Kosmos

Dramat rakiety SLS, czyli jak politycy założyli NASA wodorowego Nelsona

Krzysztof Kurdyła
9

„Szaleństwem jest robić wciąż to samo i oczekiwać różnych rezultatów”. Ta sentencja, niesłusznie przypisywana Einsteinowi, idealnie ilustruje przyczyny, dla których program Space Launch System można bez dwu zdań nazwać najgorszym programem kosmicznym od zakończenia zimnej wojny.

Przeklęty przy narodzinach

O perypetiach NASA i firm „old space” z rakietą SLS na Antyweb pisaliśmy co najmniej kilka razy. Kosmicznie drogi i niewydolny program jej budowy, jest tak naprawdę bardziej projektem politycznym, niż kosmicznym. U podstaw jej powstania legły nie przemyślane koncepcje naukowców NASA, ale ambicje senatorów i powiązanych z nimi starych firm kosmicznych, uczestniczących wcześniej w programie wahadłowców.

W 2010 r., pomimo protestów specjalistów z NASA, Kongres nakazał agencji stworzenie nowej rakiety, która miała wykorzystać silniki i inne elementy produkowane dla wahadłowców. Brzmiało to kuriozalnie, nawet chyba gorzej, niż treści ustawianych w naszym kraju pod konkretne urządzenia przetargów (u nas zachowuje się chociaż pozory):

„Rozwijając Space Launch System [...] Administracja agencji w możliwym zakresie wykorzysta:
1. istniejące kontrakty, inwestycje, siłę roboczą, bazę przemysłową i możliwości promów kosmicznych oraz projektów Orion i Ares 1, w tym:
- [...] B/ Komponenty wywodzące się z wahadłowca kosmicznego i Ares 1, które wykorzystują istniejące amerykańskie systemy napędowe, w tym silniki na paliwo ciekłe, zbiorniki zewnętrzne [...] oraz silniki rakietowe na paliwo stałe"

Ten właśnie kawałek ustawy, wraz z konstrukcją kontraktów „cost plus” odpowiada za cały dramat związany z tą kompletnie bezsensowną rakietą. Trzeba bowiem pamiętać, że nawet jeśli SLS udałoby się „wrzucić” na orbitę, jest pojazdem, którego każdy start będzie kosztować koszmarne pieniądze, a same wyniesienia mogą odbywać się mniej więcej raz na rok, nie częściej.

Fot. NASA/Joel Kowsky

Co to znaczy koszmarne? Cóż, w 2012 r. szacowano, że jeden start SLS będzie kosztować 500 mln dolarów, dziś ta kwota wzrosła do 4,1 miliarda dolarów. A mówimy tu tylko o kosztach operacyjnych, na które składają się:

  • budowa konkretnego egzemplarza SLS
  • budowa konkretnego egzemplarza statku Orion
  • kosztu obsługi misji

Nie jest w to wliczony dotychczasowy, horrendalny koszt prac R&D. Specjaliści NASA ocenili też, że właściwie nie ma żadnych szans, aby te koszty obniżyć, obawiają się raczej ich wzrostu.

Żebyście mieli perspektywę, start rakiety Falcon Heavy, mającej niewiele mniejszy udźwig na orbitę TLI (trans-lunar injection) od rakiety SLS Block 1 (szacukowo 23 vs 27 ton), kosztuje około 150 mln dolarów. Nawet jeśli specyfika misji wymagałaby podwojenia tej ceny, to i tak ponad 13 razy mniej, niż w przypadku SLS. A przecież Starship ma być jeszcze tańszy, przy jednocześnie wielokrotnie większym, nawet od jeszcze nieistniejącego SLS Block 1B, udźwigu.

Pomarańczowy nielot

Zanim jednak będzie można załamywać ręce nad kosztami lotów, rakieta musi udowodnić, że jest do tej czynności w ogóle zdolna. Tymczasem nie dość, że pierwsza sesja startowa, w której wyznaczone były trzy okna startowe, zakończyła się porażką, to SLS do dziś nie ukończył nawet testu WDR (wet dress rehearsal).

Dlaczego? Głównie z powodu nagminnych wycieków wodoru. Przykładowo, podczas prób statycznych SLS, aby je przeprowadzić oszukano systemy zabezpieczeń i silniki testowano na nie zatankowanej do końca rakiecie... W efekcie, ani w żadnym z testów, ani przy próbie startu zbiorniki nie zostały do końca wypełnione.

Na konferencji prasowej, na której ostatecznie rzucono ręcznikiem, ujawniono, że tym razem wyciek umiejscowiony przy interfejsie Quick Disconnect był naprawdę duży, stężenie wodoru w jego okolicy musiało więc zbliżyć się do uznawanego przez agencję za niebezpieczny poziomu 4%. W czasie pierwszej próby startu wyciek też był obecny, ale mniejszy, odliczanie zatrzymano wtedy z powodu awarii czujniki silnika nr 3, który pokazywał jego zbyt wysoką temperaturę.

Jak w każdym z  testów SLS, mniejsza lub większa awaria musiała się zdarzyć. Efekt jest taki, że kolejną próbę będzie można podjąć dopiero w trakcie październikowego okresu startowego (po 16.X).  SLS musi teraz wrócić do hangaru VAB, gdzie inżynierowie będą starali się znaleźć przyczynę awarii i dokonać odpowiednich napraw. NASA będzie musiała też sprawdzić i certyfikować na nowo baterie zasilające system autodestrukcji rakiety. Być może czynności serwisowe będą też wymagane w którychś z 10 małych satelitów lecących razem z Orionem.

Wodorowa klątwa

Wodór ze względu na swoje miejsce na tablicy Mendelejewa jest dla inżynierów prawdziwym koszmarem, szczególnie gdy jest tłoczony w formie skroplonej i pod dużym ciśnieniem. Każda nieszczelność zostanie przez niego spenetrowana i wiedziano o tym od lat, większość startów wahadłowców była po kilka razy z tego powodu przekładana. Stąd, choć jest to najbardziej wydajne z obecnie stosowanych paliw chemicznych, większość od niego odchodzi na korzyść nafty i metanu. To też był główny powód, dla którego specjaliści NASA próbowali wyperswadować politykom pomysł SLS, będącego pogrobowcem wahadłowca.

Niestety im się to nie udało. Warto tu dodać, że w przypadku SLS ciągłe awarie będą miały znacznie większe konsekwencje. Wahadłowce latały na niską orbitę Ziemi i to w czasach, gdy ta była znacznie mniej zaśmiecona. To przekładało się na większą ilość dostępnych okresów startowych. W przypadku startów na TLI, takiej wygody nie ma, a swoje dokłada też konstrukcja SLS i Oriona.

Podstawowym czynnikiem jest oczywiście pozycja Księżyca, który przeplata dwutygodniowe okresy możliwych startów, z kolejnymi dwoma tygodniami „no-go”. Do tego dochodzą sprawy związane z koniecznością utrzymania trajektorii lotu Oriona, który co 90 minut musi być wystawiony na słońce, aby uzupełnić baterie przy pomocy ogniw słonecznych. Trajektoria musi też pozwolić na jego odpowiednie wejście w atmosferę w drodze powrotnej.

Na to nakładają się cechy SLS związane między innymi ze specyfiką tankowania wodoru, gdzie wymagane są 48 h przerwy między kolejnymi próbami. Trzeba też uwzględniać to, co przelatuje akurat na trasie rakiety. W efekcie okna startowe są krótkie i jest ich niewiele. Trzeba pamiętać o wspomnianych już wyczerpujących się bateriach systemu autodestrukcji, a czas tyka również dla boosterów SRB, których łączenia segmentów mają ograniczony, 12 miesięczny czas przydatności. To wydaje się długo, ale jest on liczony od dnia złożenia ich w całość, a że w przypadku tej rakiety wszystko ślimaczy się nie miłosiernie, to i ten aspekt trzeba brać pod uwagę.

Zagrożenie dla NASA, prezent dla Chin

Jeśli SLS się nie wysypie całkowicie, będzie kosztował krocie i może w przypadku pogłębienia się kryzysu gospodarczego być pretekstem do cięcia budżetu NASA. Nie, żeby skasowano program Artemis, ten jest politycznie zbyt ważny, ale mogą ucierpieć drogie, ale bezcenne naukowe programy, szczególnie te dotyczące badania dalszych obiektów Układu Słonecznego.

Jeśli rakieta nie będzie zdatna do lotu, będzie to prezent dla Chin, które mają własne, poważne księżycowe ambicje. Co prawda Orion ma być tylko taksówką, a na Księżycu lądować ma Lunar Starship, ale zarówno cały program Artemis, jak i projekt SpaceX jest tworzony pod profil misji ze spotkaniem na orbicie okołoksiężycowej. Nawet jeśli Musk wpadnie na pomysł, jak to przy pomocy Starshipów obejść, z pewnością i tak niepewny kalendarz NASA zupełnie się rozsypie.

Dla Państwa Środka, chcących lądować na Srebrnym Globie w okolicach 2030 r. będzie to bardzo dobra wiadomość. Inna rzecz, że w dłuższej perspektywie chyba i dla NASA byłoby to lepsze rozwiązanie, na jakiś czas utrzymałoby polityków z ich głupimi pomysłami na sporą odległość.

Podwójny Nelson

Pewną sprawiedliwością dziejową jest to, że jedno z dwojga winnych tych wszystkich problemów będzie odpowiadało za te problemy osobiście. SLS został wepchnięty NASA rękoma republikańskiej senator Kay Bailey Hutchison oraz demokraty i byłego astronauty Billa Nelsona. Ten ostatni jest dziś administratorem NASA i na konferencji po tej klapie wyglądał jak zbity pies.

Co przykre, na pytanie Erica Bergera z serwisu ArsTechnica nie potrafił wziąć odpowiedzialności za decyzję z 2010 r. o władowaniu się w wodór na siebie, zrzucił ją na opinie anonimowych specjalistów. Niestety nie dodał tylko, czy byli to inżynierowie z NASA, czy też może Boeinga (główny człon rakiety), Northrop Grumman (silniki SRB), czy też Aerojet Rocketdyne (silniki RS-25)?

Te ostatnie podmioty, razem z Lockheed Martin odpowiadającym za projekt statku Orion,  są z pewnością finansowymi zwycięzcami tego programu. Jednak patrząc na to, jak on się toczy i czym może się skończyć, mam wrażenie, że może to być prawdziwie pyrrusowe zwycięstwo.

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu