SpaceX заявляет, что капсула Crew Dragon взорвалась из-за возгорания экзотического титана

SpaceX объявила посредством официального обновления и телеконференции предварительные результаты расследования неисправности, проведенного сразу после того, как капсула Crew Dragon C201 взорвалась во время статического огневого испытания 20 апреля. Звонок, организованный вице-президентом SpaceX по обеспечению полетов Хансом Кенигсманом и менеджером программы коммерческих экипажей НАСА Кэти Людерс, позволил получить некоторую дополнительную информацию, помимо довольно обширного пресс-релиза, выпущенного незадолго до этого. Согласно предварительным результатам расследования аварии SpaceX, взрыв Crew Dragon не был связан с топливными баками космического корабля, маневровыми двигателями Draco или двигателями аварийного отключения SuperDraco. Скорее, причина кроется в более экзотическом и непредвиденном химическом/материальном взаимодействии между водопроводным клапаном, жидким окислителем и системой наддува на основе гелия.

Это ключевая часть: pic.twitter.com/Tnz0bZFwtl

По словам Ханса Кенигсмана, SpaceX прошла примерно 80% пути через так называемое дерево неисправностей, что, по сути, означает, что расследование сбоя завершено на 80%. Эти дополнительные 20%, безусловно, могли бы вызвать некоторые сомнения, но руководитель SpaceX был вполне уверен, что результаты, представленные 15 июля, будут отражать окончательный вывод. Конечная (вероятная) причина чрезвычайно мощного и разрушительного взрыва Crew Dragon связана с обширной сантехникой космического корабля SuperDraco/Draco и связанной с ней системой наддува, которая использует гелий для поддержания давления в двигателях, баках с топливом и линиях подачи около 2400 фунтов на квадратный дюйм ( 16,5 мегапаскалей). Этот метод создания наддува обязательно означает, что существует прямой контакт между герметиком (гелием) и окислителем/топливом, что требует наличия какого-то клапана, предотвращающего попадание жидкости под давлением в систему наддува.

Сообщается, что именно это и произошло во время статических огневых испытаний проверенной в полете капсулы Crew Dragon C201 20 апреля. В ходе наземных испытаний из «обратного клапана», разделяющего систему наддува и окислитель, произошла утечка того, что SpaceX назвала «пробкой» окислителя тетроксида азота (NTO), в линии наддува гелия. Примерно за Т-100 миллисекунд до запланированного зажигания 8 аварийных двигателей SuperDraco система наддува быстро «инициализировалась» (т.е. быстро повышала давление окислителя и топлива до рабочего давления, ~ 2400 фунтов на квадратный дюйм). Для этого гелий быстро проталкивается через обратный клапан, разработанный с учетом низкомолекулярного гелия, для физического давления в топливных системах. Непреднамеренно NTO, который просочился «вверх по течению» через этот клапан, фактически был взят в путешествие вместе со взрывом гелия под высоким давлением. По сути, представьте, что вы разбиваете свою машину и обнаруживаете, что ваша красивая, пушистая подушка безопасности случайно была заменена мешком с песком, и вы, возможно, сможете визуализировать непреднамеренные силы, которым подвергся обратный клапан Дракона (метафорическая подушка безопасности). когда в него на большой скорости врезался «сгусток» плотного окислителя.

Сам по себе такой тип отказа не является таким уж удивительным, и SpaceX, возможно, даже знала о какой-то утечке(-ах) обратного клапана и приняла то, что считала незначительным риском, чтобы продолжить испытание и, возможно, изучить производительность Dragon. в субоптимальных условиях. Чего, по словам SpaceX, она не осознавала, так это того, насколько энергичной может быть реакция между NTO и обратным клапаном. По мнению SpaceX, высокоскоростная пуля плотного NTO двигалась так быстро и под таким высоким давлением, что, ударившись о титановый обратный клапан, она буквально сломала клапан и, возможно, химически воспламенила металл, таким образом создав пулю сжигание НТО в самой освобожденной системе НТО – фактически спичка, брошенная в пороховую бочку. Неясно, произошло ли возгорание в результате химической реакции между титаном (технически легковоспламеняющийся металл, похожий на магний) и NTO, или же источником возгорания стал разлетевшийся на части титановый клапан, возможно, в буквальном смысле создавший искру из-за сильного взаимодействия металлических обломков. В любом случае, решение – как его видит SpaceX – одно и то же: вместо механического обратного клапана (простого, но все же не на 100% пассивного) барьер между герметиком и окислителем (а также, скорее всего, топливом) будет заменен на нечто, известное как взрывной диск. По словам Кенигсмана, существует лишь несколько таких клапанов (~4), и поэтому их необходимо заменить разрывными дисками, что является относительно быстрым и простым решением. Разрывные диски одноразовые и по своей сути непригодны для использования, но они также полностью пассивны и просто не протекает до тех пор, пока не подвергнется определенному давлению. Поскольку они одноразовые, их нельзя протестировать непосредственно перед полетом, что частично ограничивает принципиальную надежность ради чрезвычайно герметичного барьера.