Pod koniec maja siedzieliśmy podekscytowani oglądając świetnie wyreżyserowaną transmisję ze startu pierwszego prywatnego załogowego transportu na Międzynarodową Stację Kosmiczną. 16 minut przed startem misję odwołano. XXI wiek, ważąca setki ton rakieta, a przeszkadza jej burza 30km dalej? O tym, dlaczego pogoda jest tak ważna przy starcie – 83 odcinek podkastu Świat w trzy minuty.
W internecie można znaleźć obrazek przedstawiający przygotowaną do startu rakietę na kosmodromie Bajkonur. Ciemna noc, śnieg – ewidentnie warunki nie na spacer. Mimo to prace trwają. Podpis: “pogoda przeszkadza? potrzymaj mój kieliszek…” Samoloty startują, gdy zachmurzone niebo, a 5 km dalej burza. Tymczasem co kilka startów rakiet słyszymy – start przełożony z powodu złej pogody.
Standardy NASA mówią: w czasie startu nie może padać, wiatry nie mogą przekraczać 33 km/h od strony kontynentu i 62 km/h z innych kierunków, temperatura nie może spaść poniżej 9 stopni Celsjusza, a chmury muszą być co najmniej 1800 metrów nad Ziemią. Dodatkowo, w odległości 10 mil od trasy lotu w ciągu 30 minut poprzedzających start nie może być burz ani wyładowań atmosferycznych. W przypadku promów kosmicznych był też warunek, by temperatury nie spadły poniżej 5 stopni w ciągu doby poprzedzającej start.
Po co i dlaczego?
Odpowiedź, jak zwykle w lotnictwie brzmi – dla bezpieczeństwa. A konkretnie?
Po kolei.
Deszcz. W czym pojazdowi, który ma przelecieć na inną planetę, przeszkadza deszcz? Ano w tym, że wodzie zdarza się zamarznąć. Co nie jest najzdrowsze dla konstrukcji. Z tego samego powodu przelatywanie rakietą przez grube warstwy chmur nie jest najlepszym z pomysłów.
Wiatr. Problem z wiatrem jest dwojaki. Jednym problemem jest silny wiatr – i to wydaje się oczywiste. Drugim – zjawisko znane jako uskok wiatru. To w dużym uproszczeniu sytuacja, gdy na stosunkowo niewielkim dystansie wiatr znacznie zmienia prędkość, czasem też kierunek – zarówno w pionie, jak i poziomie. Wiatr utrudnia i tak dość skomplikowane technicznie utrzymanie rakiety na właściwym kursie, a także może zepchnąć startującą rakietę na wyrzutnię lub utrudnić ewentualną akcję ratunkową. W przypadku nowych, powracających na ziemię rakiet Space-X, silny wiatr uniemożliwia bezpieczne lądowanie pierwszego stopnia rakiety.
Burza. A konkretnie chmury burzowe. Jest to chyba najniebezpieczniejszy dla lotnictwa rodzaj chmur. W ich wnętrzu występują jednocześnie bardzo silne prądy wznoszące i opadające – tak mocne, że potrafią zniszczyć samolot, który w nie wleci. Z tego powodu zarówno samoloty, jak i rakiety, omijają je szerokim łukiem.
Burza. A konkretnie pioruny. Pierwsza odpowiedź, która przychodzi na myśl, jest taka: rakieta to tak naprawdę gigantyczna rura wypełniona łatwopalną substancją, z małą dziurką wylotową na dole, i ze statkiem kosmicznym gdzieś hen, na górze. Uderzenie pioruna może spowodować gigantyczną eksplozję. Na szczęście ta myśl nie sprawdza się w praktyce.
Piorun może spowodować zupełnie inne problemy, o czym przekonała się załoga misji Apollo 12. Niespełna minutę po włączeniu zapłonu ich rakiety, piorun trafił w nią dwukrotnie. Pierwszy piorun przerwał na chwilę komunikację i doprowadził instrumenty pokładowe do stanu… dość migotliwego. Drugi – wyłączył system nawigacyjny rakiety. Na szczęście reset systemu i jego późniejsza kalibracja na orbicie naszej planety pomogły. Od tego czasu Amerykanie zwracają uwagę na ryzyko piorunów. Rosjanom bezpośrednie trafienie zdarzyło się stosunkowo niedawno, w maju 2019 roku, podczas wynoszenia jednego z satelitów Glonass w kosmos. Na szczęście i ta misja zakończyła się sukcesem.
Co ciekawe, rakiety – ze względu na swoją wysokość oraz masę zjonizowanego powietrza zostawianego za sobą – są gigantycznym przyciągaczem piorunów. Ale to temat na zdecydowanie dłuższe trzy minuty.
A o co chodzi z niskimi temperaturami w przypadku promów kosmicznych? To pokłosie katastrofy Challengera, którą spowodowała zamarznięta przed startem uszczelka.
Floryda jest tym miejscem, gdzie latem burza przechodzi prawie codziennie. Mimo to co jakiś czas udaje się bezpiecznie wystartować również w tamtym rejonie świata. Więc jeśli będziecie mieli okazję, warto tam pojechać. Może się uda uczestniczyć w tym niesamowitym wydarzeniu, jakim wciąż jest start misji kosmicznej?
Dodatkowe informacje:
- Launch commit criteria (Wikipedia)
- NASA’s Apollo 12 Was Struck By Lightning Right After Launch
- Weather Factors Affecting Rocket Operations: A Review and Case History – Kingwell, Shimizu, Narita, Kawabata and Shimizu, 1991.
Ciekawy komentarz z Facebooka
Jacek Konieczny dopisał ciekawe uzupełnienie:
„Warto zwrócić uwagę na to, że te wytyczne dotyczące pogody to nie są 'ogólne zalecenia NASA’, ale warunki startu dla konkretnej rakiety.
Rakiety Soyuz mogą startować w dużo trudniejszych warunkach niż Falcon 9 nie tylko dlatego, że Rosjanie są badziej szaleni, ale także ze względu na różnice konstrukcyjne. Np. Falcon 9 jest sporo dłuższy i węższy niż Soyuz, więc dużo bardziej podatny dla wspomniany uskok wiatru. Do tego pierwszy stopień Falcona zwykle ma wrócić na ziemię, więc istotna jest nie tylko pogoda w miejscu startu, ale i w miejscu lądowania.
A czemu SpaceX nie buduje rakiet tak solidnie jak Rosjanie? Bo to jest zawsze coś za coś. I możliwość lądowania pierwszego stopnia i możliwość przewożenia rakiet ciężarówkami przez całe Stany, i zastosowane paliwo, i cała masa innych czynników wymusiły takie, a nie inne rozwiązania. Falcon 9 jest dzięki temu dużo tańszy i nieco 'silniejszy’ od Soyuzów, ale też bardziej wrażliwy na warunki pogodowe.
Za to Starship wraz z pierwszym stopniem Super-Heavy, kolejna rakieta SpaceX, ma szansę być dużo bardziej odporny na warunki atmosferyczne niż nawet Soyuz.”
