13. září byl na zkušebním stanovišti B-2 ve Stennisově vesmírném středisku při zkouškách prvního letového exempláře centrálního stupně rakety SLS dokončen testovací případ 5. Během testu byla ověřena činnost systému řízení vektoru tahu. Účel a průběh testu jsme si popsali v minulém dílu.  Naklánění motorů RS-25 během testu je zachyceno v následujícím videu. Nyní probíhá přezkum shromážděných dat, po němž se přistoupí k posledním třem testům.

Testovací případ 6 bude spočívat v odzkoušení odpočítávání ke startu, které bude zahájeno v T-10 minut. Během zkoušky odpočítávání budou simulovány i související postupy pro ověření sledu událostí v časové ose. Konkrétně půjde o simulované doplňování paliva, simulované tlakování nádrží a simulovaný zážeh motorů. Během zkoušky budou opět aktivovány všechny systémy prověřené při předchozích testech. Test ověří připravenost stupně k ostrému sledu předstartovní sekvence. Co vše test 6 obnáší, si lze představit ze sekvence odpočítávání, na kterou se zaměříme níže při popisu testu 7. Odpočítávání totiž bude opakováno při testu 7 i při závěrečném testu 8, při nichž však bude doprovázeno komplexní činností všech systémů stupně.

Testovací případ 7 bude jedním ze dvou nejkomplexnějších testů, kterými kampaň Green Run vyvrcholí. Test je plánován na říjen. Budou při něm plně využity zkušenosti a data z testů 2 až 6. Hlavním úkolem bude reálné provedení sekvence tankování pohonných hmot. Opět bude zapnuta avionika, hydraulické systémy, systémy zabezpečení proti selhání a další související systémy, které byly již zkontrolovány během předchozích testů. Tentokrát však při sekvenci odpočítávání místo simulovaného doplňování paliva a tlakování nádrží poběží ostrý sled těchto událostí. Tým poprvé do nádrží stupně natankuje a po testu vypustí kryogenní pohonné hmoty.

Testovací stanoviště B. Vpravo dole je ukotven jeden z člunů, které budou dodávat kapalný kyslík a kapalný vodík.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Tyto pohonné hmoty budou tankovány z člunů, které kotví nedaleko testovacího stanoviště a slouží jako zásobníky. Vodíková nádrž centrálního stupně SLS pojme 2 000 000 litrů, přičemž každý člun s kapalným vodíkem má kapacitu asi 900 000 litrů. Kyslíková nádrž pojme 742 000 litrů, každý člun s kapalným kyslíkem má kapacitu asi 380 000 litrů.

Před samotným testem budou z předního lemu, intertanku a motorové sekce stupně odstraněny vnitřní přístupové plošiny a stupeň bude uzavřen. Kromě demonstrace tankování a odčerpání kryogenních pohonných hmot je dalším hlavním cílem testu znovu projít téměř celým odpočítáváním. Tato sekvence vyžaduje, aby pozemní infrastruktura řízení testu a samotné stanoviště podporovaly přípravu stupně k zážehu motorů, natlakování plných palivových nádrží a načasování teplotních podmínek motorů tak, aby v pravý čas dosáhly požadované teploty a tlaku.

Konec ledna 2020 – instalace centrálního stupně rakety SLS pro misi Artemis I na testovací stanoviště.
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov/

Stupeň bude při testu vůbec poprvé provozován v kryogenních podmínkách. Test tankování pohonných hmot tedy bude první příležitostí ke sledování reakce vnější pěnové izolace a všech systémů uvnitř stupně na kryogenní cyklus plnění a vyprazdňování nádrží. Poprvé budou také testovány skutečné provozní postupy ve vzájemných souvislostech. Letové počítače budou během testu v činnosti a budou monitorovat stav stupně. Po dokončení testu budou získaná data porovnána se současnými analytickými modely. Tím bude ověřeno, zda se systémy stupně chovají podle specifikace.

Sekvence událostí v průběhu odpočítávání začne v T-10 minut, přičemž až do T-30 sekund ji bude řídit softwarový balíček Stage Controller. Jedná se o samostatný počítačový systém na testovacím stanovišti B-2. Je modifikovaný ze systému, který bude řídit odpočítávání v Kennedyho vesmírném středisku.

Sekvence odpočítávání má tři fáze. První, čtyřminutová fáze odpočítávání je ohraničena časem od T-10 minut do T-6 minut. V této době bude existovat možnost dlouhého přerušení odpočítávání. Toto přerušení je jedním z cílů, které budou ověřeny. Před skutečným startem bude stupeň muset umět podporovat celé dvouhodinové startovní okno. Během testu tedy musí být prokázána schopnost stupně zůstat v konfiguraci přerušení odpočítávání a držet tento stav po dobu dvou hodin.

Konec ledna 2020 – instalace centrálního stupně rakety SLS pro misi Artemis I na testovací stanoviště.
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov/

Druhá fáze bude trvat od T-6 minut do T-90 sekund. V této fázi může být odpočítávání pozastaveno pouze na krátkou dobu, aby byl před skutečným startem čas na rychlé vyřešení případného problému. Během zkoušky bude demonstrována schopnost stupně tato kratší neplánovaná přerušení podporovat a přečkat. Proč jen kratší přerušení? V T-6 minut totiž začne několik konečných kroků v přípravě stupně k zážehu a jakmile budou tyto kroky provedeny, budou systémy stupně uvedeny do konfigurace, ve které mohou zůstat pouze po omezenou dobu.

V T-6 minut bude zahájeno tlakování nádrží a v tuto chvíli budou možnosti omezenější. Stupeň by měl zůstat ve stavu přerušení odpočítávání maximálně tři minuty. Během zkoušky bude proto proveden ověřovací cíl prokazující, že stupeň v tomto stavu skutečně dokáže tři minuty zůstat.

V T-4 minuty začne aktivace hydraulických systémů, které pomáhají ovládat a řídit čtyři motory.

Další mezník nastane v T-3 minuty, kdy motory přejdou do finální proplachovací sekvence.  Čištěním má být zajištěno, že motory nebudou kontaminovány. Toto kritérium musí být splněno, aby mohly být motory zažehnuty.

Se spuštěnými čtyřmi hydraulickými systémy bude přibližně v T-150 sekund provedena zkouška natáčení motorů. Ovladače hydraulického systému řízení vektoru tahu budou řídit pohyb motorů pro ověření, že je systém připraven zajistit požadovanou pozici motorů během letu.

Akustický prstenec na testovacím stanovišti B-2. Proudy vody pomohou odklonit a tlumit zvukové vlny z motorů RS-25, aby se neodrazily z deflektoru zpět ke stupni. Systém je aktivován několik sekund před zážehem motorů.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com

Poslední, třetí fáze odpočítávání začne T-90 sekund, kdy bude centrální stupeň přepnut na vnitřní zdroje energie. Těmito zdroji jsou čtyři plně nabité baterie umístěné v intertanku a energie musí vydržet na zásobování stupně po celou dobu letu. Proto není v posledních devadesáti sekundách možné žádné pozastavení odpočítávání. Pokud se v průběhu těchto devadesáti sekund některý z kritických parametrů stupně dostane mimo nominální hodnoty, bude odpočítávání přerušeno a stupeň bude vrácen zpět do původní konfigurace v T-10 minut. V den startu tedy od přepnutí na vnitřní zdroje energie v T-90 sekund nebude žádná možnost odpočítávání přerušit a po vyřešení problému pokračovat ve stejném čase zbývajícím do zážehu. Jedinou možností bude návrat zpět do stavu T-10 minut a pokusit se problém vyřešit v tomto stavu.

Centrální stupeň rakety SLS pro misi Artemis I na Stennisově středisku.
Zdroj: https://images-assets.nasa.gov/

V T-30 sekund bude řízení předáno letovým počítačům centrálního stupně. Letové počítače převezmou primární kontrolu nad stupněm a budou řídit činnosti po dobu poslední půl minuty odpočítávání. Při zkoušce na stanovišti B-2 budou letové počítače centrálního stupně používat aplikační software Green Run (GRAS). Ten zastaví odpočítávání těsně před časem určeným pro zážeh motorů.

Tím bude umožněn první pohled na to, jak se stupeň chová jako integrovaný celek až do tohoto okamžiku. Nádrže budou naplněny a natlakovány, hydraulika bude aktivována a poběží, stupeň pojede na vlastní baterie a letové počítače převezmou v T-30 sekund řízení odpočítávání od Stage Controlleru.

Po dokončení testu zajistí Stage Controller bezpečně všechny systémy stupně i stanoviště. Ze stupně budou pomalu vypuštěny pohonné hmoty. Týmy zkontrolují získaná data, vyřeší všechny eventuální problémy, které se mohou objevit během testu a nakonfigurují stupeň a stanoviště pro zážeh. Plán je přejít z testu plnění pohonných hmot do testu zážehu bez vstupu dovnitř stupně. Pokud půjde vše dobře, tak jedinou činností mezi oběma testy bude doplnění zásobníků kyslíku a vodíku v člunech. Kapacita stanoviště a člunů je sice dostatečná k natankování stupně, ale ne na rychlou recyklaci všech kryogenních látek. Po zkoušce tankování pohonných hmot bude sice kapalný vodík přečerpán zpět, ale vzhledem ke ztrátám souvisejícím s výpary bude muset být zásoba doplněna do plného stavu. Kapalný kyslík bude po testu ze stupně vypuštěn mimo stanoviště, takže kamiony budou muset do člunů navozit nové zásoby.

Závěrečný testovací případ 8, který prokáže skutečný výkon prvního stupně rakety SLS, je předběžně plánovaný na konec října nebo začátek listopadu. Harmonogram osmiminutového zážehu čtyř motorů RS-25 si popíšeme v příštím dílu této minisérie, který vyjde opět za měsíc.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasaspaceflight.com/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…/2x1_cardfeed/public/thumbnails/image/gr-slscst-5.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2020/08/P1160711.35pct.jpg
https://images-assets.nasa.gov/image/DSC_2868/DSC_2868~large.jpg
https://images-assets.nasa.gov/image/DSC_2748/DSC_2748~large.jpg
https://www.nasaspaceflight.com/…Testing-Acoustic-Ring.May-2018-Lagniappe-01.jpg
https://images-assets.nasa.gov/image/DSC_7615/DSC_7615~large.jpg