SpaceXは非常に特殊な極低温試験を成功裡に完了

SpaceXは、Starship20（S20）プロトタイプの非常に珍しい極低温試験を完了したところです。イーロン・マスク自身が確認したように、結果は成功しました。しかし、テストの内容は何だったのでしょうか？そしてさらに重要なのは、何がそんなに特別だったのでしょうか？

宇宙船を推進するための推進剤としての液体窒素と酸素と液体メタンの組み合わせの使用は、宇宙時代の前後を特徴付けています。これらは水素に代わる優れた代替品ですが、船が離陸した瞬間に受ける急激な温度変化に起因する問題も引き起こします。

だからこそ、この種のテストは非常に重要なのです。実際、同社がこうしたテストを実施するのはこれが初めてではない。ただし、過去に行われたものは多少予測不可能でしたが、今回は影響する変数をより適切に制御することが可能になりました。

SpaceX が実施するこれらのテストはなぜ必要なのでしょうか?

始める前に、推進剤とは何かを覚えておく価値があります。推進剤は 1 つの物質またはその 2 つの組み合わせで構成され、ロケットの推力室に導入されると高圧および高温のガスが発生し、そのガスが可能な領域から高速で排出され、推力が生じます。それが船を上向きに打ち上げます。

急激な温度変化により、対処が難しい圧力変化も発生します。

SpaceX は通常、液体窒素 (LN2) または液体酸素とメタンの組み合わせ (LOx/LCH4) を使用します。どちらの場合も、それらは非常に冷たい物質であり、その温度は-200 °C から -160 °C の間になることがあります。したがって、鋼製タンクに入れると金属が過冷却され、その後空気中に存在する水蒸気が凍結します。その結果、ロケットの一部に薄い霜の層ができます。

次に、極低温の液体は室温にある船のタンクやパイプと接触し、加熱されて気体になります。これらすべてが、対処が難しい圧力変化を引き起こし、打ち上げを台無しにする可能性があります。このため、制御しやすい状況が見つかるまでさまざまな変数を変更して、先ほど実行した極低温テストなどのテストを実行することが重要です。

別の極低温試験

通常、極低温試験は、極低温流体が部分的にまたは完全に充填されたパッド システムに車両を接続することによって実行されます。その後、所望の目標が達成されると、カップリングが解除され、窒素が排出されます。

遮熱板も使用しました

今回、SpaceX の科学者は LN2 と LOx/LCH4 の両方を使用することを選択しましたが、その方法は非常に特殊でした。

まずは窒素タンクのみの積み込み作業を進めた。その後、彼らは 1 時間かけてゆっくりとタンクに酸素とメタンを充填しましたが、容量の 30 ～ 50%までにとどまりました。この時点では、ドッキングを解除する代わりに、メタン タンクは部分的に排出され、酸素タンクはほぼ満杯まで満たされました。このプロセスは約 2 時間続き、その間、新鮮な液体窒素が時々追加されました。

つまり、通常の推進剤が使用されましたが、タンクは一度に満たされるのではなく、特定の手順に従って少しずつ満たされました。 4 時間後、彼らはいくつかの通気口を開けました。これは通常であれば、液体が排出される減圧と同時に発生するはずでした。しかし、今回は再び液体窒素を加えて数百トンになるまで使いました。

残っているのは、換気グリルを閉じることだけです。これにより、圧力が飛行レベルに達するまで少しずつ増加します。

しかし、それだけではありませんでした。初めて、完全な熱シールドが極低温テストに含まれました。

そして両方の要素の組み合わせが成功しました。霜が発生しましたが、明らかな損傷は発生せず、結果として生じる圧力の管理が容易になりました。 SpaceXの科学者は極低温試験の結果を注意深く分析する必要がある。しかし、すべてが順調に進んだ場合、これらの変更は単純なテストを超える可能性があります。