Como se esperaba, pero ahora oficial, la NASA ha anunciado la decisión de rehacer la prueba Green Run Hot-Fire de la etapa central del Space Launch System (SLS) de la agencia en el Centro Espacial Stennis en Mississippi. La etapa central se disparó durante 67 segundos el 16 de enero en el banco de pruebas B-2 en Stennis antes de que la prueba terminara antes de tiempo.

El programa SLS, el contratista principal de la etapa central, Boeing y el contratista principal de motores RS-25 Aerojet Rocketdyne continúan renovando el hardware de sus vehículos y Stennis está reciclando sus sistemas terrestres para un segundo intento de encender el escenario durante un vuelo completo de ocho minutos cerca del final de febrero.

Una segunda prueba Hot-Fire le da a la agencia la oportunidad de realizar tres experimentos especiales de cardán que no se completaron en el primer intento, que recopilarían datos sobre la interacción e interdependencia entre los cuatro motores RS-25 y los sistemas mecánicos del escenario.

El programa SLS, con base en el Marshall Space Flight Center en Huntsville, Alabama, recomendó ejecutar una segunda prueba de fuego estático a la Dirección de Misión de Operaciones y Exploración Humana (HEOMD) en la sede de la NASA en Washington, DC a principios de esta semana, y la agencia publicó un anuncio de la decisión a última hora de la tarde del 29 de enero.

El primer intento de fuego estático el 16 de enero terminó poco más de un minuto en un disparo planeado de ocho minutos del escenario. “Después de evaluar los datos del primer fuego estático y las siete pruebas anteriores de Green Run, la NASA y el contratista principal de la etapa central, Boeing, determinaron que se debería realizar una segunda prueba de fuego estático más larga y que supondría un riesgo mínimo para la etapa central de Artemis I a la vez que proporcionaba valiosos datos para ayudar a certificar la etapa central para el vuelo”, dijo el comunicado de la agencia.

Se estableció tentativamente una segunda prueba de fuego estático para "ya en la cuarta semana de febrero", lo que, como está redactado, no descarta una repetición de la prueba anterior en la que la fecha de la prueba se adelantó sin previo aviso. El trabajo de renovación estándar después de que el escenario fue probado por primera vez en la prueba original Hot-Fire del 16 de enero ahora será seguido por los preparativos para disparar nuevamente el escenario en Stennis; Si el primer disparo hubiera cumplido o excedido los requisitos, el próximo disparo del escenario sería para el primer lanzamiento del Programa SLS en Artemis 1.

La prueba de fuego estático original tuvo un principio y un final, pero no mucho en el medio. Al realizar una doble función como artículo de prueba de propulsión, el primer artículo de vuelo Core Stage-1 demostró la primera cuenta regresiva de la terminal completa del programa, incluido el arranque del motor, junto con el apagado y la seguridad posterior a la prueba.

Aunque el disparo simultáneo por primera vez de cuatro motores principales del transbordador espacial (SSME) en los ajustes de potencia más altos del SLS proporcionó datos útiles, se planeó que la prueba se extendiera a ocho minutos de duración y una serie de objetivos de prueba mientras los motores estaban encendidos. apenas se inició antes del aborto. A diferencia de los motores, que tienen décadas de desarrollo, pruebas e historial de vuelo, los sistemas Core Stage son nuevos y se operaron en condiciones de lanzamiento por primera vez.

Después de que los motores arrancaron un poco más de seis segundos antes de T-0, a T + 60 segundos, el primero de los tres objetivos de prueba que ayudarían a evaluar el comportamiento del mundo real de la etapa de disparo acababa de comenzar cuando se establecieron dos límites específicos de Green Run para los sistemas hidráulicos fueron activados por uno de los cuatro sistemas. Un segundo después de comenzar una prueba para mover los cuatro motores simultáneamente a su velocidad máxima de cardán, se violaron los límites. Según lo programado, las computadoras de vuelo del Core Stage apagaron los motores, abortando el resto del Hot-Fire.

“Aproximadamente un segundo después de esa prueba, superamos un límite”, dijo Jonathan Looser, líder de propulsión de la etapa central del SLS de la NASA, refiriéndose al sistema hidráulico número 2 la presión de succión y la combinación de esos dos iniciaron el apagado de la CAPU (unidad de potencia auxiliar central)".

"Así que vimos que sucedió y luego, menos de un segundo después, el software detectó que [la] CAPU del sistema 2 se había apagado e inició la prueba de aborto o la secuencia de avance nominal para apagar". Los motores se apagaron en T+61 segundos o después de 67 segundos de tiempo de ejecución.

Al costo de un mes y medio adicional de programación, repetir la prueba Hot-Fire después de realizar los ajustes brinda otra oportunidad para satisfacer todos los objetivos de la prueba y aprender más sobre el vehículo y su diseño.

La decisión es similar a lo que sucedió con el caso de prueba anterior de Wet Dress Rehearsal, donde un intento inicial el 7 de diciembre de alimentar el escenario por primera vez terminó temprano. El equipo de Green Run regresó el 20 de diciembre y completó el repostaje y parte de una prueba de demostración de cuenta regresiva terminal.

Los límites de funcionamiento del la primera prueba estática minimizan el "desgaste" pero también limitan la prueba:

El Programa SLS todavía está aprendiendo cómo se comporta su nueva etapa de cohete, como correr al límite de sus requisitos operativos, lo que terminó la primera prueba antes de tiempo. "No hay indicios de que el sistema 2 o cualquiera de los otros tres sistemas tuvieran un comportamiento anómalo en términos de cómo funcionaba el hardware", señaló Looser.

Las pruebas de Green Run proporcionan datos para que los ingenieros aprendan sobre áreas donde el comportamiento y la interacción del mundo real de los sistemas en el escenario eran diferentes de las predicciones, lo que permite mejorar los modelos analíticos antes del primer lanzamiento. "Es una cuestión de ver los cuatro sistemas operar juntos en un entorno de tipo de lanzamiento y aprender cómo funciona en comparación con cómo habíamos predicho en nuestros modelos y ver cómo podemos ajustar algunos de esos parámetros para una prueba futura", dijo.

Los ingenieros utilizaron parámetros conservadores como límites para la prueba porque el programa SLS está tratando de minimizar el "desgaste" en su primer artículo de vuelo mientras realiza una doble función para el Green Run. Los cuatro sistemas hidráulicos se comportaron de manera similar, y los límites eran lo suficientemente conservadores como para que cualquiera de los sistemas hidráulicos hubiera pasado por debajo de ellos.

"El sistema dos llegó primero, pero si no hubiera llegado primero, uno de los otros lo habría disparado", dijo Terry Prickett, ingeniero jefe adjunto de la NASA para la etapa central del SLS. "Simplemente pasó primero por debajo de ese umbral".

Si bien el Green Run es una oportunidad única en un programa, el vehículo de vuelo todavía tiene su prueba definitiva frente a él, el lanzamiento del Artemis 1. Existe el deseo de preservar tanto margen operativo para el escenario como sea posible para cuando vuela y no estresar ni extender demasiado su equipo.

Los cuatro motores Core Stage se aceleraron al 109 por ciento de potencia en una vista fugaz durante la prueba Hot-Fire el 16 de enero. La cobertura de la prueba no proporcionó una vista del apagado temprano del motor, y durante el minuto en que los motores estuvieron en el escenario principal, se mostraron solo una vez durante unos segundos.

Internamente, la prueba Hot-Fire del 16 de enero se caracterizó como una combinación de "Wet Dress Rehearsal 3" y Hot-Fire; Luego de algunas soluciones para satisfacer los criterios de confirmación de la prueba durante la cuenta regresiva final, el sistema informático de control terrestre Stage Controller de Boeing se entregó a las computadoras de vuelo SLS para ejecutar la prueba Core Stage. Al ejecutar una variación especial de Green Run, exclusiva de Core Stage, del software de vuelo SLS desarrollado por la NASA, las computadoras de vuelo del vehículo tomaron el control en T-30 segundos. Ellos iniciaron la secuencia de lanzamiento automatizada (ALS) y supervisaron el disparo.

A partir de T-6,6 segundos, los cuatro motores se pusieron en marcha a intervalos de 120 milisegundos. Primero, se arrancó el motor número uno, seguido del motor tres, cuatro y dos y el arranque de los cuatro motores fue nominal. Durante el arranque del motor, los datos de uno de los cuatro sensores que medían la presión en la cámara de combustión principal (MCC) del motor cuatro eran "ruidosos". Ese sensor fue descalificado 1,5 segundos después del comando de inicio.

Cada motor tiene una unidad de controlador de motor (ECU) dedicada; la ECU de computadora dual clasifica esta pérdida de redundancia como una falla de componente principal (MCF), pero el problema del sensor no fue lo suficientemente grave como para apagar el motor. El controlador del motor reportó el sensor MCF a las computadoras de vuelo SLS en el Core Stage, pero tampoco fue lo suficientemente serio como para detener la prueba en tierra.

Aunque la lectura incorrecta del sensor fue el único problema reportado inicialmente después de la prueba, no estaba relacionado con la violación de los límites de la prueba hidráulica que abortó el disparo.

La pérdida de redundancia habría sido lo suficientemente grave como para detener un intento de lanzamiento si ocurriera en los seis segundos desde el arranque del motor hasta el despegue. Las reglas de vuelo dicen que un vehículo debe iniciar el vuelo con redundancia total, y si esta falla del sensor hubiera ocurrido antes del despegue en un intento de lanzamiento, las computadoras de vuelo SLS habrían apagado todos los motores y abortado el intento.

Después del despegue, el sistema habría reaccionado a este tipo de problema del sensor de la misma manera que lo hizo durante la prueba estática. El sensor redundante habría sido descalificado por el controlador del motor, el problema informado a las computadoras de vuelo y todos los sistemas continuarían funcionando sin más acciones.

"Se establecieron restricciones del fuego estático para permitir que la prueba prosiga con esta condición porque el sistema de control del motor todavía tiene suficiente redundancia para garantizar un funcionamiento seguro del motor durante la prueba", dijo la NASA en una publicación de blog del 19 de enero.

Un problema similar con un sensor de presión de MCC de cada cuatro tampoco habría detenido una prueba en tierra RS-25 de un solo motor en el cercano banco de pruebas A-1 en Stennis. En la declaración del 29 de enero, la NASA señaló que el problema de lectura del sensor en la prueba Green Run del 16 de enero no se debió a un sensor defectuoso, sino que estaba en algún lugar dentro del arnés de cables que lleva los datos del sensor al controlador del motor.

La NASA también señaló que el mazo de cables ya ha sido reparado en preparación para la segunda prueba de fuego estático.

Fuente: NASA Spaceflight