Причина аварии Falcon 9 становится еще более таинственной
Когда я писал предыдущую публикацию про аварию Falcon 9 первого сентября, я всерьез опасался, что уже к понедельнику опубликуют результаты расследования, и публикация устареет. Но прошло уже две недели, и, несмотря на анализ объявленных »3000 каналов телеметрии» и доступность обломков, расследование явно столкнулось с трудностями. Обращение в Твиттере Маска за помощью к NASA и всем, кто вел съемку ракеты-носителя в момент аварии было бы забавным, если бы не показывало весь трагизм ситуации — очевидно, для расследования причин аварии данных все еще недостаточно. И это очень странно.
Негромкий хлопок
Particularly trying to understand the quieter bang sound a few seconds before the fireball goes off. May come from rocket or something else.
— Elon Musk (@elonmusk) September 9, 2016
Самое большое недоумение вызывает невозможность понять причину «негромкого хлопка», который был зафиксирован за несколько секунд до взрыва.
С теми скоростями, с которыми работает ракетная телеметрия, любое событие произошедшее за несколько секунд до аварии должно было попасть на множество различных датчиков, которые бы дотошно зафиксировали его развитие буквально по миллисекундам. Но, раз этого не произошло, то либо событие не попало на телеметрию, либо телеметрия не была включена полностью. Второй вариант не стоит сбрасывать со счетов совсем, полная скорость работы телеметрии могла включаться непосредственно перед запуском двигателей (на заре космонавтики по обеим сторонам океана в исторических записях слышны команды запуска полной телеметрии за секунды до старта), а за восемь минут до этого она могла фиксироваться в ограниченном или более медленном режимах.
Зачем же Маску другие записи аварии? Дело в том, что, зная положение камеры, при помощи триангуляции можно установить положение источника звука — находится ли этот источник на площадке около ракеты или же расположен в некотором удалении? Любопытно, что, оказывается, недалеко от стартовых площадок располагались сейсмические датчики. Их данные энтузиасты наложили на запись звука аварии.
Аудиодорожка, наложенная на видео.
Наверное, из-за различия рабочих частот только три сенсора зафиксировали что-то в момент взрыва. Также, перед взрывом другой сенсор заметил неизвестное событие, которое пока не идентифицировано, и его положение еще не определено.
«Негромкий хлопок» может поддержать, например, версию разрыва трубопровода кислорода. При заправке в районе кабель-мачты лопается трубопровод, кислород льется на пролив керосина (такое уже было) и воспламеняется от случайной искры. Но во-первых, требуется разлитый керосин (заправка второй ступени уже окончена, версия разрыва соседней керосиновой трубы осколками требует, чтобы его забыли слить после заправки), и, во-вторых, для того, чтобы не заметить этот сценарий, телеметрия должна быть наглухо выключена. Замеры расхода окислителя насосами и уровня его в баке — это первоочередная задача для телеметрии при заправке.
Снаружи или внутри
Еще один вопрос, очень важный для установления причин, тоже пока без ответа. Произошел взрыв внутри ракеты, или же снаружи? Проблема в том, что внезапность вспышки крайне затрудняет анализ происходящего. Появилось видео, в котором путем обработки нашли подозрительный объект, который движется влево от ракеты, и похож на части заправочной мачты.
Если это действительно так, то, получается, что взрыв произошел на башне обслуживания в районе заправочной мачты. Кстати, на башне обслуживания есть гидравлика, которая наклоняет и перемещает часть мачты. Теоретически она может пролиться и взорваться в условиях избытка кислорода в районе заправочной мачты (разлитого или нет).
Что было до?
Внезапность взрыва смущает. При визуальном просмотре ничего особенного с ракетой не заметно. Энтузиасты с форума NASASpaceFlight подключили к анализу единственного доступного видео программное обеспечение. У исходного видео убрали атмосферные искажения, добавили контраста и проанализировали при помощи Matlab изменения в картинке за последние 10 кадров. Вот результат:
Видно, что кроме дренажа жидкого кислорода с ракетой ничего не происходит. Единственный всплеск, который, тем не менее, не имеет статистической значимости (меньше одного стандартного отклонения), находится в районе дренажного клапана кислорода.
Эти данные позволяют резко ограничить масштабы любой утечки снаружи ракеты, если не исключить ее совсем.
Было похожее
8 декабря 2010 года грузовой корабль Dragon стартовал в свой второй полет со взрывом на башне обслуживания. Да, тогда все обошлось, но сейчас про это происшествие вспомнили. Имеет ли оно что-то общее с сентябрьской аварией? Сложно сказать. По характеру пламени очевидно, что воспламенился керосин, который забыли слить из заправочного трубопровода, или же он пролился на башню обслуживания при заправке. Версия, что эту проблему за шесть лет не исправили, кажется очень странной. Скорее наоборот, по яркости вспышки сентябрьской аварии и характеру горения аварии 2010 года кажется, что первая происходила по какому-то другому сценарию.
Новая версия
Неделю назад в Рунете была опубликована новая версия — разрушение трубопровода подачи окислителя от гидроудара. Гидроудар — штука весьма неприятная, и вполне способен рвать трубопроводы, которые держат нормальное давление.
Теоретически в пользу этого может быть то соображение, что переохлажденный кислород используется сравнительно недавно. Да, это не первый пуск с таким окислителем, но прочность могла быть на грани, и тут уже вступали в силу вероятностные факторы. Но, с другой стороны, не заметно никакой утечки около района взрыва. Версии разрушения трубопровода или совмещенного днища баков топлива и окислителя натыкается на те же возражения — дренаж окислителя, видимый как белый туман, не менял интенсивности истечения.
Конструкция
В сети появилась схема второй ступени Falcon 9.
По ней видно, что шар-баллоны наддува окислителя находятся сверху внутри бака. В таком случае, наложив схему второй ступени на фото ракеты-носителя, получим, что примерное место взрыва находится далеко от шар-баллонов, что делает версию их разрушения еще менее вероятной.
Взрывается или нет?
Идут споры о взрывоопасности предметов в жидком кислороде. Часто вспоминают цитату из книги «Ракеты и люди» Б.Е. Чертока:
Считалось, что смесь жидкого кислорода, который неизбежно протекал при заправке, с маслом рулевых машин взрывоопасна. Мы срочно организовали испытания. В емкость с парящим жидким кислородом по каплям вливали рулевое масло. Никакого эффекта! Осмелевшие испытатели после этого лили масло прямо из литровой мензурки. Опять никакого взрыва. Тогда соорудили приспособление, которое нещадно трясло емкость, имитируя удары и вибрацию конструкции ракеты в полете. Взрыва так и не последовало. Тем не менее страх перед этим возможным взрывом при подготовке ракеты к пуску остался. Испытатели обычно до начала заправки кислородом осматривали хвостовую часть ракеты в районе установки рулевых машин, чтобы убедиться в отсутствии следов масла.
В то же время учебники говорят о противоположном, причем с примерами.
Обилие примеров не позволяет сбросить со счетов версию взрыва смеси чего-то (топлива, масла, ?) с кислородом.
Система аварийного подрыва
Версия со случайным подрывом заряда разрушения второй ступени на случай аварии также получила удар. В открытых источниках была найдена схема расположения зарядов АПО на Falcon 9:
Утверждается, что основой системы подрыва служит множество детонационных шнуров, протянутых по всей поверхности баков. Очевидно, что точечный взрыв в такой схеме весьма маловероятен.
Состояние стартового комплекса
Уже в день аварии было ясно, что стартовый комплекс получил серьезные повреждения. Очевидно, что металлические детали, кабели и тому подобное надо менять, но бетон вполне мог пережить пожар. За прошедшие дни появились фотографии LC40 после пожара.
Очень любопытно взглянуть на башню обслуживания
Очевидно, от взрыва, на правой части башни сверху сорвало приводы системы наклона и точного позиционирования. Взрыв был как раз в том месте, но, сорвало гидравлические поршни после взрыва, или же они оказались его источником, увы, неизвестно.
Заключение
Как это ни парадоксально, но новая информация скорее затуманила дело. В условиях, когда аварию на ракете нельзя исключить, новых пусков с других космодромов SpaceX производить не будет. Тони Бруно из конкурирующей компании ULA, назвавший сроки в 9–12 месяцев, конечно, говорил, не обладая полнотой информации у SpaceX. Его оценку правильнее назвать пессимистической, но с таким прогрессом в расследовании аварии она имеет все шансы стать реальной.
Наиболее интересные и информативные обсуждения аварии на форуме журнала Новости космонавтики и NASASpaceFlight.
Небольшое объвление: В Москве 24 сентября в 15:00 в зале MediaLAB Российской государственной библиотеки молодежи состоится моя лекция «Женщины и космос». Вход свободный, регистрация не требуется.
