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La NASA EGS termine les premiers tests de ravitaillement du lanceur mobile SLS

Durant deux week-ends de novembre, la NASA a exploré les systèmes au sol (EGS) et le principal entrepreneur en soutien aux essais et aux opérations (TOSC), Jacobs, a réussi les premiers tests de débit d'hydrogène liquide (LH2) et d'oxygène liquide (LOX / LO2) entre la rampe de lancement rénovée et mise à jour. Infrastructure 39B et Mobile Launcher-1 (ML-1) au Kennedy Space Center (KSC) en Floride.

Le test de chargement de propergol intégré du tampon et du lanceur mobile (ML) était un objectif majeur de la vérification et de la validation multi-éléments (MEV).

L'essai d'écoulement de LH2 et LOX cryogénique était le premier des trois écoulements à être achevé avant le lancement; la prochaine aura lieu lors de la répétition artistique (WDR) Artemis 1 pour alimenter le lanceur Artemis 1 pour la première fois avant le compte à rebours pour son premier lancement, prévu en 2021.

Réussite du test d'écoulement de propergol intégré

Le test d'écoulement à froid ou la vérification et la validation du système intégré (ISVV) 17 a été réalisé sur deux samedis le mois dernier, les 9 et 16 novembre. Le directeur principal des tests de la NASA dans la branche de gestion des tests, des lancements et de la récupération d'EGS, a déclaré dans une récente interview.

«Le test s'est très bien passé, nous n'avons eu aucune fuite sur aucun des deux systèmes. Je dirais des leçons que nous avons apprises et des choses que nous pouvons modifier dans nos procédures, aucune de celles-ci ne nous oblige à effectuer une autre opération de chargement avec le ML au niveau du tampon, donc du point de vue EGS, le prochain cryos sera pendant la tenue humide. "

"L'une des choses que notre directeur de lancement Charlie (Charlie Blackwell-Thompson) nous a rappelé lors de notre briefing de pré-test sur ces derniers est que nous allons faire couler des cryos trois fois avant le lancement d'Artemis 1 et ISVV 17 en était une, " il ajouta. «Nous avons cela derrière nous maintenant, donc la prochaine fois que nous lancerons des cryos sur le tapis, ce sera pour une robe mouillée, puis pour le lancement, donc obtenir ces tests derrière nous était une étape énorme.»

Crédit: NASA / Ben Smegelsky.

(Légende photo: une vue du 8 novembre sur la longueur des lignes de ski de fond LH2 qui vont du réservoir de stockage dans le coin nord-est de la rampe de lancement 39B vers le lanceur mobile. Les lignes permettent à l'hydrogène de s'écouler de la sphère vers le ML et le véhicule et également, via des lignes distinctes, du véhicule vers un emplacement d'évent sûr.)

Les deux produits propulseurs liquides ont été testés individuellement avec Mobile Launcher-1 (ML-1) en dur au Pad 39B; l'écoulement de l'oxygène liquide de la sphère de stockage du tampon vers le ML a été testé le 9 novembre, suivi par le LH2 le 16. SLS utilise à la fois un propergol solide et liquide; les Solid Rocket Boosters sont remplis de propergols solides des mois et des années avant le jour du lancement, mais les deux étages à combustible liquide, le Core Stage et le Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), sont chargés des heures avant un décollage prévu.

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"Une partie de notre objectif pour cela était non seulement de valider notre séquence de flux et nos échéanciers, mais aussi les préparatifs que nous faisons qui font partie de notre chemin critique dans le décompte du lancement pour arriver au tanking", a déclaré Mosedale. "Donc, techniquement, pour le LOX et l'hydrogène, chacun de ces tests a commencé la veille avec les préparations dans la zone de stockage, car cela fait partie de notre chemin pour fermer le tampon pour le réservoir."

«Le débit réel lui-même serait approximativement de six heures pour la portion de charge réelle. Nous avons fait la LOX et l'hydrogène un peu différents, il y a eu quelques leçons apprises basées sur la première fois que nous avons fait la LOX. »

"Pour LOX, nous avons effectué une grande partie des préparatifs de la zone de stockage le samedi où nous avons effectué le test, ce qui a allongé notre chronologie pour l'équipe", a-t-il ajouté. «Nous avons eu plusieurs heures de préparation de la zone de stockage le neuvième avant de nous lancer.»

«À l'extrémité arrière de LOX à cause de l'inertage est un peu plus facile, la partie post-test de ce samedi n'était pas aussi longue mais l'équipe a travaillé essentiellement une journée de douze heures. Pour l'hydrogène, nous avons fait une grande partie des préparations de la zone de stockage le vendredi avant et donc essentiellement nous sommes entrés le 16 et avons commencé à travailler les dernières préparations de la zone de stockage qui ouvre les vannes de blocage, puis fait nettoyer le tampon, puis nous étions prêt à entrer en activité assez tôt ce matin-là, à sept ou huit heures, je pense que c'était le cas. »

ISVV 17 était un test intégré du pad et du ML ensemble. "Ceci étant un V intégré

"De même pour LH2 même chose, nous voulions travailler sur ce profil de chargement du véhicule, faire remonter le liquide à la fois au Core Stage et au skid de l'étage supérieur pour le LH2 à travers le séparateur de liquide et vers la torche", a-t-il ajouté. «Pour le côté LH2, nous voulions obtenir des données sur les soupapes de purge du moteur Core Stage, ce qui est nouveau pour nous, puis tester le débit de reconstitution de l'étage supérieur, puis c'était la première fois que le séparateur de liquide voyait de l'hydrogène.»

Configuration de test, voies d'écoulement

Les propulseurs ont été acheminés à travers la rampe de lancement et l'infrastructure de chargement cryogénique du lanceur mobile comme commandé à distance depuis la salle de tir 1 du centre de contrôle de lancement KSC (LCC). EGS est à un stade avancé de développement du logiciel d'application de vol au sol (GFAS) et du système global de commande et de contrôle du port spatial (SCCS) qui gère le traitement au sol, l'intégration, le contrôle et le lancement des véhicules Orion et SLS.

Les tests ISVV 17 ont été la première occasion de commander et de contrôler le véritable matériel du sous-système de chargement de propergol. «Nous avons testé le sous-système de bout en bout, toutes les vannes, les transducteurs de pression, tout a été vérifié avant le flux cryogénique de la salle de cuisson, puis nous avons également effectué une série de simulations spécifiquement pour cet événement de test», a expliqué Mosedale.

«Nous avions nos modèles au sol dans la configuration exacte que nous avons faite pour ce test et nous avons effectué une simulation à la fois pour LOX et l'hydrogène avec quelques scénarios de problèmes. Cela nous a vraiment aidés à étoffer notre procédure et à nous assurer que notre procédure de chargement pour ce test était correct et assurez-vous également de pratiquer notre rapport de problème et notre discussion d'anomalies et de les résoudre également. »

Crédit: NASA / Cory Huston.

(Légende photo: un ingénieur surveille les systèmes de l'une des salles de tir du Launch Control Center de KSC lors d'une simulation de chargement cryogénique en avril. Beaucoup des mêmes membres de l'équipe de lancement ont participé au récent test de chargement cryogénique, qui a été orchestré par Logiciel de commande et de contrôle EGS.)

Sans le véhicule en place, les opérations de chargement étaient commandées manuellement par les ingénieurs de l'équipe de lancement dans la salle de tir. «Du point de vue du séquençage, l'opération de chargement a été effectuée très manuellement et c'est vraiment juste un artefact de la configuration dans laquelle nous étions et ne pas avoir le véhicule et tous ces capteurs sur le véhicule que nos séquenceurs logiciels utilisent pour déclencher les opérations de chargement, de sorte que la partie de l'opération a été effectuée manuellement par rapport au jour du lancement, une grande partie de ce processus sera automatisée », a noté Mosedale.

Le SLS Core Stage et ICPS ont des capteurs à l'intérieur de leurs réservoirs LOX et LH2 qui signalent lorsque les quantités y atteignent des niveaux différents. Ceci est utilisé dans les deux sens: pendant le chargement du propulseur lorsque les capteurs de niveau de liquide sont couverts, ces indications sont utilisées pour ajuster la vitesse de l'opération de remplissage; pendant le vol alors que les moteurs d'étape vidangent les réservoirs et que les capteurs sont découverts, ces indications sont surveillées par les systèmes de commande de vol du véhicule pour s'assurer que tous les moteurs sont arrêtés avant que les réservoirs ne soient vides.

LOX est le plus dense des deux liquides et est alimenté à partir de la grande sphère de stockage dans le coin nord-ouest du tampon au véhicule à l'aide de pompes. Depuis que SpaceX a pris le contrôle et l'exploitation du Pad A du Launch Complex 39, la NASA a récupéré l'ensemble de pompes de l'ère Shuttle comme pièces de rechange froides pour les deux pompes Pad B.

«Il y a deux pompes en place, les deux autres étant essentiellement des pièces de rechange, elles ne sont donc pas physiquement installées dans le système», a expliqué Mosedale. «Pour le chargement, nous utilisons une seule pompe, puis l'autre pompe est là en secours.»

«Nous aurons la possibilité, le jour du lancement, bien sûr, si nous avons un problème avec la pompe – fuite, joint, quel qu'il soit – d'être en mesure, par logiciel, de basculer entre les pompes.»

Crédit: NASA / Ben Smegelsky.

(Légende photo: les ingénieurs de Jacobs Josh Jones, Jim Loup et Rene DeLaCruz inspectent l'équipement entourant la sphère de stockage d'oxygène liquide sur la rampe de lancement 39B le 8 novembre. Ils se tiennent à l'intérieur et autour des deux pompes utilisées pour transférer la LOX de la sphère vers le lanceur mobile. et les étages à carburant liquide du véhicule SLS.)

Le LH2 est moins dense et ne nécessite pas de pompes pour l'alimenter de la sphère de stockage au ML et sur le véhicule. "Entre la pression du réservoir de stockage et les vannes que nous avons dans le système au niveau du cryo skid, nous gérons l'hydrogène", a déclaré Mosedale.

«C'est une opération de chargement sous pression, donc nous la poussons vers le haut en utilisant la pression du réservoir de stockage, puis nous contrôlons le débit entre la pression au niveau du réservoir de stockage et les vannes à position variable que nous avons en contrôlant le débit là-bas au niveau des cryo-skids entre le noyau Stage et étage supérieur. "

Comme pour la validation des systèmes de chargement de propergol au Stennis Space Center qui seront utilisés pour le test Core Stage Green Run prévu pour l'année prochaine, un équipement de test supplémentaire a été mis en place pour ISVV 17 pour tenir compte du manque de véhicule. "Nous devions avoir un équipement de test spécial parce que nous n'avions pas le véhicule de vol", a déclaré Mosedale. «Au stade principal, nous avions installé des brides aveugles temporaires sur la ligne de remplissage et de vidange LO2, les flexibles et les flexibles de la ligne de purge du moteur à l'interface de la plaque TSM (Tail Service Mast).»

«Et puis pour l'étage supérieur LO2, nous avons fait installer des brides aveugles temporaires sur le tuyau flexible ombilical de l'étage supérieur.»

«Pour le type côté hydrogène d'une configuration similaire, nous avions un outil de redressement qui a été installé dans ce que nous appelons la« baignoire »TSM, qui est essentiellement une sorte de bas de la TSM et cet outil de redressement était essentiellement un tuyau flexible jumper qui nous a permis pour passer de la ligne de remplissage et de vidange du LH2 à la ligne de purge du moteur, cela nous a permis d'avoir cette configuration de chemin d'écoulement pour ce test », a ajouté Mosedale. "De même pour l'étage supérieur LH2, nous avions une bride aveugle qui a été installée sur ce tuyau flexible LH2."

Crédit: NASA / Ben Smegelsky.

(Légende photo: vue du 8 novembre depuis le pont ML / niveau zéro des deux ombilicaux du mât de queue (TSMU) avec leurs bras ombilicaux étendus pour les tests ISVV 17. Le LO2 TSMU est à droite (au premier plan), LH2 TSMU gauche (arrière-plan), correspondant à la disposition des sphères de stockage dans le pad infield (LO2 nord-ouest, LH2 nord-est). Les plaques ombilicales côté sol ne faisaient pas partie de la configuration de ces tests sans véhicule en place.)

Bien qu'il n'y ait pas de véhicule empilé sur le lanceur mobile, Mosedale a noté qu'ils avaient testé la séquence d'écoulement globale du propulseur. "Du point de vue du séquençage, nous avons fait cela comme nous le ferions le jour du lancement, du refroidissement, du remplissage lent, du remplissage rapide, de la garniture, de la reconstitution", a-t-il déclaré.

«Les débits ne sont pas les mêmes que ceux que nous aurons contre le véhicule, nous ne nous sommes donc pas nécessairement arrêtés à chaque phase pendant la même durée que nous le ferions le jour de la robe mouillée ou du lancement, mais nous avons absolument suivi les séquences du côté LOX. et les différentes vitesses de pompe pendant que nous travaillions à travers l'opération de remplissage et du côté hydrogène, la pression du réservoir de stockage et la configuration de la vanne pendant que nous travaillions à travers les différentes phases de chargement. »

Les outils de redressement ont permis à la NASA et à Jacobs de tester les voies d'écoulement qui seront utilisées pour remplir le véhicule puis le garder rempli. Pour ce véhicule, le propulseur cryogénique est stocké près de son point d'ébullition; comme une partie de ce propulseur se dissipe et devient gazeux, il est évacué du véhicule.

«Du côté LO2, notre chemin d'écoulement provenait de la sphère LO2 que nous pompons à travers le ML», a expliqué Mosedale. «Pour Core Stage, nous passons par la valve de remplissage LO2 sur le patin Core Stage, puis nous sortons de la valve de ventilation TSMU, puis dans le bassin de vidange LO2.»

«De même pour l'étage supérieur LO2, le flux montait de la tour jusqu'à la vanne de remplissage de l'étage supérieur, puis sortait de la vanne de vidange et se dirigeait vers le bassin de vidange. Du côté de l'hydrogène, nous sommes allés de la sphère jusqu'à la vanne de dérapage Core Stage sur le ML à travers cet outil de retournement que j'ai décrit dans la baignoire, puis vers les lignes de purge du moteur, puis vers le séparateur de liquide, puis vers la cheminée de torche, puis encore une fois pour l'étage supérieur très similaire en haut de la tour aux vannes de dérapage de l'étage supérieur, puis de retour hors des vannes de vidange et vers le bas pour le séparateur et à la torche. "

Crédit: NASA / Ben Smegelsky.

(Légende de la photo: la torchère utilisée pour consommer de l'hydrogène en toute sécurité du liquide au gaz pendant le processus de ravitaillement peut être vue à gauche du château d'eau du Pad 39B. En plus de l'évaporation de l'hydrogène qui est évacuée du haut de les réservoirs de propergol des étages liquides SLS, une partie du LH2 utilisé pour le conditionnement de l'équipement du moteur, sort également du véhicule. Un séparateur d'hydrogène liquide, qui est masqué sur cette image à gauche de la base de la torchère, fournit un emplacement de retenue temporaire le liquide «purge du moteur» à bouillir avant d'être également évacué vers la torchère.)

«À l'exception de la présence des plaques ombilicales que nous n'avions pas, nous avons testé le système essentiellement de bout en bout», a-t-il déclaré.

En plus de remplir les réservoirs de propergol, une plus petite quantité des deux produits est acheminée à travers l'équipement du moteur et les conduites d'alimentation et au stade de les conditionner pour l'allumage et le fonctionnement de la scène principale. Contrairement à la navette, où la purge du moteur LH2 a été recirculée dans le réservoir externe, les deux produits sortent de la phase principale.

La purge du moteur RS-25 LH2 a nécessité l'ajout d'un réservoir de séparateur d'hydrogène entre le ML et la torchère de la rampe de lancement pour s'assurer que le liquide peut se dilater en gaz avant d'atteindre la torchère pour être brûlé en toute sécurité.

"Nous dimensionnons le séparateur pour suivre ce que nous pensons être le débit maximum sortant du système de purge avec une certaine marge", a noté Mosedale. «Avec les débits que nous avions avec l'outil de redressement installé et la configuration, je ne pense pas que nous étions aux débits que nous verrons le jour du lancement, mais nous avons certainement obtenu du liquide dans le séparateur et nous regardions à l'arrière la pression qu'il a causée sur le système, ce qui était conforme à nos attentes, puis les taux d'ébullition.


Le véhicule étant empilé sur le ML, l'autre voie d'écoulement consisterait à vidanger les étages SLS à carburant liquide après une tentative de lancement frottée ou un test de réservoir tel que la répétition sur piste humide (WDR) qui est prévue dans le cadre des préparatifs de lancement d'Artemis 1.

"La trajectoire d'écoulement est essentiellement la même que celle qui allait vers le véhicule juste en sens inverse lorsque nous le repoussons hors du véhicule", a déclaré Mosedale. «Nous n'avons pas pu tester cela dans cette configuration, mais certainement au fur et à mesure que nous parcourons nos simulations de charge cryogénique et lancons des simulations de compte à rebours qui feront partie de ces démonstrations, nous le ferons donc contre les modèles et les émulateurs.»

En plus des écoulements propulsifs eux-mêmes, d'autres systèmes intégrés à une opération de charge sûre ont été testés.

«Pour ce test, ce sont vraiment les systèmes qui supportent directement les cryos, donc pour le test de l'hydrogène, le gaz dangereux (détection de gaz dangereux) était évidemment un gros problème, les détecteurs de fuite et d'incendie que nous avons dans toute la tuyauterie depuis la zone de stockage tous le chemin à travers le ML », a noté Mosedale. «Ce système a bien fonctionné pour nous.»

«D'autres sous-systèmes que nous avions [supportés], la puissance au sol en faisaient partie. Nous avions des ingénieurs pour nous aider en cas de problème d'alimentation ou quelque chose du genre et nous devons passer aux batteries. »

"Nous utilisons beaucoup de GN2 (azote gazeux) et d'hélium pendant le test, donc c'était un bon test de nos systèmes pneumatiques qui le supportent", a-t-il ajouté. «Et puis, bien sûr, notre système de commandement et de contrôle; pour les cryo, ce sont les mêmes consoles sur lesquelles ils seront assis le jour du lancement, donc de ce point de vue [c'était] un autre bon test de notre système de commandement et de contrôle. »

Les systèmes pneumatiques complètent le système de détection des gaz dangereux, qui comprend des capteurs à la recherche de fuites sur et hors du véhicule. L'hélium et l'azote gazeux sont utilisés pour atténuer l'inflammabilité de toute fuite potentielle. Une purge des gaz est maintenue dans les zones fermées.

"L'azote que nous utilisons pour les purges des boîtiers électriques et des choses comme ça", a déclaré Mosedale. «Et puis du côté LOX pour purger les lignes; nous utilisons de l'hélium côté hydrogène pour purger ces lignes. »

Un des patins à oxygène liquide du lanceur mobile. Crédit: NASA / Ben Smegelsky.

Bien que basé en grande partie sur les moteurs de fusée de la navette spatiale, le SLS est une fusée plus grande que la navette, avec un étage supérieur ICPS intégré. En plus du propulseur s'écoulant dans les ombilicaux du mât de service de queue (TSMU) au bas de la phase de base, les lignes passent bien le long de la tour du ML jusqu'au bras oscillant qui se connecte à l'ICPS pour le remplissage et la vidange.

"C'est certainement plus complexe pour nous [maintenant]", a déclaré Mosedale. «Pendant les jours de la navette, nous n'avions qu'un seul réservoir, donc le séquençage du flux entre LOX et l'hydrogène, puis entre le Core Stage et le stage supérieur est quelque chose de nouveau pour nous.»

«Nous avons démontré cette séquence spécifique au fur et à mesure que nous passons par les différentes phases de la phase principale, puis que nous nous réapprovisionnons là-bas et que nous entrons ensuite dans la phase supérieure, la même chose là-bas et nous avons parcouru cette séquence de chargement jusqu'au point où nous avions tous les deux étapes de la configuration de reconstitution comme nous le ferions à mesure que nous approchons du nombre de terminaux.

"Je ne pense pas pouvoir approfondir les détails du point de vue du contrôle des exportations, mais nous commençons par Core Stage LOX", a-t-il ajouté. «Nous devons retarder le début du Core Stage LH2 pour y satisfaire certaines contraintes thermiques, donc celles-ci sont définitivement liées.»

"Pour chacun des produits, nous entrons dans la reconstitution sur la phase principale avant de commencer le flux pour la phase supérieure."

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