Когато си представяте изстрелване на ракета, най-вероятно в съзнанието ви изплуват гигантски пламъци и гъст дим, които се разпростират около стартовата площадка, докато двигателите изпращат хиляди тонове метал в открития космос. Това, което малцина знаят, е че броени секунди преди политането под ракетата се излива истински воден водопад. В този критичен момент NASA пуска до 1,7 милиона литра вода (около 450 000 галона), което се равнява на приблизително две трети от обема на плувен басейн с олимпийски размери.
Тази огромна водна маса е напълно необходима, защото шумът при излитане е невъобразимо силен. При запалването на двигателите се образува звукова вълна със сила над 200 децибела, което е много по-шумно от излитащ реактивен самолет или силен гръм. Заедно с отделяната висока температура, самият звук притежава достатъчна енергия да повреди чувствителната електроника или дори да разкъса части от самата ракета. Поради тази причина NASA създава специалната си система за потискане на звука, която залива площадките с вода, за да абсорбира опасните звукови вълни преди те да причинят щети.
Изстрелванията са изключително скъпи, но тази водна система е от жизненоважно значение за безопасността на мисията. С увеличаването на размера, мощността и шума на съвременните ракети, инженерите постоянно модернизират системата. Това се вижда при тестовете на лунната програма Artemis и ракетата Space Launch System (SLS), където водният щит осигурява оцеляването на техниката през първите няколко критични секунди.
Как работи системата за потискане на звука на NASA
Само секунди преди запалването на двигателите, огромни количества вода се освобождават от издигнати кули и закриват основата на ракетата. При тестовете на ракетата Space Launch System (SLS) цялото количество от 1,7 милиона литра вода се излива за по-малко от една минута.
Когато горещите газове от изгарящото гориво се сблъскат с водната струя, водата моментално се изпарява и създава гъст облак от пара, който покрива цялата стартова площадка. Това изпарение абсорбира звуковата енергия и намалява шума до около 140 децибела. Вредата от 140 децибела все още е опасна за човешкия слух и се равнява на стоящ наблизо реактивен двигател, но вече е напълно безопасна за конструкцията на ракетата.
Освен потискане на звуковите вълни, водният поток решава и друг критичен проблем — той се справя с екстремните температури. По време на излитане ракетните ускорители изгарят гориво с невероятна скорост, която превишава над 2 милиона пъти разхода на обикновен автомобил.
Възникващата температура може да достигне над 3 316 °C (около 6 000 градуса по Фаренхайт) и да се задържи на площадката за дълго време. Без водната защита тази топлина би могла да предизвика пагубни пожари или да деформира важните стоманени и бетонни съоръжения на площадката. Водната система предпазва стартовото оборудване от разтапяне и позволява съоръженията да се използват многократно.
Науката зад водната завеса: Ударни вълни и акустична енергияВодната система на NASA, официално известна като система за защита от свръхналягане при запалване и потискане на акустичната енергия, работи основно чрез гравитация. До стартовата площадка 39B в космическия център „Кенеди“ се издига водна кула с височина около 88 метра, която изпраща водата под високо налягане без необходимост от сложни помпи, които биха могли да дефектират в последния момент.
Системата се справя с две отделни опасни явления:
Свръхналягане при запалване: В момента, в който ракетните двигатели се запалят, се създава бърза ударна вълна с високо налягане. Ако не бъде спряна, тази вълна може да се отбие от стартовата площадка и да се върне обратно, увреждайки ракетата. Водата омекотява и абсорбира този първоначален удар. Акустична енергия: Непрекъснатият шум от излизащите с висока скорост газове създава вибрации. Водните капки се сблъскват със звуковите вълни и превръщат акустичната енергия в топлинна енергия, караща водната струя да се превръща в пара.След приключване на изстрелването останалата вода се събира в специално изградени резервоари за пречистване, за да се предотврати замърсяване на околната среда с остатъци от изгорели химикали.
Водната завеса остава един от най-простите, но изключително ефективни инженерни механизми, благодарение на които най-важните спътници, космически кораби и изследователски мисии успяват безопасно да започнат своя път към Космоса.