。高温から保護して沸騰しないようにするには、水を断熱容器に入れる必要があります。これらの極低温液体にとって、私たちの空気は常に液体を沸騰させて蒸気の形に戻そうとするオーブンのようなものです。

だからこそ、GIのコアステージはガンティック宇宙発射システム (SLS) ロックオレンジです。内部の冷たい燃料を暖かい空気から守るために、外側全体に吹き付けられた断熱フォームで覆われています。また、ロケット自体の温かい金属からも保護する必要があるため、燃料を注入する前に燃料ラインとタンクを事前に冷却する必要があります。

これらすべての取り組みは部分的にしか成功していません。沸騰した極低温燃料は蒸気と同様に圧力を発生させ、蓄積します。燃料が満タンになったロケットの側面から白い蒸気が噴出しているのがわかりますが、これは蒸気が逃げている状態です。

超低温と蒸気圧の組み合わせにより、当然のことながら漏れが発生します。特に水素は、存在する分子の中で最も小さいため、逃げるのが非常に得意です。たとえ小さな亀裂の間にも入り込む可能性があります。したがって、すべてのパイプライン、すべてのジョイント、すべてのバルブが漏れの原因となります。そして、SLS ロケットには漏洩の潜在的な原因が数多くあります。

燃料は発射台近くのタンクに保管され、ロケットの横にある高い発射塔を通ってホースを通ってロケット自体にパイプで運ばれ、 を通して 燃料タンク、そして最終的にはエンジンにつながる配管。

途中で現れた漏れは、 最近のウェットドレスリハーサルは、発射塔のホースをロケットの側面に接続するコネクターからのものでした。これは、ロケットがパッドから上昇し始める発射の瞬間にすぐに外されることがわかるクイックディスコネクトパーツです。

このコネクタはアルテミス I 飛行でも漏れたため、ロケットは車両組立棟 (VAB) に戻されなければなりませんでした。 修理に数回かかるため、数か月にわたる遅れが発生します。

技術者らは、ロケットをトラックで VAB に戻す代わりに、発射台でこの漏れを修正でき、時間とリソースを節約できると考えています。最終的に打ち上げに取り組む前に、もう一度ウェットドレスリハーサルが必要になるが、現在は次の予定である。o 3 月 6 日より前。

NASAは水素を燃料として使用し続けているため、水素漏れは宇宙計画全体を通じて問題となっている。などの民間企業 スペースX、 同様に ロシア人 宇宙計画では、液体水素を放棄し、冷たくなく扱いやすい灯油を採用しました。

スペースXの新作 スターシップは月、そしておそらくは火星に着陸することを目的としており、メタン燃料を使用することで水素の問題を回避している。

巨人 SLSロケット より困難な液体水素と酸素燃料の使用は、 テクノロジーというその起源は、1970 年代に開発されたスペースシャトルにまで遡ります。

この燃料は重量に対して最大の推力を提供するため、重量物運搬車に役立ちますが、NASA の技術を構築したさまざまな州の請負業者も確実に利用できるようになります。過去の科学者にも仕事があるだろう。

しかし、このロケットを批判する人々は、飛行には非常に費用がかかり、完全に使い捨てであるため、持続可能ではないと主張している。他の職場ではDS、発射システム全体が投げられる 遠く離れてとても飛びます。地球に帰還するのは小さな乗組員カプセルのみであり、民間企業が数分の１のコストで飛行させるはるかに安価な再利用可能な現代のロケットとは対照的である。

SLS ロケットの将来は、水素漏れを修復する技術の向上だけでなく、ロケットを製造する人々の雇用を節約するという利益とロケットの飛行コストのバランスをとることにもかかっています。