Nach einer intensiven viermonatigen Untersuchung, warum eine SpaceX Falcon 9-Rakete im vergangenen September ohne Vorwarnung auf der Startrampe explodierte, gab das Unternehmen heute die wahrscheinlichen Fehlerursachen sowie Pläne für eine rasche Wiederaufnahme der Flüge bereits am kommenden Sonntag, dem 8. Januar, bekannt von ihrem Startkomplex in Kalifornien, der eine lukrative kommerzielle Nutzlast von 10 fortschrittlichen mobilen Relaissatelliten für Iridium Communications in die Umlaufbahn bringt.
"Mit dem Start von @IridiumComm NEXT am 8. Januar soll die Rückkehr von Vandenberg zum Flug angestrebt werden", gab SpaceX heute, Montag, 2. Januar 2017, auf seiner Website bekannt.
„Unser Date ist jetzt öffentlich. Nächsten Sonntagmorgen, 8. Januar um 10:28:07 Uhr. Iridium NEXT Launch # 1 fliegt! “ Matt Desch, CEO von Iridium Communications, bestätigte heute, am 2. Januar, schnell per Tweet.
SpaceX hat sich während eines routinemäßigen Preflight-Betankungstests am 1. September ohne Vorwarnung mit den weitreichenden und weltberühmten Folgen der katastrophalen Explosion der Startrampe befasst, bei der ein Falcon 9 und seine teure israelische Amos-6-Nutzlast in Höhe von 200 Millionen US-Dollar in Florida ausgeweidet wurden. 2016, auf Pad 40 auf der Cape Canaveral Air Force Station.
Nach dem Unfall vom 1. September auf Pad 40 leitete SpaceX eine gemeinsame Untersuchung ein, um die Grundursache mit der FAA, der NASA, der US-Luftwaffe und Branchenexperten zu ermitteln, die „methodisch einen umfangreichen Fehlerbaum durchgearbeitet haben, um alle plausiblen Ursachen zu untersuchen. ”
"Wir haben eng mit der NASA, der FAA (Federal Aviation Administration) und unseren gewerblichen Kunden zusammengearbeitet, um dies zu verstehen", sagte Elon Musk, CEO von SpaceX.
Über die „Fehlerbaumanalyse“ wurde die Anomalie vom 1. September auf einen Fehler in einem der drei gasförmigen Heliumspeichertanks zurückgeführt, die sich im LOX-Tank der zweiten Stufe der Falcon 9-Rakete befinden. Dies geht aus einer von SpaceX veröffentlichten Erklärung hervor heute, die einige, aber nicht viele technische Details lieferte.
Der Fehler entstand anscheinend an einem Punkt, an dem der Heliumtank „knickt“ und Sauerstoff ansammelt - was in der zweiten Stufe zur Entzündung des leicht entflammbaren flüssigen Sauerstofftreibmittels führt.
Die Heliumtanks - auch als COPVs (Composite Overwrapped Pressure) bezeichnet - werden in beiden Stufen des Falcon 9 zur Speicherung von kaltem Helium verwendet, das zur Aufrechterhaltung des Tankdrucks verwendet wird.
"Das Unfalluntersuchungsteam arbeitete systematisch eine umfassende Fehlerbaumanalyse durch und kam zu dem Schluss, dass einer der drei zusammengesetzten umhüllten Druckbehälter (COPVs) im Flüssig-Sauerstoff-Tank (LOX) der zweiten Stufe versagt hat."
"Jedes COPV besteht aus einem Aluminium-Innenfutter mit einer Kohlenstoffumhüllung."
"Insbesondere kam das Untersuchungsteam zu dem Schluss, dass der Ausfall wahrscheinlich auf die Ansammlung von Sauerstoff zwischen dem COPV-Liner und der Umhüllung in einem Hohlraum oder einer Schnalle im Liner zurückzuführen ist, was zur Zündung und zum anschließenden Ausfall des COPV führt."
Laut SpaceX identifizierten die Ermittler "eine Ansammlung von supergekühltem LOX oder SOX in Schnallen unter der Umhüllung" als "glaubwürdige Ursachen für den COPV-Ausfall".
Anscheinend kann sich der supergekühlte LOX oder SOX in den Schnallen sammeln und mit Kohlenstofffasern in der Umhüllung reagieren - die als Zündquelle dienen.
Im Rahmen des jüngsten Upgrades auf den Falcon 9 hat SpaceX das Betankungsverfahren dahingehend geändert, dass verdichteter Sauerstoff - oder unterkühlter Sauerstoff - verwendet wird, um mehr Treibmittel bei einer niedrigeren Temperatur von etwa minus 340 Grad in das gleiche Volumen zu laden Fahrenheit für SOX vs. ungefähr minus 298 Grad Fahrenheit für LOX.
Im Wesentlichen bringt SpaceX aufgrund der höheren Dichte mehr Gallonen supergekühlten Sauerstoffs in das gleiche Tankvolumen - und sie müssen die Abmessungen der Rakete nicht ändern.
Diese Temperaturänderung ermöglicht es dem Falcon 9, schwerere Nutzlasten zu starten.
Der Nebeneffekt des Superchilling-Prozesses besteht jedoch darin, dass der Sauerstoff jetzt sehr nahe an seinem Gefrierpunkt liegt - mit dem Potenzial, sich teilweise zu verfestigen, anstatt eine vollständig frei fließende Flüssigkeit zu sein. Dann kann die resultierende Reibung mit Kohlenstofffasern den gesammelten Sauerstoff entzünden, was zu einem sofortigen Feuerball und einer Zerstörung der Rakete führt - wie es Falcon 9 und Amos-6 am 1. September 2016 auf Pad 40 passiert sind.
„Die Ermittler kamen zu dem Schluss, dass sich supergekühlter LOX in diesen Schnallen unter der Umhüllung sammeln kann. Unter Druck kann sich in dieser Schnalle angesammelter Sauerstoff einklemmen. Das Brechen von Fasern oder Reibung kann wiederum den Sauerstoff in der Umhüllung entzünden und zum Ausfall des COPV führen. “
Sehr besorgniserregend für diesen Autor ist die Tatsache, dass die Heliumbeladungsbedingungen als so niedrig bestätigt wurden, dass sie den flüssigen Sauerstoff tatsächlich in fester Form einfrieren können. Somit kann es nicht frei fließen und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer „Reibungszündung“ erheblich.
Dieselbe Falcon 9-Rakete wird 2018 verwendet, um unsere Astronauten zur ISS zu bringen - sie sitzen in einem Crew Dragon auf dem Heliumtank, der in supergekühltem LOX gebadet ist.
"Die Forscher stellten fest, dass die Beladungstemperatur des Heliums kalt genug war, um festen Sauerstoff (SOX) zu erzeugen, was die Möglichkeit des Einfangens von Sauerstoff sowie die Wahrscheinlichkeit einer Reibungszündung verschärft."
SpaceX sagt, dass sie die Ursachen des Missgeschicks durch eine Mischung aus kurzfristigen und langfristigen „Korrekturmaßnahmen“ angehen werden.
"Die Korrekturmaßnahmen befassen sich mit allen glaubwürdigen Ursachen und konzentrieren sich auf Änderungen, die die Bedingungen vermeiden, die zu diesen glaubwürdigen Ursachen geführt haben."
Die kurzfristigen Korrekturen beinhalten einfachere Änderungen an der COPV-Konfiguration und Änderungen der Heliumbeladungsbedingungen.
„Kurzfristig bedeutet dies, dass die COPV-Konfiguration geändert wird, damit Helium mit wärmerer Temperatur geladen werden kann, und dass Heliumladevorgänge auf eine zuvor flugerprobte Konfiguration zurückgesetzt werden, die auf Vorgängen basiert, die bei über 700 erfolgreichen COPV-Ladungen verwendet wurden.“
Es bleibt also abzuwarten, ob SpaceX kurzfristig weiterhin verdichteten Sauerstoff verwendet oder nicht.
Die langfristigen Korrekturen umfassen das Ändern der COPV-Hardware selbst und die Implementierung dauert länger. Sie sind wahrscheinlich auch effektiver - aber nur die Zeit wird es zeigen.
"Langfristig wird SpaceX Konstruktionsänderungen an den COPVs vornehmen, um ein Knicken insgesamt zu verhindern, was schnellere Ladevorgänge ermöglicht."
Der Start des SpaceX Falcon 9 mit der Nutzlast von 10 identischen IridiumNEXT-Kommunikationssatelliten der nächsten Generation erfolgt vom Space Launch Complex 4E auf der kalifornischen Luftwaffenbasis Vandenberg - vorausgesetzt, die erforderliche Genehmigung wird zuerst von der Federal Aviation Administration (FAA) erteilt.
Es wird kein Start von Falcon 9 durchgeführt, bis die FAA das "GO" gibt.
In Erwartung der Ankündigung des geplanten Starttermins für "Return to Flight" haben die Techniker die Rakete "Falcon 9" bereits für den Startschuss "Return to Flight" mit der Avantgarde einer Flotte von mobilen Sprach- und Datenrelaisatelliten von IridiumNEXT für Iridium Communications verarbeitet. Wie ich letzte Woche in meiner Geschichte hier berichtet habe - und anschließend von Iridium-CEO Matt Desch getwittert habe und gesagt habe: „Schöne Zusammenfassung.“
Letzte Woche wurden die ersten zehn mobilen Sprach- und Datenweiterleitungssatelliten von IridiumNEXT im Nasenkegel der Falcon 9-Rakete, die als SpaceX-Trägerrakete "Return to Flight" bezeichnet wurde, betankt, gestapelt und verstaut, um nach einer Genehmigung so schnell wie möglich einen Start zu ermöglichen wird von der FAA erhalten.
"Iridium freut sich über die Ankündigung von SpaceX zu den Ergebnissen der Anomalie vom 1. September, die von ihrem Unfalluntersuchungsteam festgestellt wurde, und über ihre Pläne, am 8. Januar mit dem ersten Start von Iridium NEXT eine Rückkehr zum Flug anzustreben", sagte Iridium Communications heute auf seiner Website. 2. Januar.
Ein weiterer Meilenstein, auf den Sie achten sollten, ist der statische Brandtest der ersten Stufe des Motors, den SpaceX einige Tage vor dem Start routinemäßig durchführt. Das ist genau der gleiche Typentest, bei dem der Falcon 9 etwa fünf Minuten vor der kurzen Zündung des Merlin 1D-Motors in Florida explodierte, um die Bereitschaft für den eigentlichen Start zu bestätigen, der für zwei Tage später geplant war.
Die Iridium 1-Mission ist der erste von sieben geplanten Starts von Falcon 9 - insgesamt 70 Satelliten.
"Iridium ersetzt seine bestehende Konstellation, indem 70 Iridium NEXT-Satelliten mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete über 7 verschiedene Starts ins All geschickt werden", sagt Iridium.
Das Ziel dieser privat unter Vertrag genommenen Mission ist es, die ersten 10 Iridium NEXT-Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen, um eine neue Konstellation von Satelliten für die mobile Sprach- und Datenkommunikation zu eröffnen.
Iridium plant schließlich, eine Konstellation von 81 Iridium NEXT-Satelliten in die erdnahe Umlaufbahn zu bringen.
"Mindestens 70 davon werden von SpaceX gestartet", heißt es in Iridiums Vertrag mit SpaceX.
In der Zwischenzeit werden Pad 40, das während der Explosion am 1. September schwer beschädigt wurde, umfangreich repariert und renoviert, um es wieder online zu stellen.
Es ist nicht bekannt, wann Pad 40 für die Wiederaufnahme des Starts von Falcon 9 geeignet ist.
In der Zwischenzeit plant SpaceX, die Starts von der Florida Space Coast im Kennedy Space Center (KSC) von Pad 39A, dem ehemaligen Shuttle-Pad, das SpaceX von der NASA gemietet hat, zunächst wieder aufzunehmen.
Die Einführung von Commercial SpaceX bei KSC könnte Anfang 2017 auf Pad 39A beginnen - nachdem die Änderungen für den Falcon 9 abgeschlossen sind.
Das Unglück vom 1. September war der zweite Ausfall von Falcon 9 innerhalb von 15 Monaten und stellte die allgemeine Zuverlässigkeit der Raketen in Frage. Beide Vorfälle betrafen das Heliumsystem der zweiten Stufe, aber SpaceX behauptet, dass sie nichts miteinander zu tun haben.
Der erste Ausfall von Falcon 9 beinhaltete eine katastrophale Explosion in der Luft in der zweiten Phase, etwa zweieinhalb Minuten nach dem Start, während des Starts der Dragon CRS-7-Frachtversorgung für die NASA zur Internationalen Raumstation am 28. Juni 2015 - und dies wurde bezeugt Autor. Der Unfall wurde auf eine ausgefallene Strebe zurückgeführt, die den Heliumtank im Flüssigsauerstofftank hielt. Der Heliumtank löste sich und brach schließlich die zweite Stufe, da die erste Stufe noch feuerte, was zu einem Totalverlust der Rakete und der Nutzlast führte.
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