Jutro upłynie tydzień od eksplozji Falcona 9 w czasie tankowania a my nadal nie wiemy nic. SpaceX ostatni raz podał jakieś informacje 2 września i od tego czasu jest cisza. Tak, w USA był długi weekend, ale nie sądzę by w SpaceX ktokolwiek miał w tym czasie wolne.
Odrzucając różne niewiarygodne i żartobliwe teorie, wydaje się że obecnie są dwie które mniej-więcej wydają się pasować do tego co widzieliśmy:
- zanieczyszczony zbiornik ciekłego tlenu drugiego stopnia
- rozszczelnienie jednej z butli COPV
Teoria o rozszczelnieniu butli wydaje się bardziej prawdopodobna – po pierwsze wiemy że SpaceX stracił już jedną z rakiet w wyniku awarii systemu zasilania helem w drugim stopniu. Po drugie gwałtowność awarii wskazuje na gwałtowne powstanie dużego ciśnienia w zbiorniku ciekłego tlenu drugiego stopnia rakiety, które to ciśnienie najpierw rozrywa przegrodę między zbiornikami ciekłego tlenu i kerozyny (która jest słabsza od ścianek rakiety z uwagi na mniejszą różnicę ciśnień jakie musi wytrzymać) a następnie ścianę rakiety. Zmieszane paliwo i ciekły tlen zapalają się a resztę widać na filmie. Niestety eksperci podają w wątpliwość tą teorię z uwagi na za małą prędkość eksplozji – eksplodująca butla z superkrytycznym helem przede wszystkim spowodowała by olbrzymi skok ciśnienia a po drugie rozpylone włókno węglowe i aluminium z resztek butli stanowiło by wspaniałe paliwo do eksplozji. To co widzimy na firmie jest po prostu za mało gwałtowne jak na rozerwanie się butli. Warto jednak przypomnieć sobie awarię CRS-7. W tamtym wypadku nie wybuchła sama butla, a jedynie się oberwała. SpaceX twierdzi że przyczyną awarii była niewłaściwa jakość materiału. Załóżmy na chwilę że się mylą i że awaria CRS-7 nie wynikała z urwania się butli w wyniku pęknięcia wspornika, ale rozszczelnienie nastąpiło w samej butli a konkretnie w jej szyjce. Prędkość z jaką wydostaje się wtedy na zewnątrz superkrytyczny hel jest niższa, skok ciśnienia wolniejszy i całość awarii wydaje się bardziej pasować do tego co widać na filmie. Sytuacje w których po pierwszej awarii nie znaleziono jej przyczyny i dopiero odkryto ją po drugiej są dość typowe w przypadku awarii rakiet – takie pomyłki zdarzały się wielokrotnie. Dlatego jestem zwolennikiem tej teorii.
Druga opcja to jakieś zanieczyszczenie w zbiorniku ciekłego tlenu. W ciekłym tlenie pali się prawie wszystko co podlega utlenianiu – metale, organiczne i nieorganiczne związki węgla a nawet Teflon. Zanieczyszczenia organiczne są wybuchowe w zetknięciu z ciekłym tlenem. Podobnie z olejami, smarami, RP-1 itp. Tak więc jakiekolwiek zanieczyszczenie zbiornika mogło spowodować eksplozję – jeden z piszących na NSF opisuje sytuację ze swojej pracy w której niespodziewanie wybuchł zawór w systemie ciekłego tlenu – okazało się że przyczyną był owad. W czasie programu Apollo kilkukrotnie były problemy z pozostawionymi przez pracowników odciskami palców (które zawierały śladowe ilości olejów) w zbiornikach ciekłego tlenu. Dlatego nawet niewielkie zanieczyszczenie zbiornika ciekłego tlenu mogło spowodować gwałtowną reakcję z uwolnieniem dużej ilości gazu (zarówno z uwagi na gazy powstałe przy spalaniu jak i na tlen który się zagotował). A dalszy przebieg awarii byłby taki sam jak w przypadku rozszczelnienia się butli.
Eksperci oglądający film z awarii spierają się czy nastąpiła detonacja czy raczej tylko szybkie spalanie (deflagracja). Dla nie zaznajomionych z różnicą między tymi zjawiskami – detonacja następuje wtedy gdy fala reakcji chemicznej porusza się z naddźwiękową prędkością – wtedy przyczyną reakcji jest kompresja związana z przejściem fali uderzeniowej. Deflagracja to spalanie – fala reakcji porusza się wolniej niż prędkość dźwięku a przyczyną reakcji jest energia cieplna. W przypadku nierównomiernie wymieszanego ciekłego tlenu i kerozyny eksplozja jaką widzimy może być kombinacją detonacji i deflagracji, jednak wszyscy są zgodni że nie widać na filmie typowej detonacji.
Mam nadzieję że SpaceX w ciągu najbliższych kilku dni opublikuje jakąś aktualizację i będziemy wiedzieli coś więcej. Podobno nadal nie jest w pełni znany rozmiar zniszczeń na LC-41 – wiemy że zniszczenia są poważne, jednak nadal nie wiadomo jak bardzo. Jedna z opinii jaką zauważyłem mówi że potrzebna będzie wymiana jednej z wież piorunochronu. Strongback jest na pewno do śmieci. Nie wiadomo w jakim stanie jest beton na platformie, możliwe że niektóre jej fragmenty trzeba będzie zburzyć i wybudować od nowa. Oczywiście reszta infrastruktury w bezpośredniej bliskości się spaliła – tak są np. butle z helem, system schładzania ciekłego tlenu, systemy zraszania i wiele innych. Odbudowa będzie bardzo kosztowna i czasochłonna. Dlatego możemy założyć ż dużą pewnością że SpaceX przeniesie część lotów na LC-39A. Jednak taki manewr będzie kolidował z przygotowaniami do startu Falcona Heavy – SpaceX planował dość czasochłonne testy tej rakiety na platformie. Do tego ryzyko utraty drugiej platformy może spowodować wydłużenie harmonogramu testów Falcona Heavy tak by zminimalizować szanse eksplozji na LC-39A. Przypuszczam więc że start tej rakiety opóźni się jeszcze bardziej. Konieczność operacyjnego używania LC-39A spowoduje także utrudnienia przy pracach przygotowujących tą platformę do załogowych lotów na ISS. Ciekawe czy przypadkiem Boeing nie będzie pierwszy na ISS?
Ostatnim aspektem tej awarii będzie pewnie dodatkowe utrudnienie przy uzyskaniu certyfikacji NASA na loty załogowe do ISS. Jak do tej pory żadna z rakiet używanych do transportu astronautów nie była tankowana w czasie kiedy ci siedzą na jej szczycie. Jednak z uwagi na schłodzony tlen, SpaceX planował najpierw wsadzić astronautów na rakietę a dopiero potem ją tankować. Ciekawe czy NASA wyrazi zgodę na takie rozwiązanie po zeszłotygodniowej eksplozji?
