Tak, to już rok od rozpadnięcia się rakiety Falcon 9 w czasie lotu CRS-7. Jak pamiętacie przyczyną był wspornik w zbiorniku ciekłego tlenu drugiego stopnia Falcona 9 – kawałek stali o długości około pół metra i średnicy 2 cm. Wspornik ten mocował do ścianki zbiornika butlę z silnie schłodzonym (i bardzo sprężonym) gazowym helem. Hel jest używany do wielu celów w Falconie 9 – do schłodzenia silnika przed jego uruchomieniem, do wstępnego rozpędzenia turbosprężarek oraz do utrzymywania właściwego ciśnienia w zbiorniku podczas gdy działają silniki a ilość ciekłego tlenu się zmniejsza. W zbiorniku jest kilka takich butli. Zgodnie z prawem Archimedesa (ciało zanurzone w cieczy traci na wadze tyle, ile waży wyparta ciecz przez to ciało), wraz z wzrostem przeciążeń rośnie siła wyporu działająca na taki zbiornik (bo wyparty ciekły tlen waży pod przeciążeniem więcej). Awaria nastąpiła pod koniec pracy pierwszego stopnia Falcona 9, kiedy to przeciążenia są dość duże (około 3.2G). Urwana butla z helem pociągnęła za sobą rury co spowodowało momentalny spadek ciśnienia, jednak chwilę potem ciśnienie w układzie helu wróciło do normy jako że rury się (przynajmniej częściowo) same uszczelniły w wyniku zagięcia. Jednak butla z helem pod ciśnieniem 38 MPa była wolna i wypuszczała z siebie gwałtownie hel. Jako że zbiornik ciekłego tlenu drugiego stopnia był praktycznie pełny, to nie było prawie wcale wolnego miejsca gdzie ten hel mógłby się pomieścić – ciśnienie w zbiorniku wzrosło błyskawicznie. Zbiornik nie jest zaprojektowany do wytrzymywania takich ciśnień i pękł. Jako że drugi stopień Falcona 9 jest zbudowany podobnie jak Centaur – sztywność całości nadaje ciśnienie w zbiornikach, to utrata ciśnienia w zbiorniku ciekłego tlenu spowodowała jego złożenie się w harmonijkę – cały drugi stopień przestał istnieć w ułamku sekundy. Pierwszy stopień działał jeszcze przez chwilę, ale po zerwaniu komunikacji z komputerem sterującym (który znajduje się w drugim stopniu rakiety) zadziałał system samozniszczenia rakiety. Co ciekawe Dragon przetrwał całą eksplozję i nadawał sygnały telemetryczne aż do schowania się za horyzontem. Musk potem powiedział że w przyszłych lotach Dragon będzie miał zaktualizowane oprogramowanie, które w sytuacji awarii rakiety nośnej uruchomi jego silniki manewrowe (w celu ucieczki od eksplodującej rakiety) a potem spadochrony (by bezpiecznie wodować).
Winę za awarię ponosił poddostawca SpaceX – firma certyfikowała te wsporniki jako mające wytrzymać do 45000 N, jednak wspornik pękł przy sile około 9000 N. Jako że w każdej rakiecie leci kilkaset takich wsporników, to w ciągu 18 startów Falcona 9 przed tą awarią kilka-kilkanaście tysięcy takich wsporników poleciało bezpiecznie. Zresztą potwierdzenie tej awarii było bardzo trudne – SpaceX przetestował kilka tysięcy z tych wsporników w czasie śledztwa i wśród tylko kilku tysięcy znalazł pojedyncze sztuki nie spełniające wymogów certyfikacji. Jednak większość z nich pękała przy siłach rzędu 25000-26000 N. Dopiero po przetestowaniu wielu tysięcy wsporników znaleziono JEDEN który pękł przy sile 9000 N. Dokładne badania pokazały że przyczyną tego jest niewłaściwa struktura ziaren stali – z niewiadomych przyczyn w czasie produkcji tych wsporników niektóre z nich miały niewłaściwą strukturę stali wewnątrz (na zewnątrz była OK). To powodowało że nie były one tak wytrzymałe jak należy. Warto także zauważyć że maksymalne przeciążenia na jakie narażony jest drugi stopień to około 5.5G – wtedy na wsporniki działa siła powyżej 20000 N.
Oczywiście poddostawca tych wsporników stracił kontrakt ze SpaceX, ale zmiany spowodowane tą awarią są większe – po pierwsze nowy wspornik jest jeszcze bardziej wytrzymały. A po drugie od czasu tej awarii KAŻDY element dostarczany przez KAŻDEGO poddostawcę SpaceX jest testowany, niezależnie od tego jakie certyfikaty i dowody kontroli jakości pokaże poddostawca.
SpaceX nigdy nie ujawnił nazwy poddostawcy produkującego te felerne wsporniki, jednak podejrzewa się że był nim Boeing. Jednak nie należy od razu zwalać wszystkiego na tą firmę – kupuje ona stal od innego poddostawcy i bardzo prawdopodobne że przyczyna nieodpowiedniej jakości leży właśnie gdzieś u dostawcy wysoko-wytrzymałej stali która nie była tak wysoko-wytrzymała jak to poddostawca obiecywał. A przynajmniej nie każda dostawa tejże.
Awaria kosztowała SpaceX około pół miliarda dolarów i spowodowała opóźnienie wprowadzenia Falcona Heavy – nadal czekamy na jego dziewiczy lot i wygląda na to że możemy się go w tym roku nie doczekać. Tak jak pisałem wcześniej problemem jest miejsce do lądowania – prace na LC-39A są zgodne z harmonogramem; jeszcze w tym roku mają się pojawić elementy załogowej wieży na platformie. Prace nad demontażem niepotrzebnych kawałków wieży na LC-39A trwają, jednak nie są one na ścieżce krytycznej do startu Falcona Heavy. Jak na razie Heavy nadal jest w Kalifornii – do Texasu i na Florydę będzie przyjeżdżał w kawałkach. SpaceX nie planuje odpalenia całości w Texasie, testowane będą wyłącznie pojedyncze człony. Rakieta zostanie po raz pierwszy poskładana do kupy dopiero na LC-39A. A to wymaga miejsca w hangarze na LC-39A, które obecnie zajmują odzyskane pierwsze stopnie z ORBCOMM-2, CRS-8, JCSAT-14 i Thaicom 8. To ma się (przynajmniej częściowo) zmienić w najbliższym czasie – jeden z członów ma pojechać do Texasu na długotrwałe testy zniszczeniowe a jeden (ORBCOMM-2) do Kalifornii (będzie wystawiony początkowo w siedzibie SpaceX a docelowo ma trafić do Smithsonian w Waszyngtonie). Piszę ten post na początku czerwca (taki jestem pilny!) i podejrzewam że do czasu jego publikacji, w hangarze znajdzie się co najmniej jeden dodatkowy używany pierwszy człon (start planowany na 14 czerwca).
Zdjęcie na górze mojego autorstwa – start Falcona 9 z misją CRS-7 widziany z Port Canaveral.
Edycja 16 czerwca – miejsce w hangarze na LC-39A jest – dwa z trzech odratowanych członów odjechały. Nie zmaterializował się także człon po starcie 15 czerwca.
