Vyšetřování je u konce, SpaceX se vrací do služby

V minulých měsících měli odborníci ze SpaceX, ale i z federálního leteckého úřadu FAA (Federal Aviation Administration), amerického letectva USAF, státní agentury NASA a národního ústavu pro bezpečnost provozu NTSB (National Transportation Safety Board) plné ruce práce s komplexním vyšetřováním nehody rakety Falcon 9 z 1. září, ke které došlo na rampě SLC-40 na floridském mysu Canaveral. Výsledkem vyšetřování byl dokument, který nyní schválila FAA, což je klíčové pro návrat SpaceX do služby.

Vyšetřovatelé měli k dispozici více než 3000 kanálů videa a telemetrie. Nejdůležitější fáze ale byla velmi krátká – pouhých 93 milisekund uplynulo od prvních anomálních dat do zničení druhého stupně, po kterém následovala destrukce celé rakety. Jelikož k nehodě došlo na zemi, mohli vyšetřovatelé využít i dat z odpojitelných ramen, která spojují raketu s rampou, ale měli k dispozici i detailní záznamy kamer a fyzické úlomky. Pro ověření vyšetřovacích pokroků se v sídle firmy v Hawthorne i na texaské základně McGregor uskutečnila celá řada testů.

Nádrže COPV.

Nádrže COPV.
Zdroj: https://www.nasaspaceflight.com/

Speciální tým důkladně a systematicky prošel celou vyšetřovací strukturu a došlo k názoru, že chyba byla v jedné ze tří nádob COPV, které se nachází v kyslíkové nádrži horního stupně. Konkrétně se ukázalo, že na této jedné nádrži došlo k nahromadění kyslíku ve volném prostoru, nebo prohlubni mezi její stěnou a kompozitním ovinutím. To vedlo k zapálení a následnému zničení této COPV.

Každý stupeň Falconu 9  používá nádrže COPV k uchovávání natlakovaného plynného helia, které se následně využívá na tlakování nádrží. Každá nádoba COPV je tvořena vnitřní hliníkovou vrstvou a ovinutím z uhlíkového kompozitu. Zachráněné nádoby měly na svých vnitřních stěnách z vnějšku vytlačené prohlubně. Ačkoliv se ukázalo, že tyto protlačeniny nemohou zničit nádobu COPV, vyšetřovatelé zjistili, že silně podchlazený kapalný kyslík může zatéci do těchto prohlubní pod kompozitním ovinutím. Toto ovinutí je totiž pro kapalný kyslík propustné – není tedy problém, aby zatekl až k vnitřní stěně z hliníku. Při tlakování heliových nádrží je tento zateklý kyslík uvězněný a v tu chvíli je zaděláno na problém – zvýšení tlaku v nahromaděném kyslíku může způsobit praskání vláken, nebo jejich pohyb, při kterém vzniká tření. Tyto pohyby mohou být dostatečným impulsem k zapálení uhlíku v tomto ovinutí, což způsobí zničení tlakové nádoby COPV.

Vyšetřovatelům se navíc podařilo prokázat, že teplota tankovaného helia byla dost nízká na to, aby vytvořila tuhý kyslík, což ještě výrazně zhoršuje situaci, kdy je v kompozitním ovinutí zachycený kyslík – v tuhé formě se při zvýšení tlaku dostává pryč ještě hůře než v případě kapaliny. Stejně tak roste i pravděpodobnost jeho zapálení vlivem tření namáhaných vláken – byť jen malého.

Destrukce rakety Falcon 9

Destrukce rakety Falcon 9
Zdroj: http://spaceflightnow.com/

Celkem vyšetřovatelé vypracovali hned několik pravděpodobných příčin selhání nádoby COPV, ale všechny příčiny počítaly s nahromaděním podchlazeného kyslíku – ať už tekutého, nebo pevného v prohlubních pod ovinutím. Zároveň se podařilo vypracovat i nápravná řešení, která by měla pokrýt všechny zjištěné scénáře. V krátkodobém časovém horizontu se změní konfigurace nádob COPV, do kterých se bude napouštět teplejší helium. Stejně tak se SpaceX vrátí k osvědčeným postupům tankování helia, s jejichž pomocí bylo úspěšně zalétáno na 700 COPV. V dlouhodobém časovém rámci SpaceX uskuteční změny celého designu COPV, které mají eliminovat možnost promáčklin, což umožní sáhnout k rychlejšímu plnění heliem.

A nyní to nejdůležitější – SpaceX oznámila, že se chce do služby vrátit 8. ledna z rampy SLC-4E na Vandenbergově základně v Kalifornii. Termín startu je podle skupiny SpaceX na Facebooku stanoven na 19:28 našeho času. Zítra, tedy 3. ledna by mělo dojít ke zkušebnímu statickému zážehu devíti motorů Merlin na startovní rampě. Neděle 8. ledna ale zatím neslibuje moc dobré počasí – pravděpodobnost deště je 60 – 70%. Doufejme, že se podmínky v dalších dnech zlepší.

Zdroje informací:
http://www.spacex.com/
https://twitter.com/
https://twitter.com/
https://weather.com/

Zdroje obrázků:
https://twitter.com/NASASpaceflight/status/815884147289948161
https://www.nasaspaceflight.com/wp-content/uploads/2015/07/2015-07-03-223752-350×236.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2016/09/20160901-F9-Sequence.jpg

Vyšetřování je u konce, SpaceX se vrací do služby, 2.5 out of 5 based on 49 ratings
Pin It
(Visited 4 632 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (49 votes cast)
(Visited 4 632 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


53 komentářů ke článku “Vyšetřování je u konce, SpaceX se vrací do služby”

  1. B.boruvka napsal:

    Jo! Konecne!!! 🙂

  2. Pedro napsal:

    Nechci být šťoural, ale nemělo by tam být 93 milisekund? Jinak super zprava

    Pedro

  3. Jaroslav Alois napsal:

    Umístění nádrží s tlakovacím médiem do nádrže s kyslíkem je elegantní, snižuje stavební délku stupně, zkracuje rozvody, atd., ale na druhou stranu umísťuje nádrž do krajně nepřátelského prostředí, které se navíc dosti drasticky mění co do parametrů a to jak během startovních příprav, tak i během vzletu. Každá nádrž se tak stává časovanou bombou zejména pokud se negativně sejdou výrobní tolerance.

    • Tovy napsal:

      Přesně tak. Problém s heliovými nádržemi má snad jen SpaceX (pokud měl i jiný nosič, prosím o doplnění). Jejich systém mi přijde elegantní, ale „moc odvážný“.
      Zároveň se ukázala i nectnost kompozitních nádrží (neplánuje podobné SpaceX i do BFR, kde nosič musí vydržet 1000 startů?).

      Taky mě zajímá jedna věc – dokázala by se i tak zachránit posádka Crew Dragona? Moc času by neměla…

      • Dušan Majer napsal:

        Ty problémy se dají vyřešit. Pak to ponese výhody.

      • Dušan Majer napsal:

        A k Crew Dragonu – dokázal by to. Viz tohle video, které někdo složil v PC – https://www.youtube.com/watch?v=l9kovJ5SyjM

      • Miroslav Pospíšil napsal:

        S COPV měl dlouhodobě problémy i Space Shuttle, téměř po celou dobu svého provozu.

      • Jregent napsal:

        „neplánuje podobné SpaceX i do BFR, kde nosič musí vydržet 1000 startů?“

        BFR nebude mit COPV ani neco podobneho.
        Mel by mit mechanismus, kdy se cast metanu bude vracet a vytlacet metan z nadrze do spalovaci komory.
        Metanovy motor Raptor by mel byt jednosussi, tyto slabiny by nemel mit

        • Miroslav Pospíšil napsal:

          „Metanovy motor Raptor by mel byt jednosussi,…“
          To určitě nebude.
          Raptor je motor s uzavřeným pracovním cyklem a oboustranným (full-flow) stupňovitým spalováním. Z konstrukčního hlediska je to jeden z nejsložitějších raketových motorů.
          https://en.wikipedia.org/wiki/Raptor_(rocket_engine_family)#Design

        • Tovy napsal:

          Šlo mi hlavně o to poškozování kompozitní nádrže obecně. Máte pravdu, bude to jiná situace (palivo, jiný systém tlakování), ale k degradaci povrchu při tolika startech může taky dojít (nízké teploty, změny teplot + vibrace. Uhlíkový kompozit je prevít).

          Jinak děkuji za odpovědi – o problémech s COPV u raketoplánu jsem nevěděl – i Dušanovi za video 🙂

        • Dušan Majer napsal:

          Jenže v době, kdy začne létat BFR tak už budou tyhle dětské nemoci vychytané.

          Video – rádo se stalo. 😉

        • Vojta napsal:

          Pozor na to, BFR má mít z uhlíkového kompozitu celou kyslíkovou nádrž (metanovou taky, ale ta nebude tak kritická). Sice tam nebude takový tlak, ale přece jen bude potřeba vychytat všechny mouchy.

        • Štěpán napsal:

          To Vojta-právě proto vznikla třeba COPV nádrž na kapalný kylík, na které se zkouší, jak bude pracovat s kapalným kyslíkem atd. Času na vychytání mají dost.Vyšel o tom i článek na kosmonautixu.

    • VM napsal:

      Umístit palivo – uhlíkový kompozit – do nádrže s kapalným kyslíkem by mi přišlo samo o sobě dost divoké. Ale pokud se navíc to zvládne zapálit třením nebo vibrací i při teplotách, kdy kyslík tuhne, tak mi to přijde doslova jako časovaná bomba.

    • Vojta napsal:

      Héliové nádrže uvnitř kyslíkových jsou u takto velkých raket v podstatě nutnost. Tak malá nádrž by se jinak rychle ohřála, což by zvýšilo tlak nad únosnou mez a tlakování kyslíkové nádrže teplým héliem není zrovna vhodné – jak chladne, musí se rychle doplňovat a není to dobře řiditelné. Nehledě na velikost takových nádrží. Nejde o žádnou novinku od SpaceX, podobně to je/bylo řešené i u jiných raket, třeba i u Saturnu 5, i když tam asi byly komplet z nějaké titanové slitiny.
      Problém je s technologií uhlíkových kompozitů (v prostředí kapalného kyslíku by po zapálení hořel i diamant) a rychlého plnění – jak jsem pochopil, plní kapalným héliem, aby to šlo rychleji a s menšími tlaky na ventilech, ale kyslík z druhé strany nádrže pak může namrzat. S velkými kyslíkovými nádržemi z kompozitu na BFR by mohli mít také nepříjemnosti. Snad do té doby technologii vyladí.

      • Jiný Honza napsal:

        Možností tlakování nádrží je víc. Jsou komplikovanější, těžší, dražší, ale často méně explozivní 🙂

        Utopit takhle namáhanou nádrž z polymerového kompozitu do kapalného kyslíku je docela odvaha. U kyslíkových lahví se lidi bojí i mazání ventilů normálním olejem…

        Ta první nehoda možná byla primárně způsobena prasknutím nekvalitního nosníku, ale na následné explozi už možná měla hlavní podíl ta nádrž. Když je schopná vybuchnout „jen tak“, o tom co se stane při nárazu do stěny si nedělám iluze.

      • Fantasta napsal:

        COPV se plní plynným héliem, tlak je něco přes 300 bar. Kapalné hélium by se při teplotách kap. kyslíku vařilo.

        • vedator napsal:

          Tiez ma zarazilo to kvapalne helium. Kvapalne helium ma 4K a podchladeny kyslik 66K. Teplotny rozdiel brutalny. Falcon User guide v2 hovori, ze helium je tankovane pri tlaku cca 40MPa.

        • Dušan Majer napsal:

          Opraveno, napsal jsme ho tam omylem, jak pořád všude píšu kapalný kyslík, tak mi to automaticky naskočilo i tady.

        • vedator napsal:

          DM: S tym heliom je to trochu zmatocne, musel som prehladat viacero zdrojov, kedze o nom pisu ako o kryogenickom. Kryogenicky v tomto pripade zrejme (podla wiki) bude znamenat pod 123 K a predpokladam, ze bude chladeny okolitym kyslikom.

        • Dušan Majer napsal:

          Pokud jde o skupenství helia, tak tam je to jasné, že jde o plyn – viz https://www.youtube.com/watch?v=mBcoTqhAM_g čas 3:05. Ale teplotu tohoto helia jsem nikde nedohledal. Pouze, že má teplotu nižší, než LOX.

    • ventYl napsal:

      A o tom to cele je, prijimat vyzvy, prekonavat limity, riesit technicke obmedzenia a vo vysledku spravit z niecoho, co este nedavno neslo onedlho beznu rutinu.

  4. RiMr napsal:

    „Zachráněné nádoby měly na svých vnitřních stěnách vytlačené prohlubně. Ačkoliv se ukázalo, že tyto protlačeniny nemohou zničit nádobu COPV, vyšetřovatelé zjistili, že silně podchlazený kapalný kyslík může zatéci do těchto prohlubní pod kompozitním ovinutím.“

    …neměly ty nádoby na vnitřních stěnách spíše vtlačené „hrbolky“, tedy prohlubně z vně? Jestliže je směrem zevnitř hliník-kompozit, tak přece nemůže kyslík zatéct do prohlubně mezi hliníkem a kompozitem uvnitř nádrže?

    Kdyby to bylo „Zachráněné nádoby měly na svých vnitřních stěnách z vnějšku vytlačené prohlubně“ tak by to už hrálo 🙂

  5. Štěpán napsal:

    Je super zpralvu číst nejprve anglicky (pochopil jsem to jen rámcově) a pak se dozvědět všechny podrobnosti. Díky Dugi, je to povedené 🙂

  6. zdeněk napsal:

    At už je konečně 8.01.2017. těším se jak blázen a pokud bude vše v pořádku , otevírám fiašku na zdraví Spacex.

  7. Jakub napsal:

    kdy poletí SkCube

  8. hansnasa napsal:

    Přeji SpaceX i nám všem ať to zase odsejpá a máme se na co těšit.Držím palce.

  9. Roman napsal:

    Myslím, že výsledky z této zprávy budou mít odezvu i v softwaru na simulace proudění kapalin v takto extrémních podmínkách a jejich vlivu na konstrukce a materiály. Určitě to bude mít do budoucna velké pozitivní dopady pro efektivní navrhování raket. Jak říkal Elon s tímto problémem nikdo nepočítal a asi se to ne projevilo ani při testech.

    • Dušan Majer napsal:

      Přesně tak – opět narážíme na fenomén kolumbovských cest. Musí se řešit problémy, o kterých se dříve nevědělo. Kdo jde novou cestou, musí ji prošlapat (a někdy to bolí).

      • Tovy napsal:

        Ano, o tomto konkrétním problému se lidé dozvědí po zevrubném vyšetřování a následných simulacích daleko více, než při prostém návrhu. Drahá, ale neocenitelná škola.
        Prošlapávat tyto cestičky je těžké a bolí to, ale už třeba Apollo 1 poskytlo velkou službu lodím, které přišly po něm.

        • maro napsal:

          Tak zrovna Apollo 1 bych do toho netahal. Technici z NASA nejdřív úplně odmítli převzít ten nehotový paskvil plný hořlavých materiálů. Bylo pro ně nepředstavitelné, že by do toho vlezli kosmonauti. Jenže maníci z North American Aviation se jen blahosklonně zeptali, jestli si NASA vezme na triko, že se ten Kennedym pláclý deadline do konce desetliletí nestihne. A kluci z NASA srazili podpatky a ztratili odvahu to hnát ke zdi. Proto mají máslo na hlavě.
          http://technet.idnes.cz/apollo-1-havarie-0iq-/tec_vesmir.aspx?c=A130131_154703_tec_vesmir_kuz

  10. Jirka napsal:

    Dobrý den,
    Nepochopil jsem odkud se tam ty prohlubně vlastně berou. Vznikají až při plnění nebo už při výrobě nebo instalaci?

    Díky za info

    • Dušan Majer napsal:

      To ve zprávě není uvedeno, ale řekl bych, že jejich vznik je popsán v těch několika verzích, které jsou zmíněné na konci článku. Je tedy několik scénářů, jak tyto protlačeniny vznikají.

  11. Petr Blaschke napsal:

    Rád bych doplnil, že výborné video od Scotta Manleyho vysvětlující problém (bohužel anglicky) je

  12. Petr Kasan napsal:

    Podle informací v článku na SpaceNews se stále čeká na povolení od FAA: „That schedule is pending the issuance of a launch license from the U.S. Federal Aviation Administration. The FAA has not granted that license yet, but sources say the FAA has received and is reviewing SpaceX’s report on the pad accident.“
    – See more at: http://spacenews.com/spacex-plans-jan-8-return-to-flight-after-completing-failure-investigation/#sthash.Rfeujcdp.dpuf

  13. Jaroslav Alois napsal:

    V tom kapalném kyslíku je potopena nejen nádrž, ale i její vybavení, t.j potrubí k plnění, vypouštěcí a napouštěcí ventily, nějaká čidla, kabeláž atd.. Vysokotlaké heliové nádrže se v kosmonautice běžně používají od samého počátku, příkladně na sondách Surveyor, jsem toho názoru, že není nutné provozovat je v tekutém kyslíku. Jelikož jsou v horní části nádrže stejně se brzy po zážehu ocitnou mimo.

    • Petr Kasan napsal:

      Někde jsem četl (zdroj si nevybavím), že toto uspořádání – tedy COPV ponořená do kyslíku -používá pouze SpaceX.

  14. Lukáš Král napsal:

    Trochu off-topic – vtip ohledně znovu použitelných raket: http://bugemos.com/?q=node/559

Napište komentář k Jakub