Zpráva NASA k havárii mise Dragon CRS-7

Přesně v den 44. narozenin Elona Muska (28. června 2015) SpaceX postihla velmi nepříjemná událost. Při sedmé zásobovací misi nákladní lodi Dragon CRS-7 k ISS došlo během letu Falconu 9 k nečekané havárii nosiče a ztrátě celého vynášeného nákladu. K anomálii došlo ve 139. sekundě letu při rychlosti 1,56 km/s, ve výšce necelých 45 km. O této události jsme vás podrobně informovali v tomto článku.

Okamžik anomálie během letu

Okamžik anomálie během letu
Zdroj: https://www.nasa.gov

Prakticky ihned po nehodě došlo k ustavení vyšetřovací komise AIT (Accident Investigation Team), složené ze zástupců SpaceX, NASA, FAA a US Air Force. Na začátku srpna 2015 byl také uvnitř NASA ustanoven nezávislý tým IRT (Independent Review Team), který vycházel z pracovní skupiny LSP (Launch Service Program). Této skupině odborníků byly zadány následující úkoly:

  • Provést nezávislé vyhodnocení událostí a dat, které vedly k havárii CRS-7
  • Zajistit dohled nad správnou implementací nápravných opatření
  • Vyhodnotit průběh a výsledky vyšetřování komise AIT
  • informavat SpaceX o postoji NASA k vyhodnocování rizik pro snadnější návrat k letové způsobilosti jejich nosiče
  • Stanovit seznam doporučení pro vývoj, provoz a osvojování si více spolehlivých systémů

Během probíhajícího vyšetřování byly informace uvolňovány převážně jen ze strany SpaceX. Na tiskové konferenci 20. července zástupci firmy seznámili novináře s dosavadními výsledky vyšetřování. Jejich souhrn jsme vám přinesli v tomto příspěvku.

NASA a její nezávislá komise mlčela až do podzimu 2016, kdy bylo ohlášeno zveřejnění vyšetřovací zprávy v létě 2017. V červenci loňského roku ovšem NASA ústy svého mluvčího vydala prohlášení, že se žádný dokument, týkající se vyšetřování této havárie, zveřejnit nechystá. Toto rozhodnutí bylo zdůvodněno tím, že mise CRS-7 proběhla pod licencí FAA (Federal Aviation Administration) a tudíž NASA nemá povinnost zveřejnit výsledky vlastního interního vyšetřování. Navíc bylo argumentováno tím, že havárie nastala u starší verze nosiče (Falcon 9 v1.1), který už v roce 2017 není v provozu a proto jde z pohledu agentury o historickou událost.

Zpráva NASA nečekaně zveřejněna

K překvapení odborné i laické veřejnosti došlo téměř 3 roky po havárii, kdy byl 12. března 2018 zveřejněn stručný devítistránkový dokument, ve kterém jsou shrnuta základní fakta a výsledky vyšetřování nezávislého NASA týmu ITR. S hlavními body této zprávy vás seznámí následující řádky.

Druhý stupeň F9

Druhý stupeň F9
Zdroj: https://www.nasa.gov

ITR tým potvrdil hypotézu a závěr hlavního vyšetřovacího týmu, že přímou příčinou havárie byla anomálie v nádrži kapalného kyslíku (LOX) na druhém stupni Falconu 9 a to v době, kdy stále a zcela nominálně pracovaly motory prvního stupně. Shoda panuje i v tom, že podstatou anomálie byla náhle uvolněná přetlaková nádoba COPV s tlakovým heliem, která uvnitř LOX nádrže narazila velkou rychlostí do jejího horního víka, které se v důsledku toho roztrhlo. Na základě analyzovaných telemetrických dat ale ITR stanovila i dva další alternativní scénaře, které teoreticky mohly vést k anomálii, nebo přinejmenším urychlit sled událostí s uvolněnou COPV. Oba vedlejší scénáře se týkaly možné netěsnosti vstupního hrdla roury, vedoucí LOX dolů k motoru skrze nádrž s palivem RP-1. Bylo analyzováno, zda-li může smísení „teplého“ RP-1 v nádrži kapalného kyslíku, nebo naopak průnik podchlazeného kyslíku do nádrže s RR-1, způsobit prudkou reakci a vznik „gejzíru“, jenž by mohl poškodit nádrž. Dva týdny testů obou scénářů v Marshalově kosmickém středisku potvrdily, že v obou případech dochází ke značnému transferu termální energie, ale ta není dostatečná k tomu, aby způsobila tak rychlý a výrazný sled událostí (vše během 0,8 – 0,9 s), jak proběhly během havárie.

Během vyšetřování bylo objasněno chování naprosté většiny ze 115 sledovaných telemetrických údajů, u nichž došlo k prudkým změnám hodnot během pouhých 800-900 milisekund, jež předcházely rozpadu nosiče. Zůstalo ale 9 indikátorů, u kterých se změny údajů nepodařilo uspokojivě vysvětlit. Na základě všech zjištění ITR dospěla k těmto nezávislým závěrům svého vyšetřování:

  • Axiální vzpěra COPV

    Axiální vzpěra COPV
    Zdroj: https://www.nasa.gov

    Je nanejvýš pravděpodobné, že bezprostřední příčinou anomálie bylo uvolnění tlakové nádoby COPV s heliem uvnitř nádrže s kapalným kyslíkem 2. stupně, její prudké „vyplutí“ vzhůru a silný náraz do horního vypuklého víka, jeho roztržení a rozpadu horního stupně.

  • Je nanejvýš pravděpodobné, že spouštěcí příčinou uvolnění COPV bylo selhání funkce axiální vzpěry, která zajišťuje fixaci tlakové nádoby uvnitř nádrže v podélném směru (ve směru letu). Po selhání vzpěry došlo k ulomení COPV nádoby ze zbývajících radiálních vzpěr a utržení potrubního vedení plynného helia v LOX nádrži 2. stupně.
  • Je nanejvýš pravděpodobné, že příčinou selhání podélné vzpěry COPV bylo prasknutí kloubového oka z nerezové oceli na jednom nebo obou koncích vzpěry vlivem vzrůstajícího zatížení během letu.

Zde je důležité konstatovat, že v těchto bodech dospěl ITR tým prakticky ke stejným závěrům, jako vyšetřovací komise AIT vedená SpaceX. V čem se ale obě vyšetřování odlišují je stanovení původní příčiny prasknutí nerezové koncovky (kloubového oka).

Odlišný pohled

SpX jako nejpravděpodobnější příčinu rozlomení oka koncovky označilo vnitřní vadu materiálu, tedy  špatnou kvalitu dodaného dílu, což bylo potvrzeno dodatečnými zátěžovými testy dalších dodaných kusů ze stejné výrobní šarže od tehdejšího dodavatele, které nedosahovaly požadované pevnosti.

ITR ale označila jako možné příčiny selhání oka také jeho vadu vzniklou při výrobě/obrábění, chybně provedenou instalaci, nebo poškození při montáži. Za klíčovou příčinu ale ITR označila přímo chybnou konstrukci, konkrétně nesprávnou volbu konstrukčního materiálu této součástky – precipitačně vytvrzovanou martenzitickou nerezovou ocel 17-4 PH SS, která sice vyhovuje průmyslovým normám, ale nebyla certifikována podle aerokosmických standardů.

Konstruktéři SpaceX použili tento materiál u součástky v kritické zátěžové cestě a navíc v kryogenních podmínkách. Nasazení této součástky v konstrukci nebylo podrobeno podrobné simulaci, nebo adekvátnímu testování, které by odpovídalo všem podmínkám předpokládaného provozního zatížení. Navíc bylo ignorováno doporučení dodavatele na použití bezpečnostního faktoru 4:1 při dimenzování tohoto dílu, vyráběného podle běžných průmyslových standardů, pokud součástka nebude  podrobena zátěžovým testům v plánovaném rozsahu použití.

Tato konstrukční chyba je podle ITR přímou a důvěryhodnou příčinou havárie Falconu 9 při misi CRS-7.

Dále NASA tým uvedl další 3 obecná technická zjištění, která přímo nesouvisí s havárií, ale doporučil jejich nápravu.

Závěrečná doporučení

Kromě hlavních nápravných opatření, definovaných vyšetřovací komisí AIT,  vyplynuly z nezávislého vyšetřování NASA tato technická doporučení ke snižování budoucích rizik:

  • Zajistit větší důraz na vyhodnocování vhodnosti a kvality komerčně dostupných součástek. SpaceX by měla klást větší důraz na pochopení všech doporučení externích dodavatelů, pokud jsou použity jejich součástky v kritických částech letové konstrukce.
  • SpaceX potřebuje stanovit a udržovat správné průtoky proplachovacích látek (N2) při testování stupňů a předstartovních operacích.
  • SpaceX potřebuje změnit architekturu telemetrického přenosu dat a výrazně zlepšit dokumentaci k implementaci telemetrie.

Na závěr zpráva konstatuje, že ITR potvrdila odstranění nebo minimalizaci všech identifikovaných příčin havárie před dalším (a to posledním) letem Falconu 9 verze 1.1, jímž byla mise Jason-3 dne 17.1.2016.

Věřme, že se SpaceX z této velmi nepříjemné zkušenosti dostatečně poučila a co se týče správného dimenzování pevnostně namáhaných dílů, výběru použitých materiálů a kontroly kvality běžných komerčních součástek, už podobnou chybu neudělá. Bylo by to velmi drahé a vážně by utrpěla i důvěra zákazníků v tohoto kosmického dopravce.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
http://www.parabolicarc.com/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/

Zpráva NASA k havárii mise Dragon CRS-7, 5.0 out of 5 based on 32 ratings
Pin It
(Visited 4 956 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: 5.0/5 (32 votes cast)
(Visited 4 956 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)


21 komentářů ke článku “Zpráva NASA k havárii mise Dragon CRS-7”

  1. tonda napsal:

    Super,díky za článek!Také doufám,že se událost(nebo jiná)již nebude opakovat!

  2. Adam Trhoň napsal:

    Tak počkat. Ta nosnost byla certifikovaná pro zatížení v běžných podmínkách, nikoliv pro zatížení v tekutém kyslíku?

    • Miroslav Pospíšil napsal:

      Zpráva NASA až tak do podrobnosti nejde, ale pravděpodobně tomu tak je.
      Na obranu konstruktérů SpaceX je ale třeba říct, že navržené oko bylo dimenzováno na zatížení 10 000 Lbf a při dodatečných testech dodaných kusů po havárii některé z nich praskaly už při 2 000 Lbf. Podle informace od E.Muska z tiskové konference v průběhu vyšetřování tato vzpěra během letu neměla procházet větším zatížením než 3 500 Lbf, takže byla navržena s bezpečnostním koeficientem 2,8.
      Navíc, SpaceX dodavateli platila extra poplatek, aby pevnost dodávaných dílů pravidelně destruktivně testoval, což evidentně neprováděli.

      • Petr Šída napsal:

        Zdá se mi, že trochu alibisticky zaměňují certifikaci a příčinu, ten díl klidně mohl mít certifikátu kolik chtěl, problém byl, že je nesplnil, pokud by vyhovoval průmyslové certifikaci, tak k nehodě nedošlo, to je to podstatné

    • Miroslav Pospíšil napsal:

      Jedním z opatření, které SpaceX po této havárii zavedla, bylo přestat se spoléhat na certifikáty kvality dodavatelů běžných komerčních součástek a od té doby si všechny nakupované díly testují interně. A samozřejmě od toho problematického dodavatele koncovek odešli k jinému.

      • Milan Bačík napsal:

        Tak pokud onen problematický dodavatel v dokumentaci uváděl, že je potřeba počítat s koeficientem 4 nebo provádět dodatečné testy, a SpaceX počítal s koeficientem 2,8 a dodatečné testy neprováděl, pak je zcela jasné, kde byla chyba. Ono se dá hodně ušetřit tím, že se nahradí certifikované díly těmi necertifikovanými, ale pravděpodobnost selhání pak roste. Udělat tohle výrobce letadel, tak má prúser jako prase (např. A400). A kdyby např. EASA utajila pochybení Airbusu, to by ste teprve viděli ten poprask. Bohužel i na tomhle webu se k NASA a SpaceX přistupuje jeko ke svaté krávě, o které se musí mluvit jenom v dobrém a jejich se bagatelizují. S komercionalizací kosmonautiky se zcela jistě bude muset v budoucnu změnit i regulace v oboru.

        • Samo2 napsal:

          SpaceX ale dodávateľovi platil za testovanie ak som správne pochopil.

        • Fantasta napsal:

          No, stane se. I certifikované čepy uchycení motorů u Boeingu vedly k několika ztrátám motorů během letu, i havárii, než je konstrukčně upravili a nyní je vše O.K. Nelze vše namodelovat v počítači – ukázali to potíže s COPV při rychlém tlakování ve vysoce podchlazeném kyslíku. Prostě tohle se vyřešilo, tudíž někde čeká čertík jiný / doufám, že usne a dá pokoj/ 🙂

        • Fantasta napsal:

          …pardón, kyslík je hluboce podchlazený… 🙁

        • Amper napsal:

          pokud melo dimenzovani na 10K a prasklo pri 2K tak to je 1:5 a tudiz nebyla dodrzeno ani dimenzovani 1:4 ze strany dodavatele.

          Ano, pokud by praskli vsechny pri vetsim zatizeni nez 2.5K tak se da diskutovat o tom ze SpX neco nedodrzelo

        • Miroslav Pospíšil napsal:

          Ono je taky zajímavé, že těchto ok bylo na vzpěrách při všech předchozích startech F9 použito už stovky a vždy vydržely = dimenzování s koeficientem bezpečnosti 2,8 bylo dostatečné.
          Shrnout by se to dalo asi tak, že vina je plus mínus na obou stranách – u dodavatele za nedodržení dohodnuté kvality a u SpaceX za nerespektování doporučení na vyšší koeficienty bezpečnosti u dílů, vyráběných podle běžných průmyslových standardů.

        • Milan Bačík napsal:

          Amper: No právě že ne. Bavíme se o chybě v návrhu, kterou udělalo SpaceX. A ta je podle té zprávy zcela zřejmá. To že ty díly nesplňovaly ani specifikace výrobce, je jiná chyba. K havárii Falconu zcela stačila chyba v návrhu, kterou udělala SpaceX. Pokud by výrobce vyráběl díly o něco kvalitněji, ale stále dle své specifikace, tak to mohlo lítat dalších pár let, než se to projeví. A mohlo to být zrovna na letu s posádkou… Mě osobně nevadí, že udělali chybu, to se stane každému. Mě vadí dvojí metr, jaký se používá na PSaceX a na ostatní. Stát se tohle Rusúm tak je tu plno komentářú, jak všechno dělají blbě. Protože se to stalo SpaceX, tak za to vlastně ani nemúže a je to chyba dodavatele. A to že se NASA snažila tu chybu SpaceX zatajit taky nikomu nevadí.

        • Tomáš Vodička napsal:

          Nic ve zlém, ale nechápu kde jste přišel ke tvrzení o svaté krávě. Článek podle mě zcela nezaujatě informuje o zveřejněné zprávě a souvisejících skutečnostech. Není tam jediná věta, která by něco bagatelizovala.

        • Fantasta napsal:

          To pan Bačík: ach jo, proč sem taháte Rusy. Oni si vystačí sami – třeba namontovat akcelerometry opačně, přesto že montážní otvory nesedí, nebo použijí jiný, levnější svařovací materiál na motory. Článek je o něčem jiném a už vůbec ne o glorifikaci SpaceXu , nebo zatloukání od NASA. Celkem solidní materiál, který nepojednává o Rusku. Hezký den přeji.

        • tyčka napsal:

          „certifikované čepy uchycení motorů u Boeingu“
          Nebyl to spíše ten případ, kdy mechanici místo schváleného časově náročného postupu – použili vysokozdvižný vozík, kterým do těch čepů nešetrně narazili a tím je poškodili?

        • Fantasta napsal:

          Ne,ne , ten případy použití levných neoriginálních šroubů se taky stal, ale já jsem myslel špatně navržené čepy úchytů motorů u Boeing 747, které vedly k těžkým haváriím. Víc je na tomto odkazu https://www.czechairliners.net/index.php/havarie/1220-pad-jumbo-jetu-do-sidliste-bijlmerramp.html

        • Petr Kasan napsal:

          Certifikát sám o sobě nic neřeší a nezaručuje. A zrovna v letectví máme hezké příklady. Dokument BBC o nalezení padělků dokonce v Air Force 1, následně zavedení certikace a vzápětí obrovský rozmach padělaných certifikátů. Nebo zde: https://technet.idnes.cz/v-elektronicke-vybave-armady-usa-jsou-cinske-padelky-pcb-/vojenstvi.aspx?c=A120522_111657_tec_technika_kuz

        • Ivan Semanco napsal:

          Rad by som okomentoval prispevok od Fantastu, k havariam Boeingu. Jedna sa o nepochopenie konstrukcie tych zavesov motorov v rannych verziach B747. To odtrhnutie motorov bolo planovane, konstrukteri vychadzali z teorie, ze motor s poskodenym kompresorom alebo turbinou by mohol vibraciami poskodit kridlo. Preto navrhli zavesy tak, aby pri urcitom namahani motor odpadol. Toto urcite nemali v SpaceX v plane. Po niekolkych incidentoch toto bolo vyhodntene ako nespravne a doslo k zmene zavesenia motorov u B747. Takze ziadne nekvalitne capy, necertifikovane suciastky ani konstrukcna chyba, nespravne zadanie.
          Pri SpaceX musi byt kazdemu jasne, ze ten rozdiel v cene musi mat nejake priciny a dosledky. Ak by E. Musk uplatnoval principy prace ako v NASA a vsetko certifikoval a testoval ako oni, bol by z cenou niekde inde. Za jeho uspechom stoja skusenosti prave aj draheno NASA pristupu z minulosti a schopnost jeho konstrukterov sa z nich poucit a uplatnit nove materialy a postupy. Ale nemoze si dovolit cestu NASA, tak sa obcas aj nieco pokazi.
          Prajem pekny den.

  3. jregent napsal:

    Diky moc za skvely souhrn

Zanechte komentář