Efter en intensiv fire måneders undersøgelse af, hvorfor en SpaceX Falcon 9-raket eksploderede uden advarsel på opstartpladen i september sidste år, annoncerede virksomheden i dag de fejl, der sandsynligvis forårsager, samt planer om en hurtig genoptagelse af flyvninger, så snart næste søndag, 8. januar , fra deres Californien-lanceringskompleks - med en lukrativ kommerciel nyttelast på 10 avancerede mobile relæ-satellitter til kredsløb for Iridium Communications.
“Målretning af retur til flyvning fra Vandenberg med @IridiumComm NÆSTE lancering den 8. januar,” annoncerede SpaceX på deres websted i dag, mandag, 2. januar, 2017.
”Vores dato er nu offentlig. Næste søndag formiddag 8. januar kl 10:28:07 pst. Iridium NÆSTE lancering nr. 1 flyver! ” Iridium Communications CEO Matt Desch bekræftede hurtigt ved tweet i dag, 2. januar.
SpaceX har beskæftiget sig med den vidtrækkende og verdensberømte nedfald fra den katastrofale lanceringspladseksplosion, der udtænkte en Falcon 9 og dens dyre $ 200 millioner israelske Amos-6 kommercielle nyttelast i Florida uden advarsel under en rutinemæssig præfuelbrændstoftest den 1. september, 2016, ved pude 40 på Cape Canaveral Air Force Station.
Efter 1. september-ulykken på pad 40 indledte SpaceX en fælles efterforskning for at finde ud af grundårsagen med FAA, NASA, den amerikanske luftvåben og eksperter i industrien, der har ”arbejdet metodisk gennem et omfattende fejltræ for at undersøge alle sandsynlige årsager. ”
”Vi har arbejdet tæt sammen med NASA og FAA [Federal Aviation Administration] og vores kommercielle kunder for at forstå det,” sagde SpaceX CEO Elon Musk.
Via “fejltræanalyse” er 1. september-anomalien blevet sporet til en fiasko i en af de tre gasformige helium-lagertanke placeret inde i den anden fase flydende ilt (LOX) -tank i Falcon 9-raket, ifølge en erklæring frigivet af SpaceX i dag, som gav nogle, men ikke mange tekniske detaljer.
Fejlen opstod tilsyneladende på et punkt, hvor heliumtanken "spænder" og akkumulerer ilt - "fører til antændelse" af det meget brandfarlige flydende iltdrivmiddel i anden fase.
Heliumtankene - også kendt som sammensatte overviklede trykbeholdere (COPV'er) - bruges i begge faser af Falcon 9 til opbevaring af kold helium, der bruges til at opretholde tanktrykket.
”Ulykkesundersøgelsesteamet arbejdede systematisk gennem en omfattende analyse af fejltræer og konkluderede, at en af de tre sammensatte overindviklede trykbeholdere (COPV'er) inde i den anden fase flydende ilt (LOX) tank mislykkedes.”
”Hver COPV består af en indvendig foring af aluminium med et kulstofovertræk.”
"Konkret konkluderede undersøgelsesteamet, at svigtet sandsynligvis skyldtes akkumulering af ilt mellem COPV-foringen og overtrækning i et tomrum eller en spænde i foringen, hvilket førte til antændelse og den efterfølgende fiasko i COPV."
SpaceX siger, at efterforskere identificerede "en ophobning af superkølet LOX eller SOX i spænder under overtrækningen" som "troværdige årsager til COPV-fiaskoen."
Tilsyneladende kan den superkølede LOX eller SOX samle sig i spænderne og reagere med carbonfibre i overtrækket - der fungerer som en antændelseskilde.
Som en del af den seneste opgradering til Falcon 9 ændrede SpaceX deres brændstofprocedure til også at omfatte brugen af fortættet ilt - eller superkølet ilt - for at indlæse mere drivmiddel i det samme volumen ved en lavere temperatur på ca. minus 340 grader Fahrenheit for SOX vs. ca. minus 298 grader Fahrenheit for LOX.
I det væsentlige får SpaceX flere liter superkølet ilt til det samme tankvolumen på grund af den højere tæthed - og de behøver ikke at ændre rakets dimensioner.
Denne temperaturændring sætter Falcon 9 i stand til at starte tungere nyttelast.
Imidlertid er bivirkningen af superkølingsprocessen, at iltet nu er meget tæt på dets frysepunkt - med potentialet til delvis at størkne i stedet for at være en helt fritflydende væske. Derefter kan den resulterende friktion med carbonfibre antænde det samlede ilt, hvilket resulterer i en øjeblikkelig ildkugle og ødelæggelse af raketten - som det skete med Falcon 9 og Amos-6 ved pude 40 den 1. september 2016.
”Undersøgere konkluderede, at superkølet LOX kan samle sig i disse spænder under overspændingen. Når det er under tryk, kan ilt, der samles i dette spænde, blive fanget; til gengæld kan brud af fibre eller friktion antænde ilt i overtrækningen og få COPV til at mislykkes. ”
Meget bekymrende for denne forfatter er det faktum, at heliumbelastningsbetingelserne bekræftes at være så lave, at de faktisk kan fryse det flydende ilt til fast form. Således kan det ikke flyde frit og øger chancerne for en "friktionsantændelse" markant.
Denne samme Falcon 9-raket vil blive brugt til at lancere vores astronauter til ISS i 2018 - siddende i en Crew Dragon ovenpå heliumtanken badet i superkølet LOX.
"Undersøgere bestemte, at heliums belastningstemperatur var kold nok til at skabe fast ilt (SOX), hvilket forværrer muligheden for, at ilt bliver fanget, såvel som sandsynligheden for friktionstænding."
SpaceX siger, at de vil tackle årsagerne til uheldet gennem en blanding af både korrektion og langsigtede "korrigerende handlinger."
"De korrigerende handlinger adresserer alle troværdige årsager og fokuserer på ændringer, der undgår de forhold, der førte til disse troværdige årsager."
De kortvarige rettelser involverer enklere ændringer af COPV-konfigurationen og ændring af heliumbelastningsbetingelserne.
"På kort sigt indebærer dette at ændre COPV-konfigurationen for at give mulighed for at indlæse varmere temperaturhelium, såvel som at returnere heliumbelastningsoperationer til en tidligere beprøvet flyvekonfiguration baseret på operationer, der bruges i over 700 vellykkede COPV-belastninger."
Så det gjenstår at se, om SpaceX fortsætter brugen af fortættet ilt eller ikke på kort sigt.
De langsigtede rettelser involverer ændring af selve COPV-hardware og det vil tage længere tid at implementere. De er også sandsynligvis mere effektive - men kun tiden vil vise.
"På lang sigt vil SpaceX implementere designændringer til COPV'erne for at forhindre spænder helt, hvilket giver mulighed for hurtigere indlæsningsoperationer."
Ophævelse af SpaceX Falcon 9 med nyttelasten af 10 identiske næste generations IridiumNEXT kommunikationssatellitter vil finde sted fra Space Launch Complex 4E på Vandenberg Air Force Base i Californien - forudsat at den krævede godkendelse først gives af Federal Aviation Administration (FAA).
Ingen Falcon 9-lancering vil finde sted, før FAA giver 'GO'.
Desuden har teknikere i forventning om annonceringen af den målrettede 'Return to Flight' lanceringsdato allerede behandlet Falcon 9-raket til "Return to Flight" -blastoffet med fortroppen for en flåde af IridiumNEXT mobile tale- og datarelætsatellitter til Iridium Communications - som jeg rapporterede i sidste uge i min historie her - og efterfølgende tweetede af Iridium-administrerende direktør Matt Desch og sagde "Fin sammenfattelse."
I sidste uge blev de første ti IridiumNEXT mobile tale- og datarelæssatellitter brændt, stablet og gemt inde i næskeglen på Falcon 9-raketten udpeget som SpaceXs 'Return to Flight'-løfteraket for at muliggøre en sprængning så hurtigt som muligt efter en godkendelse modtages fra FAA.
“Iridium er tilfreds med SpaceXs meddelelse om resultaterne af den 1. september-anomali som identificeret af deres ulykkesundersøgelsesteam, og deres planer om at målrette en tilbagevenden til flyvning den 8. januar med den første Iridium NÆSTE lancering” sagde Iridium Communications på deres hjemmeside i dag, 2. januar.
En anden milepæl at se efter er den første trins motorstatiske brandtest, som SpaceX rutinemæssigt udfører flere dage før lanceringen. Det er nøjagtigt den samme type test, hvor Falcon 9 sprængte i Florida nogle fem minutter før den korte Merlin 1D-motorantændelse for at bekræfte beredskab til den rigtige lancering, der var planlagt i 2 dage senere.
Iridium 1-missionen er den første af syv planlagte Falcon 9-lanceringer - i alt 70 satellitter.
"Iridium erstatter sin nuværende konstellation ved at sende 70 Iridium NEXT-satellitter i rummet på en SpaceX Falcon 9-raket over 7 forskellige lanceringer," siger Iridium.
Målet med denne privatkontrakterede mission er at levere de første 10 Iridium NEXT-satellitter til en jordbunden bane for at indvie det, der bliver en ny konstellation af satellitter dedikeret til mobil tale- og datakommunikation.
Iridium planlægger til sidst at lancere en konstellation på 81 Iridium NÆSTE satellitter til lav-jord bane.
”I det mindste 70 vil blive lanceret af SpaceX,” pr. Iridiums kontrakt med SpaceX.
I mellemtiden undergår pad 40, der blev stærkt beskadiget under eksplosionen den 1. september, omfattende reparationer og renoveringer for at bringe den tilbage online.
Det vides ikke, hvornår pad 40 er egnet til at genoptage Falcon 9-lanceringer.
I mellemtiden planlægger SpaceX først at genoptage lanceringer fra Florida Space Coast i Kennedy Space Center (KSC) fra pude 39A, den tidligere shuttle-pude, som SpaceX har lejet fra NASA.
Kommercielle SpaceX-lanceringer på KSC kunne starte fra pad 39A engang i begyndelsen af 2017 - efter at ændringer til Falcon 9 er afsluttet.
Ulykken den 1. september var den anden Falcon 9-fiasko inden for 15 måneder og rejste tvivl om rakets samlede pålidelighed. Begge hændelser involverede heliumsystemet i anden fase, men SpaceX fastholder, at de ikke er forbundet.
Den første Falcon 9-fiasko involverede en katastrofal midtlufteksplosion i den anden fase omkring to og et halvt minut efter liftoff, under Dragon CRS-7-ladningsforsyningslanseringen til NASA til Den Internationale Rumstation den 28. juni 2015 - og blev vidne til dette forfatter. Ulykken blev sporet til en mislykket stiver, der holdt heliumtanken inde i den flydende iltbeholder. Heliumtanken løsnet og brast i sidste ende den anden fase, da den første fase stadig fyrede, hvilket resulterede i et totalt tab af raketten og nyttelasten.
Følg med her for Ken's fortsatte jord- og planetariske videnskaber og menneskelige rumfartnyheder.
