Nie, to nie będzie post o Yellowstone. Byłem tam kiedyś i okazało się że jestem uczulony na gejzery – zbliżając się do tych cudów natury dostawałem potwornej alergii – do tego stopnia że nic na oczy nie widziałem. Więc nie opowiem wam o nich.
Za to będzie o zjawisku „gejzerowania” które jest niezwykle niebezpieczne i które może wystąpić w czasie tankowania rakiety. Do pojawienia się tego zjawiska niezbędna jest pionowa rura w której mamy kriogeniczną ciecz, w której przepływ tej cieczy jest niewielki lub zerowy i której ścianki dostają energię z zewnątrz nagrzewając tą kriogeniczną ciecz. Przykładem takowej rury jest rura biegnąca na zewnątrz SLS którą transportowany jest ciekły tlen do znajdującego się na górze zbiornika.
Ciepło z zewnątrz powoduje że ciecz przy ściankach jest cieplejsza od tej w środku rury. Cieplejsza = rzadsza = unosi się do góry. Po jakimś czasie mamy bliską wrzenia ciecz na szczycie rury i zimną na dole. Dalej już możecie sobie wyobrazić co się dzieje – następuje gwałtowne wrzenie dużej objętości kriogenicznej cieczy za jednym zamachem, ciśnienie w rurze rośnie, na szczycie rury tworzy się gejzer cieczy i gazu z niej wyplutego. Następnym krokiem jest gwałtowne wypełnienie pustej rury nowa cieczą. Zmiany ciśnienia jakie powstają (plus efekt „uderzenia hydraulicznego”) mogą spowodować uszkodzenia.
W SLS i promach kosmicznych przeciwdziała się temu w relatywnie prosty sposób – na dole rury są wtryskiwacze gazowego helu a sama rura ma dodatkową rurkę zwrotną. Wznoszący się hel powoduje recyrkulację kriogenicznej cieczy i zabezpiecza przez tym zjawiskiem.
Nie mam pojęcia jak SpaceX rozwiązał ten problem z Starship/SuperHeavy ale można założyć że nie za pomocą helu. W sumie to cały problem sprowadza się do zapewnienia wystarczająco szybkiej recyrkulacji w długich, pionowych rurach i nie widzę powodu by nie dało się tego osiągnąć za pomocą pomp, zaworów i rurek zwrotnych. I pewnie tak właśnie jest w Starship/SuperHeavy. Poza tym w Starship rura doprowadzająca ciekły metan jest w środku zbiornika ciekłego tlenu i zakładając że tankuje się najpierw tlen, to nie ma problemu z nagrzewaniem jej ścianek i gotowaniem się ciekłego metanu. W SLS takie rozwiązanie nie jest możliwe z uwagi na dużą różnicę temperatur ciekłego tlenu i ciekłego wodoru.
A dlaczego o tym piszę? Jednym z elementów WDR który właśnie dziś odbywa SLS jest sprawdzenie czy nie ma ryzyka powstania tych gejzerów w bardzo długiej rurze która idzie na zewnątrz zbiornika ciekłego wodoru i dostarcza ciekły tlen. Jako że SLS ma dłuższy zbiornik ciekłego wodoru niż prom kosmiczny to i rura jest dłuższa a co za tym idzie trzeba przetestować czy rozwiązanie z promów nadal działa. Wyglada na to że tak, bo jak na razie nie słyszałem wybuchu za oknem a podobno już tankują.
