Co wiemy o wczorajszym nie-starcie?

Jak widzicie na filmiku powyżej rakieta wyrzygała sporo kerozyny, która po wstrzymaniu startu paliła się przez długi czas. Nie wiadomo w tym momencie czy spowodowało to jakiekolwiek uszkodzenia, ale nie wydaje się żeby mogło – zarówno rakieta jak i platforma są przystosowane do znacznie większych temperatur. 

Najnowsze teorie twierdzą że powodem przerwania odliczania był bąbel gazowego helu w ciekłym tlenie. To nowość w stosunku do poprzedniej wersji Falcona 9 wynikająca z użycia silnie schłodzonego ciekłego tlenu. Jako że silnie schłodzony tlen paruje za słabo żeby móc samodzielnie zwiększyć ciśnienie do odpowiedniej wartości w zbiorniku, to do utrzymania ciśnienia stosuje się duże ilości helu. A hel rozpuszcza się świetnie w ciekłym tlenie. Do tego SpaceX wydaje się korzystać z bardzo ciekawego sposobu chłodzenia ciekłego tlenu w zbiorniku rakiety opisanego w książce z lat 60’tych. Puszczając bąbelki helu przez kolumnę ciekłego tlenu powodujemy że tlen paruje i miesza się z helem. Parowanie tlenu zabiera ze sobą bardzo dużo energii (jak to bywa z parowaniem wszelkich cieczy). Bąbelki wypływają na wierzch i mamy nad zbiornikiem mieszaninę gazowego tlenu i helu. Niestety po drodze część helu rozpuszcza się w ciekłym tlenie.

I właśnie ten rozpuszczony hel jest problemem. Wcześniej czy później następuje pełne nasycenie ciekłego tlenu helem i mamy coś w rodzaju wody sodowej – dopóki butelka (zbiornik) wody jest pod odpowiednim ciśnieniem, to nie ma bąbelków. Ale jak tylko otworzy się kapsel (uruchomi silniki), to robi się z tego Coca Cola. Wygląda na to że to właśnie nastąpiło wczoraj – w dolocie jednego z silników pojawiły się bąbelki helu. Spowodowało to znacznie niższy ciąg niż wymagany. To wiemy na pewno. Jednak warto zauważyć że takie bąbelki helu to bardzo brzydka sprawa – inżynierowie budujący silniki rakietowe najbardziej boją się dwóch problemów – kawitacji na łopatkach pompy oraz bąbelków gazu w rurkach chłodzących dyszę.

Kawitacja na łopatkach pompy może spowodować dwa problemy – przede wszystkim gaz stawia znacznie mniejszy opór niż ciecz i turbopompa może błyskawicznie rozpędzić się do prędkości do jakich nie była zaprojektowana i się rozlecieć. Po drugie w czasie pompowania bąbelki znikają z naddźwiękowymi prędkościami co powoduje olbrzymie siły akustyczne działające na łopatki pompy i ich błyskawiczną erozję.

Bąbelki gazu w rurkach chłodzących dyszę to jeszcze większy problem – gaz ma dużo mniejszą pojemność cieplną od cieczy, temperatura gwałtownie rośnie, naprężenia wzrastają i dysza natychmiast się przepala lub pęka.

Dlatego bąbelki helu na wlocie do silnika to coś niezwykle niedobrego. I teraz zachodzi pytanie – czy silnik udało się wyłączyć na tyle wcześnie by uniknąć jakichkolwiek uszkodzeń? W jaki sposób SpaceX sprawdzi to? Czy trzeba będzie wziąć rakietę do hangaru? Tego się pewnie dziś dowiemy…