Ktoś dokładnie policzył

Autorzy bloga Spaceflight101 dokonali dokładnych obliczeń tego jak blisko Cygnus był katastrofy. Okazuje się że pierwotne pi-razy-oko estymacje były bardzo bliskie wynikom obliczeń – gdyby RD-180 wyłączył się o sekundę wcześniej, to Cygnus nie trafił by na właściwą orbitę i misja byla by stracona. Natomiast gdyby RD-180 wyłączył się 1.3 sekundy wcześniej to Cygnus nie dotarł by na jakąkolwiek orbitę i spalił się w atmosferze. Było naprawdę bardzo blisko…
O tym jak bardzo blisko było świadczy ostatnie uruchomienie Centaur’a – to którego celem było wyhamowanie go tak by spalił się w atmosferze po pozbyciu się Cygnusa. Planowane ono było na 11 sekund, ale po trzech Centaurowi skończyło się paliwo. Czyli mówiąc inaczej po pozbyciu się Cygnusa, Centaur miał paliwa tylko na cztery sekundy pracy silników (cztery, dlatego że schłodzenie silnika RL-10 przed uruchomieniem zużywa paliwa i utleniacza na mniej-więcej jedną sekundę pracy). A to oznacza że Centaur miał jeszcze zapas 33 m/s prędkości jaką mógł nadać Cygnusowi i sobie. Tyle mniej-więcej daje prawie pusty Atlas V z pełnym Centaurem na szczycie i Cygnusem w ciągu jednej sekundy. Te prawie sześć sekund skróconego czasu pracy RD-180 pozostawiło deficyt prędkości równy 175 m/s – i właśnie ten deficyt musiał zniwelować Cygnus. 
Ciekawa jest także trajektoria jaką musiał przyjąć Cygnus – po oddzieleniu się od Atlasa V, musiał on natychmiast zmienić kierunek jako że znacznie większa niż planowano część jego ciągu musiała pójść na walkę z grawitacją (jako że miał mniejszą prędkość, to siła odśrodkowa była zdecydowanie mniejsza niż planowano). Porównując dane telemetryczne poprzedniego lotu Cygnusa wychodzi że Centaur tracił 1.2 m/s2 na walkę z grawitacją – około 20% swojego ciągu. 

Ciekawym wnioskiem z tego incydentu są niesamowicie zaawansowane możliwości obliczeniowe Centaur’a – dokonanie błyskawicznego obliczenia nowej trajektorii tak by nie tylko nie spalić się w atmosferze ale także dostarczyć Cygnusa na właściwą orbitę (orbita zdefiniowana jest przez sześć parametrów i wszystkie muszą się zgodzić z odpowiednią dokładnością) jest nie lada wyczynem. Falcon 9 nie ma takich możliwości – to jeden z powodów dla którego startując z misją do ISS, Atlas V ma 30 minutowe okienko, a Falcon 9 ma okienko „natychmiastowe” – Atlas V jest w stanie na bieżąco sobie policzyć idealną trajektorię podczas gdy Falcon 9 musi się trzymać zestawu trajektorii obliczonych wcześniej przez SpaceX (jest ich więcej niż jedna na wypadek awarii silnika pierwszego stopnia). Obliczenie trajektorii nie jest trywialne – trzeba wykonać analizę Monte Carlo różnych możliwych trajektorii przy różnych możliwych parametrach pracy silnika i wybrać z nich trajektorię dającą największe szanse sukcesu. W sumie to ciekawe dlaczego SpaceX dysponujący znacznie większymi możliwościami obliczeniowymi w Falconie 9 (dzięki zastosowaniu nieodpornych na promieniowanie komputerów) nie zdecydował się na podobną autonomię rakiety?

admin Opublikowane przez: