Гадаем о причинах аварии Falcon 9
Как вы, наверное, уже слышали, в воскресенье на третьей минуте полета произошла авария ракеты-носителя Falcon 9 с грузовым кораблем Dragon. Надежда на то, что причину аварии найдут быстро, похоже, не оправдалась — несмотря на обилие телеметрии, видеофиксацию полета с земли и камер, установленных на самой ракете, твиттер Элона Маска 29 июня сообщил о том, что после нескольких тысяч человеко-часов работы причина по-прежнему неизвестна, и с тех пор не обновлялся. Похоже, что расследование затянется. Поэтому можно заняться увлекательным делом — пытаться угадать причину аварии по имеющейся открытой информации.
Факты
Те, кто смотрели трансляцию, видели вот это:
На 2:19 полетного времени в головной части ракеты появилось белое облако. Размеры облака говорили об очень серьезной аварии, очевидно, наружу вытекали компоненты ракетного топлива — жидкий кислород и керосин. Спустя три секунды на видео можно разглядеть конус корабля, сорванного неизвестным процессом и улетающего вбок. Двигатели первой ступени работали еще целых десять секунд, подсвечивая облако. И только на 2:29 первая ступень теряется из виду, и из образовавшегося еще большего облака вылетают уже небольшие обломки.
Вот гифка аварии: 
Очевидно, что произошло что-то очень серьезное в верхней части ракеты-носителя. Но место точнее указать вряд ли возможно. Непонятно даже, авария началась на второй ступени или же на самом корабле.
Достаточно быстро появилось видео с другого ракурса:
Гифка непосредственно аварии: 
Статичная картинка: 
К сожалению, дополнительная информация не прояснила картину.
Была еще надежда, что причину покажут камеры на самой ракете, но одна отключилась практически сразу, а другая показывала бесполезную картинку с сорванного и вращающегося корабля (мониторы справа-сверху):
Энтузиасты быстро сделали замедленное видео:
И в сети даже появились кадры с инфракрасной камеры:
Увы, на них мало что видно, а вспышка на 2:27 — это уже финальное разрушение.
Какие еще факты нам известны? Можно посмотреть пресс-конференцию от 28 июня:
И почитать твиттер Маска. Там упоминаются любопытные детали:
There was an overpressure event in the upper stage liquid oxygen tank. Data suggests counterintuitive cause.
— Elon Musk (@elonmusk) 28 июня 2015
В баке окислителя второй ступени наблюдалось превышения давления. Данные подсказывают нелогичную причину
Комментрий: Из того, что написано, непонятно, когда появилось превышение давления, и сколько времени это длилось. С «counterintuitive» все совсем плохо, это и «неожиданный», и «нелогичный» и даже «противоречащий здравому смыслу».
Cause still unknown after several thousand engineering-hours of review. Now parsing data with a hex editor to recover final milliseconds.
— Elon Musk (@elonmusk) 29 июня 2015
После нескольких тысяч человеко-часов инженерного анализа причина все еще неизвестна. С помощью HEX-редактора ведутся попытки извлечь данные о последних миллисекундах полета
Комментарий: Если пытаются извлечь данные последних миллисекунд, то, очевидно, процесс аварии шел очень быстро.
Также, интересную анимацию сделали, наложив фото ракеты на видимое облако: 
Матчасть
Сдвоенный след в районе 1:20 — это совершенно нормальный эффект Прандтля-Глоерта, который в данном случае означает приближение ракеты к скорости звука. Комменарий «vehicle supersonic» несколько секунд спустя подтверждает переход скорости звука. Две области образования видимого тумана создают два обтекателя солнечных батарей. Эта картина выглядит совершенно нормально.
Верхняя часть второй ступени и корабль.
Вторая ступень в монтажно-испытательном корпусе. Фото с более старого спутникового пуска.
Версии
Разрушение бака окислителя второй ступени из-за недостаточной прочности. Из-за ошибки при проектировании, нарушения технологии производства или неосторожного обращения при подготовке к старту бак окислителя второй ступени оказался менее прочным, чем это было нужно. На третьей минуте ракета уже прошла район максимального скоростного напора, но первая ступень уже почти отработала, ракета разгонялась очень активно. Бак не выдержал и разрушился. Версия симпатична тем, что разрушение может никак не проявить себя на телеметрии. Но трещина или отверстие могут быть обнаружены по скорости потери давления.
Разрушение баллона наддува бака окислителя второй ступени. Тоже может произойти очень быстро — шар-баллоны наддува находятся под очень большим давлением и могут фактически взорваться. Осколки секут стенки бака и проводку телеметрии, поэтому авария не успевает попасть в данные телеметрии
Отказ систем наддува/дренажа. Ошибка системы управления или отказавший клапан создают слишком большое давление, которое не выдерживает бак окислителя второй ступени. Проблема — давление должно расти крайне быстро.
Разрушение корабля. Сервисный модуль «Дракона» мог не выдержать более тяжелых грузов и сломаться. Корабль бьет по верхней части ступени, она разрушается. Проблема — это должна успеть зафиксировать телеметрия.
Отказ системы крепления стыковочного узла. Особенностью этой миссии был достаточно тяжелый стыковочный узел в грузовом отсеке «Дракона». Если его плохо закрепили, он мог оторваться и ударить по второй ступени.
Разрушение переходника от корабля ко второй ступени. Повторяет сценарий «разрушение корабля», только в этом случае разрушается не корабль, а его крепление ко второй ступени.
Заключение
В качестве источников информации использовались:
По тегу «космические происшествия» различные космические катастрофы, аварии и происшествия.
