Po intensywnym czteromiesięcznym badaniu, dlaczego rakieta SpaceX Falcon 9 eksplodowała bez ostrzeżenia na platformie startowej we wrześniu zeszłego roku, firma ogłosiła dziś prawdopodobne przyczyny awarii, a także plany szybkiego wznowienia lotów już w najbliższą niedzielę, 8 stycznia , z ich kompleksu startowego w Kalifornii - przenoszącego lukratywną komercyjną ładowność 10 zaawansowanych mobilnych satelitów przekaźnikowych na orbitę dla Iridium Communications.
„Kierowanie powrotu do lotu z Vandenberg dzięki premierze @IridiumComm NEXT 8 stycznia”, SpaceX ogłosił na swojej stronie internetowej w poniedziałek, 2 stycznia 2017 r.
„Nasza data jest teraz publiczna. W następną niedzielę rano, 8 stycznia o 10:28:07 pst. Iridium NEXT wprowadza na rynek 1 leci! ” Matt Desch, dyrektor generalny Iridium Communications, szybko potwierdzony dzisiaj przez tweeta, 2 stycznia.
SpaceX radził sobie z daleko idącym i znanym na całym świecie skutkiem katastroficznej eksplozji wyrzutni, która wypatrzyła Falcona 9 i jego kosztowną 200-milionową amerykańską ładunek Amos-6 na Florydzie bez ostrzeżenia podczas rutynowego testu tankowania przed lotem 1 września, 2016, na pad 40 na stacji lotniczej Cape Canaveral.
Po wypadku z 1 września na pad 40, SpaceX zainicjowało wspólne dochodzenie w celu ustalenia podstawowej przyczyny z FAA, NASA, siłami powietrznymi USA i ekspertami branżowymi, którzy „metodycznie pracowali przez rozległe drzewo błędów w celu zbadania wszystkich prawdopodobnych przyczyn. ”
„Ściśle współpracujemy z NASA, FAA [Federal Aviation Administration] i naszymi klientami komercyjnymi, aby to zrozumieć” - powiedział Elon Musk, CEO SpaceX.
Według „analizy drzewa błędów” anomalia z 1 września została zidentyfikowana jako awaria jednego z trzech gazowych zbiorników helowych znajdujących się wewnątrz drugiego etapu zbiornika ciekłego tlenu (LOX) rakiety Falcon 9, zgodnie z oświadczeniem wydanym przez SpaceX dziś, które dostarczyły niektóre, ale niewiele szczegółów technicznych.
Awaria najwidoczniej powstała w punkcie, w którym zbiornik helu „zapina się” i gromadzi tlen - „prowadząc do zapłonu” wysoce łatwopalnego ciekłego propelenta w drugim etapie.
Zbiorniki helu - znane również jako kompozytowe owijane zbiorniki ciśnieniowe (COPV) - są używane w obu etapach Falcon 9 do przechowywania zimnego helu, który służy do utrzymania ciśnienia w zbiorniku.
„Zespół badawczy ds. Wypadków pracował systematycznie poprzez szeroko zakrojoną analizę drzewa błędów i stwierdził, że jeden z trzech kompozytowych owijanych zbiorników ciśnieniowych (COPV) w zbiorniku drugiego etapu ciekłego tlenu (LOX) zawiódł”.
„Każdy COPV składa się z aluminiowej wkładki wewnętrznej z owijką węglową.”
„W szczególności zespół dochodzeniowy doszedł do wniosku, że awaria była prawdopodobnie spowodowana nagromadzeniem tlenu między wkładką COPV a owijką w pustce lub klamrze w wkładce, co prowadzi do zapłonu i późniejszej awarii COPV”.
SpaceX mówi, że badacze zidentyfikowali „nagromadzenie się super-schłodzonego LOX lub SOX w sprzączkach pod owijką” jako „wiarygodne przyczyny awarii COPV”.
Najwyraźniej super schłodzony LOX lub SOX może gromadzić się w sprzączkach i reagować z włóknami węglowymi w owinięciu - które działają jak źródło zapłonu.
W ramach najnowszej aktualizacji Falcona 9 SpaceX zmienił procedurę tankowania, aby uwzględnić użycie zagęszczonego tlenu - lub tlenu superchłodzonego - w celu załadowania większej ilości paliwa do tej samej objętości, w niższej temperaturze około minus 340 stopni Fahrenheita dla SOX vs. około minus 298 stopni Fahrenheita dla LOX.
W gruncie rzeczy SpaceX dostaje więcej galonów superchłodzonego tlenu do tej samej objętości zbiornika ze względu na większą gęstość - i nie musi zmieniać wymiarów rakiety.
Ta zmiana temperatury umożliwia Falconowi 9 uruchomienie większych ładunków.
Jednak efektem ubocznym procesu chłodzenia jest to, że tlen jest teraz bardzo bliski swojej temperaturze krzepnięcia - z potencjałem częściowego zestalenia się, zamiast być całkowicie płynną cieczą. Następnie powstałe tarcie z włóknami węglowymi może spowodować zapłon zgromadzonego tlenu, czego skutkiem jest natychmiastowa kula ognia i zniszczenie rakiety - jak to miało miejsce w przypadku Falcon 9 i Amos-6 na podkładce 40 1 września 2016 r.
„Śledczy doszli do wniosku, że super schłodzony LOX może gromadzić się w tych sprzączkach pod owijką. Pod ciśnieniem, tlen zgromadzony w tej sprzączce może zostać uwięziony; z kolei zerwanie włókien lub tarcie może spowodować zapłon tlenu w owijce, powodując awarię COPV. ”
Bardzo niepokojący dla tego autora jest fakt, że warunki obciążenia helem są potwierdzone na tak niskim poziomie, że mogą faktycznie zamrozić ciekły tlen do postaci stałej. Dlatego nie może swobodnie płynąć i znacznie zwiększa szanse na „zapłon cierny”.
Ta sama rakieta Falcon 9 zostanie wykorzystana do wystrzelenia naszych astronautów na ISS w 2018 r. - siedzącego wewnątrz Smoka Załogi na szczycie zbiornika helu skąpanego w super schłodzonym LOX.
„Badacze ustalili, że temperatura obciążenia helu była wystarczająco niska, aby wytworzyć tlen stały (SOX), co pogarsza możliwość uwięzienia tlenu, a także prawdopodobieństwo zapłonu ciernego”.
SpaceX mówi, że zajmą się przyczynami nieszczęścia poprzez połączenie krótko- i długoterminowych „działań naprawczych”.
„Działania naprawcze dotyczą wszystkich wiarygodnych przyczyn i koncentrują się na zmianach, które unikają warunków, które doprowadziły do tych wiarygodnych przyczyn”.
Krótkoterminowe poprawki obejmują prostsze zmiany w konfiguracji COPV i modyfikację warunków ładowania helu.
„W krótkim okresie wymaga to zmiany konfiguracji COPV, aby umożliwić ładowanie helu o wyższej temperaturze, a także przywrócenia operacji ładowania helu do poprzedniej konfiguracji sprawdzonej w locie, opartej na operacjach zastosowanych w ponad 700 udanych ładunkach COPV”.
Tak więc okaże się, czy SpaceX będzie kontynuować stosowanie zagęszczonego tlenu, czy też nie w najbliższym czasie.
Długoterminowe poprawki obejmują zmianę samego sprzętu COPV i jego wdrożenie zajmie więcej czasu. Prawdopodobnie będą również bardziej skuteczne - ale tylko czas pokaże.
„W dłuższej perspektywie SpaceX wprowadzi zmiany projektowe w COPV, aby całkowicie zapobiec sprzączkom, co pozwoli na szybsze ładowanie”.
Odlot SpaceX Falcon 9 z ładunkiem 10 identycznych satelitów komunikacyjnych IridiumNEXT nowej generacji odbędzie się z Space Launch Complex 4E w bazie sił powietrznych Vandenberg w Kalifornii - przy założeniu, że wymagana zgoda zostanie po raz pierwszy wydana przez Federalną Administrację Lotniczą (FAA).
Uruchomienie Falcon 9 nie nastąpi, dopóki FAA nie wyda „GO”.
Ponadto, w oczekiwaniu na ogłoszenie docelowej daty premiery „Return to Flight”, technicy już przetworzyli rakietę Falcon 9 do startu „Return to Flight” za pomocą awangardy floty mobilnych satelitów IridiumNEXT do przekazywania głosu i danych dla Iridium Communications - jak pisałem w zeszłym tygodniu w mojej historii - a następnie tweetował Matt I Desium, dyrektor generalny Iridium, mówiąc: „Niezłe podsumowanie”.
W ubiegłym tygodniu pierwsze dziesięć mobilnych satelitów IridiumNEXT do przesyłania głosu i transmisji danych zostało zatankowanych, ułożonych w stos i schowanych w stożku nosowym rakiety Falcon 9 oznaczonej jako wyrzutnia kosmiczna „Return to Flight”, aby umożliwić jak najszybszy start po zatwierdzeniu otrzymuje od FAA.
„Iridium jest zadowolone z ogłoszenia SpaceX o wynikach anomalii z 1 września zidentyfikowanego przez ich zespół dochodzeniowy w sprawie wypadków oraz ich planów związanych z powrotem do lotu 8 stycznia z pierwszą premierą Iridium NEXT” Iridium Communications powiedział dziś na swojej stronie internetowej, 2 stycznia
Kolejnym kamieniem milowym, na który należy zwrócić uwagę, jest statyczny test przeciwpożarowy silnika pierwszego etapu, który SpaceX rutynowo przeprowadza na kilka dni przed premierą. To dokładnie ten sam test typu, w którym Falcon 9 wybuchł na Florydzie około pięciu minut przed krótkim zapłonem silnika Merlin 1D, aby potwierdzić gotowość do premiery, która została zaplanowana na 2 dni później.
Misja Iridium 1 jest pierwszym z siedmiu planowanych startów Falcon 9 - łącznie 70 satelitów.
„Iridium zastępuje istniejącą konstelację, wysyłając 70 satelitów Iridium NEXT w kosmos na rakiecie SpaceX Falcon 9 w 7 różnych startach”, mówi Iridium.
Celem tej prywatnie zakontraktowanej misji jest dostarczenie pierwszych 10 satelitów Iridium NEXT na orbitę nisko-ziemską, aby zainaugurować nową konstelację satelitów przeznaczonych do mobilnego przesyłania głosu i danych.
Iridium planuje ostatecznie wystrzelić konstelację 81 satelitów Iridium NEXT na orbitę nisko-ziemską.
„Przynajmniej 70 z nich zostanie uruchomionych przez SpaceX”, zgodnie z umową Iridium z SpaceX.
Tymczasem podkładka 40, która została poważnie uszkodzona podczas wybuchu 1 września, jest poddawana rozległym naprawom i renowacjom, aby przywrócić ją do trybu online.
Nie wiadomo, kiedy pad 40 będzie w stanie wznowić uruchamianie Falcon 9.
Tymczasem SpaceX planuje początkowo wznowić start z kosmicznego wybrzeża Florydy w Kennedy Space Center (KSC) z padu 39A, byłego wahadłowca, który SpaceX wynajął od NASA.
Premiery Commercial SpaceX na KSC mogą rozpocząć się od pada 39A na początku 2017 roku - po zakończeniu modyfikacji Falcon 9.
Katastrofa 1 września była drugą awarią Falcona 9 w ciągu 15 miesięcy i podważyła ogólną niezawodność rakiet. Oba incydenty dotyczyły systemu helu drugiego etapu, ale SpaceX utrzymuje, że nie są one ze sobą powiązane.
Pierwsza awaria Falcona 9 polegała na katastrofalnej eksplozji w powietrzu w drugim etapie około dwóch i pół minuty po starcie, podczas startu zaopatrzenia Dragon CRS-7 dla NASA na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej 28 czerwca 2015 r. - i jest tego świadkiem autor. Wypadek został przypisany do nieudanej rozpórki trzymającej zbiornik helu wewnątrz zbiornika ciekłego tlenu. Czołg helu wyparował i ostatecznie zepsuł drugi etap, ponieważ pierwszy etap wciąż strzelał, powodując całkowitą utratę rakiety i ładunku.
Bądź na bieżąco z aktualnościami Kena na temat nauki o Ziemi i planetach oraz nowymi lotami kosmicznymi.
