Známe problém Merlinů – cesta ke Crew-1 je volná

SpaceX vymění dva motory Merlin na raketě Falcon 9, která má v listopadu vynést čtyři astronauty v první ostré lodi Crew Dragon mířící na ISS. Jde o reakci na výsledky vyšetřování, při kterém se ukázalo, že subdodavatel nezvládl odpovídajícím způsobem vyčistit úzké prostory na několika raketových motorech pro SpaceX. NASA a SpaceX oznámily, že start Crew Dragonu chystají na 15. listopadu po půlnoci našeho času. Falcon 9 s tímto nákladem má odstartovat z floridské rampy 39A. Velitelem mise bude Michale Hopkins, pilotem Victor Glover, a pozici specialistů mise obsadí Shannon Walker a Soiči Noguči – na všechny čeká půlroční pobyt na stanici. Start mise Crew-1 byl před několika týdny odložen z původního termínu 31. října, aby bylo možné vyšetřit problém, který se objevil 3. října. Tehdy se ke startu chystal jiný exemplář Falconu 9, který měl vynést družici GPS. Objevila se však závada, která krátce před startem způsobila automatické zastavení odpočtu. Hans Koenigsmann, viceprezident SpaceX nyní oznámil, že inženýři objevili krycí lak, který nedopatřením zůstal v motoru, který způsobil přerušení odpočtu. Odborníci se proto zaměřili i na další motory a na dvou z devíti kusů pro misi Crew-1 objevili stejný problém.

Jsme v procesu výměny dvou motorů na prvním stupni pro Crew-1 se stejným problémem,“ uvedl Steve Stich, manažer NASA zodpovědný za komerční pilotovaný program. Podle Koenigsmanna nastalo 3. října přerušení odpočtu okamžitě poté, co senzory zaznamenaly nezvyklý vzestup tlaku v plynovém generátoru dvou motorů Merlin. „Když jsme se podívali na data, viděli jsme, že se dva motory pokusily nastartovat předčasně a tomu automatický systém zabránil,“ uvedl Koenigsmann a dodal: „Díky tomu se podařil zabránit možnému tvrdému nastartování, které by mohlo poškodit hardware motoru.

Směs TEA-TEB (trietylaluminium-trietylboran) je původcem zeleného záblesku při startu motorů Merlin.

Směs TEA-TEB (trietylaluminium-trietylboran) je původcem zeleného záblesku při startu motorů Merlin.
Zdroj: https://qph.fs.quoracdn.net/

Raketové motory Merlin nabíhají s pomocí zážehové směsi známé pod zkratkou TEA-TEB (trietylaluminium-trietylboran), která je zodpovědná za známý zelený záblesk při startu. „Pak tu máme okysličovadlo, tedy kapalný kyslík a palivo, což je letecký petrolej označovaný jako RP-1,“ popisoval Koenigsmann a pokračoval: „Potřebujeme, aby tyto kapaliny dorazily ve správném pořadí. Pokud se toto pořadí obrátí, tedy kapalný kyslík vnikne do RP-1 a zápalné směsi, nastala by situace, kterou označujeme jako tvrdý start.

Tvrdý start ve většině případů motorem pěkně zatřese, ale dokáže způsobit i mechanická poškození. „Právě proto ho nechceme. Místo toho dáváme přednost správnému náběhu,“ doplnil Koenigsmann a dodal: „Když vidíme, že tlak vzroste příliš brzy, tak víme, že tam je tekutina, která by tam neměla být. V tu chvíli software v kontroléru motoru zastaví celý proces.“ Inspekce na rampě po zastavení odpočtu neodhalily žádný hardwarový problém. Když se raketa přesunula z rampy do montážní haly, technici odmontovali motory a odeslali je na testovací středisko v texaském McGregoru.

Raketový motor Merlin

Raketový motor Merlin
Zdroj: https://c1.staticflickr.com/

Tady se inženýrům povedlo analyzovat chování motorů při jejich náběhu a díky dodatečné inspekci odhalili překážku v úzké trubici, která vede k pojistnému ventilu na plynovém generátoru. Koenigsmann uvedl, že přívod k ventilu, který je široký jen 0,15 cm, byl zablokovaný ztvrdlým maskovacím lakem. Tato substance se trochu podobá laku na nehty a používají ji subdodavatelé, kteří pro SpaceX provádí anodizaci hliníkových částí raketového motoru. Lak při tomto postupu chrání určité části, ale subdodavatel (jehož identita nebyla oznámena) má tento materiál odstranit než daný díl pošle do SpaceX, kde proběhne sestavení motoru.

Plynový generátor na každém Merlinu pohání turbočerpadlo, které dodává letecký petrolej a kapalný kyslík do spalovací komory. „Je to samozřejmě velmi důležitý prvek raketového motoru,“ říká Koenigsmann a vysvětluje: „Ta malá červená substance blokovala pojistný ventil, který způsobil zvýšení tlaku dříve než k tomu mělo dojít. Pravděpodobně během mytí nebo čistícího procesu se část krycího laku dostala do tohoto otvoru a zablokovala jej. Jak k tomu mohlo dojít? Ta dírka je drobná – má jen 1,5 milimetru v průměru. Když se tam něco dostane a uvázne to tam, tak si toho pravděpodobně nevšimnete. Ano, měli byste, ale lidé si toho nevšimnou ani když je to červené.

Motor Merlin 1D

Motor Merlin 1D
Zdroj: https://fbcdn-sphotos-f-a.akamaihd.net

Inženýrům SpaceX na McGregoru se také podařilo prokázat, že po odstranění malé překážky od ventilu pracovaly motory správně. Koenigsmann uvedl, že problém „byl drobný, ale mohl mít negativní vliv na provoz motoru. Nemůže být sporu o tom, že raketová technika je těžká, vyžaduje pozornost a zaměření na detaily. Pro mne je to známka toho, že mne rakety dokáží překvapit každý den, kdy s nimi pracuji. Je to pokaždé výzva a někdy pěkně těžká. Musíte být opravu pilní, abyste vše udělali správně.

Motory Merlin 1D

Motory Merlin 1D
Zdroj: https://www.flickr.com/

SpaceX se ještě s podobným problémem nesetkala. Starší první stupně v letce znovupoužitelných Falconů nikdy nevykazovaly známky předčasného náběhu. A přitom motory (i celé rakety) pro vynesení GPS i Crew-1 jsou zbrusu nové. „Všimli jsme si, že musí jít o něco, k čemu došlo během posledních několika měsíců. Ovlivňuje to primárně motory, které díky času jejich vzniku najdeme jen na nových a nikoliv starších stupních,“ poznamenal Koenigsmann. Je však potřeba říct, že tento problém se netýká všech nově vyrobených raketových motorů Merlin. „Je tu určitá pravděpodobnost, že jsme tu už něco takového mít mohli, vyloučit se to nedá, ale ten průběh by musel být velmi neškodný, takže nám to mohlo uniknout,“ řekl Koenigsmann a dodal: „Je také možné, že se změnily nějaké detaily. Je to proces, který probíhá mimo náš areál u subdodavatele a je tedy možné, že nějaká osoba nyní zachází s čistícími roztoky a dalšími věcmi jinak.

Podle jeho slov si inženýři prohlédli data z dřívějších zkoušek a našli v nich náznaky „podobných předčasných tendencí“. Konkrétně šlo o dva motory pro první stupeň určený k misi Crew-1 a jeden motor, který má 10. listopadu vynést z Vandenbergovy základny evropsko-americkou družici Sentinel 6A. Koenigsmann uvedl, že oba motory, které jsou instalovány do stupně pro Crew-1, mají prokazatelně čisté ventily. Josh Finch, tiskový mluvčí NASA, ještě potvrdil, že oba motory, které se na raketě pro Crew-1 měnili, se nachází na prvním stupni.

Chod devíti motorů Merlin 1D

Chod devíti motorů Merlin 1D
Zdroj: https://www.flickr.com/photos/spacex/

SpaceX provádí inspekce dílů raketových motorů, než přistoupí k jejich sestavování ve svém sídle v kalifornském Hawthorne. „Ventilů děláme tuny,“ přiznává Koenigsmann a dodává: „Máme velké množství regulátorů, které obsahují velmi malé otvory. Nyní tedy provádíme kontrolu, abychom se ujistili, že v nich nejsou žádné zbytky. Všechny ventily jsou čisté a v pořádku. Hodně jsme toho už udělali při zkouškách, ale tohle spouští novou podrobnou prohlídku každého průchodu, abychom měli jistotu, že díly jsou čisté, ještě než je spojíme.

18. října - Flacon 9 s použitým prvním stupněm vynáší 13. várku ostrých družic Starlink.

18. října – Flacon 9 s použitým prvním stupněm vynáší 13. várku ostrých družic Starlink.
Zdroj: https://live.staticflickr.com/

Podle jeho slov již SpaceX zahájila jednání s dodavatelem, který pracuje s tímto maskovacím lakem, aby na budoucích dílech daný problém vyřešil. „Celé to skončí tím, že vylepšíme celý proces, zlepšíme svou bdělost a budeme mít na rampě lepší raketu pro všechny další starty,“ poznamenal Koenigsmann. Od chvíle, kdy se objevil problém při pokusu o start s družicí GPS, provedla SpaceX tři úspěšné starty raket Falcon, které vynesly 180 družic systému Starlink. Žádný z motorů na těchto raketách (jejichž první stupně byly použité) nevykazoval známky předčasného náběhu. Proto se SpaceX mohla rozhodnout pokračovat v misích Starlink i když vyšetřování anomálie probíhalo. „Je výhoda, když máte stupeň, který pracoval správně – pak víte, že je letem prověřený,“ poznamenal Koenigsmann.

Každý z devíti motorů Merlin 1D na prvním stupni Falconu 9 vytváří tah 86 tun. Motory jsou schopny opakovaného zážehu za letu, čehož SpaceX využívá ke zpomalení stupně a jeho motorickému přistání na mořské plošině nebo na pevninské ploše. Na horním stupni se pak nachází jeden motor Merlin přizpůsobený provozu ve vakuu, který dopraví náklad na oběžnou dráhu.

NASA na tiskové konferenci uvedla, že vyřešení problému s motory Merlin otevírá dveře startu mise Crew-1. Termín je zatím stanoven na 15. listopadu v 1:49 SEČ. Pokud se start podaří, mělo by ke spojení lodi s Mezinárodní kosmickou stanicí dojít tentýž den v 10:04 SEČ, tedy zhruba osm a půl hodiny po startu. Čtyři astronauti by měli na stanici strávit půl roku. Připojí se tak ke svým kolegům, kteří již na ISS pobývají – tuto trojici tvoří Rusové Sergej Ryžikov a Sergej Kuď-Sverčkov a Američanka Kate Rubins. Vůbec poprvé tak dojde k navýšení počtu členů dlouhodobé expedice na sedm.

64. dlouhodobá expedice na ISS bude mít sedm členů.

64. dlouhodobá expedice na ISS bude mít sedm členů.
Zdroj: http://www.spacefacts.de/

První operační mise lodi Crew Dragon může proběhnout, jelikož pilotovaná testovací mise DM-2 dopadla dobře. Astronauti Doug Hurley a Bob Behnken při ní strávili na oběžné dráze 64 dní. Start proběhl 30. května a loď se s dvoučlennou posádkou vrátila 4. srpna, kdy dosedla do vln Mexického zálivu. Šlo o první pilotovanou misi z území USA od ukončení provozu raketoplánů v roce 2011.

Crew Dragon určený k misi DM-2

Crew Dragon určený k misi DM-2
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Certifikační proces se chýlí ke konci a bude ukončen zhruba týden před startem mise Crew-1. Lodě Crew Dragon poté vstoupí do operačního provozu, ve kterém mají absolvovat nejméně šest misí pro NASA, při kterých dopraví astronauty na ISS a zase je přiveze zpět. Skončí tak několikaleté období, ve kterém byla NASA při dopravě posádek na oběžnou dráhu závislá na ruských lodích Sojuz. Steve Stich na tiskové konferenci uvedl, že manažeři kosmické agentury analyzovali veškerá data nasbíraná při testovací misi DM-2 a vyřešily se i dva problémy, které se na lodi objevily po přistání.

Inspekce lodi pojmenované Endeavour, která obsloužila misi DM-2, se ukázalo, že některé části jejího tepelného štítu byly při spalujícím průchodu atmosférou erodovány více, než se očekávalo. NASA a SpaceX už minulý měsíc uvedly, že si týmy všimly zvýšené eroze na spodní části kabiny v místech, kde se připojuje nehermetizovaný nákladový prostor – takzvaný trunk – který se odhazuje před vstupem do atmosféry.

Jsou tam šrouby, které trčí ven, když se trunk oddělí a loď se vrací,“ uvedl Stich 29. září na tiskové konferenci, kde dodal: „Tato oblast zažívá velmi komplexní proudění. Na DM-2 se ukázalo, že vlivem tohoto komplexního toku došlo k erozi mezi dlaždicemi.“ Koenigsmann na toto téma poznamenal, že eroze štítu byla omezena jen na „malou oblast“ a není to „nic, co by nás mělo znepokojovat“. NASA dále uvedla, že inženýři SpaceX zavedli „pár lokálních vylepšení“ tepelného štítu v místě spojení návratové kabiny a trunku.

Posádka Crew Dragonu po vyzvednutí z moře

Posádka Crew Dragonu po vyzvednutí z moře
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Druhý zmíněný problém při misi DM-2 se týkal výškového senzoru, který říkal padákům na kabině, kdy se mají vystřelit. K jejich uvolnění při misi DM-2 totiž došlo v trochu menší výšce, než se čekalo, ale vše bylo v rámci povolených limitů. Pro misi Crew-1 SpaceX použila jiný přístroj, který měří atmosférický tlak a na základě toho určí výšku. Stich nyní uvedl, že uvolnění padáků při misi DM-2 bylo ovlivněno „ucpanou částí“ v krycí čepičce Crew Dragonu.

Crew Dragon ve vodách Mexického zálivu

Crew Dragon ve vodách Mexického zálivu
Zdroj: https://preview.redd.it/

NASA podle jeho slov dořešila anomálie kolem štítu i padáků, což je další nezbytný krok k misi Crew-1, kterou čekají závěrečná zhodnocení připravenosti. Loď pojmenovaná Resilience disponuje i dalšími změnami. Má třeba bytelnější stukturální panely, které lépe zvládnou silnější vítr i rozbouřenější moře po přistání, disponuje také vylepšenými fotovoltaickými panely, nebo novým letovým softwarem, který jí umožní připojit se na oba k tomu určené staniční porty.

Vzhledem k nově určenému termínu startu 15. listopadu vstoupila posádka minulý víkend do „měkké karantény“, aby se omezilo riziko jejich zdravotních komplikací před startem. Počínaje sobotou pak zahájí formální předstartovní karanténní protokol definovaný NASA. SpaceX plánuje provést interní zhodnocení připravenosti k letu mise Crew-1 během konce pracovního týdne. Následovat bude zhodnocení připravenosti k letu pod hlavičkou NASA.

Tato zhodnocení mají otevřít cestu k plnění nádrží Crew Dragonu hydrazinem a oxidem dusičitým. Loď je již v čisté místnosti na Mysu Canaveral, kde prochází předstartovní přípravou. Příští týden by mělo dojít k jejímu přesunu na nedaleké Kennedyho středisko, kde ji inženýři SpaceX připojí k raketě Falcon 9. Přesun astronautů z jejich domácí základny v Houstonu na Floridu, je plánován na 6. listopadu.

Falcon 9 s lodí Crew Dragon před misí DM-2

Falcon 9 s lodí Crew Dragon před misí DM-2
Zdroj: https://live.staticflickr.com/

Plně sestavený Falcon 9 (i s lodí Crew Dragon) by měl 9. listopadu podstoupit statický zážeh na rampě 39A. Statický zážeh je standardní součástí předstartovních příprav většiny misí SpaceX. Inženýři díky tomu získají další možnost zkontrolovat, že motory na raketě neobsahují žádné defekty, které zastavily pokus o start s družicí GPS. Širší zhodnocení připravenosti k letu, má proběhnout 9. listopadu. O dva dny později si posádka cvičně oblékne přetlakové skafandry a přesune se na rampu, kde proběhne nástup do lodi a nácvik předstartovních činností.

Pokud půjdou všechny přípravy podle plánu, měli bychom se 15. listopadu našeho času dočkat startu. Ještě před misí Crew-1 však SpaceX provede minimálně jeden start. Vypuštění družice GPS (jejíž start musel začátkem října přerušit), se momentálně plánuje na 4. listopadu z floridské rampy číslo 40. Stich oznámil, že NASA by ráda vyhodnotila data z tohoto startu ještě před startem Crew-1. „Jeden z motorů, které instalujeme, disponuje drobnou změnou a rádi bychom ji viděli letět nejprve na misi GPS-3,“ uvedl Stich. Vypuštění Falconu 9 s evropsko-americkou družicí Sentinel-6A Michael Freilich, je momentálně plánováno nejdříve na 10. listopadu. Stejně jako u raket pro GPS, či Crew-1, podstupuje i nosič pro tuto družici výměnu motoru.

Přeloženo z:
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
https://mk0spaceflightnoa02a.kinstacdn.com/…PH_SPX01_0004orig.jpg
https://c1.staticflickr.com/5/4731/39175181842_760cf0653b_o.jpg
https://fbcdn-sphotos-f-a.akamaihd.net/…1420579338_beb01fdcec62e56f6c91f91caa5891bf
https://live.staticflickr.com/65535/47926137127_ef58152b6b_o_d.jpg
https://live.staticflickr.com/4862/32040173928_afdfb09939_o_d.jpg
http://www.spacefacts.de/iss/large/iss-64.htm
https://pbs.twimg.com/media/EW-A19qVcAA6f2S?format=jpg&name=4096×4096
https://upload.wikimedia.org/…/SpaceX_Demo-2_Landing_%28NHQ202008020017%29.jpg
https://preview.redd.it/…webp&s=75aeab871b87a82ddd173e978b1a1e7799e95be7
https://live.staticflickr.com/65535/49934168858_0576bd9923_k_d.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

12 komentářů ke článku “Známe problém Merlinů – cesta ke Crew-1 je volná”

  1. Radim Pretsch napsal:

    Tuny železa, díly o rozměrech v metrech a přitom hodinářská práce. Jenom to číst je dobrodružství, co teprve na tom dělat.

    • Petr Spurný napsal:

      Vedle Merlina si představit Raptora a ještě v počtech, kterou budou pohánět SH! Mám stejné pocity. Tolik věcí, co se může pokazit! Kloubou dolů!

      • KarelT napsal:

        To je právě jeden z důvodů proč nevěřím těm řečem o dosažení spolehlivosti jako u letecké dopravy. S touhle současnou technologií je to pořád o dva řády jinde. Proto je nutný záchranný systém, dnes už by si asi nikdo netroufl postavit ani STS tak jak byl.

        • petrsida napsal:

          S počtem motorů v tomto případě ale roste spolehlivost, díky zastupitelnosti, a paradoxně počet letů opět pomáhá, protože je mnohem víc pokusů na vychytání much

          všiměte si, že uzemněné byly nové stupně, ale použité a OVĚŘENÉ vesele lítaly dál

          PS – ve stejné pozici byla kdysi letecká civilní vrtulová a později i proudová doprava, a kde je dnes (přičemž to neznamená, že občas něco neselže, ale ani u letadel nakonec záchranný systém není, je ale rozdíl jestli odejdou dva motory ze dvou, nebo dva ze třiceti)

          • Tovy napsal:

            U letadel záchranný systém není, ale ty jsou ze své podstaty vztlaková tělesa a jsou řiditelná i při výpadku všech motorů (i při asymetrickém tahu třeba při výpadku motorů jen na jedné straně; 747 umí letět i na jeden motor, i když je to na hraně). Proto je zbytečné mít v letadlech záchranný systém.
            Opravdu tyto stroje nelze porovnávat ani náhodou.

        • Radoslav Karásek napsal:

          Keď nastavíš vhodný proces výroby a následne aj vhodný proces kontroly, tak nevidím problém robiť aj zložité veci zdanlivo jednoducho.

          Tu sme mali zrejme chybu v procese výroby, túto chybu neodhalil proces kontroly, avšak za to riadiaci softvér zvládol situáciu „zachrániť“ skor, ako prišlo ku štartu a bol by aspoň teoreticky ohrozený náklad.

          To máš ako porovnanie starej fábie a nových aút, ktoré sú prešpikované elektronikou. Kde sa vo finále cítiš bezpečnejšie?

          • KarelT napsal:

            Hm, až na to že bezpečnost Fabie a nového vozu nemá moc společného se složitostí ale s tím, že nové vozy mají lépe navrženou konstrukci a deformační zóny. Myslím že se tady úplně nesmyslně dohadujeme o ničem. Letadla ani automobily se v případě poruchy motoru nerozplácnou o zem jak šutr. Zkrátka až na statisíce letů raket bude připadat jedna havárie, tak se můžeme dohadovat, ale zatím je to ještě mnoho desetiletí daleko.

        • Bigbaz napsal:

          Nevím jestli jste někdy měl možnost vidět vnitřnosti leteckého proudového motoru, ale můžu vám garantovat, že to rohodně není jednoduché jak motor z babety.
          Je to hlavně o masovosti provozu a získaných zkušenostech. Jedině tak se dají najít a odhalit slabá místa a vychytat je dřív než v tom poprvé poletí lidi.
          Pokud vládnete angličtinou, doporučuji video od Everyday Astronauta, kde rozebírá nutnost a potřebnost záchranného systému z mnoha pohledů.

          • KarelT napsal:

            Samozřejmě že viděl, ale taky je přeci známo, že provozní podmínky raketových a proudových motorů jsou řádově úplně jinde. Tlaky, vibrace, teploty a další jsou u raketových motorů skoro na hraně možností. Nedá se to srovnávat.

  2. Michal Andrej napsal:

    Nie je mi jasné, ako to že ten ucpaný ventil neodhalil statický zážeh 25.9, ale prekazil ostrý štart 3.10. Veď preto sa statický zážeh v prvom rade robí, aby odhalil problémy práve takéhoto typu??

    • Dušan Majer napsal:

      Navíc každý motor prochází před instalací do rakety vlastním statickým zážehem. Osobně se domnívám, že se to dá vysvětlit tak, že při těchto testech byl onen kousek laku na místě, kde nepřekážel. Před startem se ale zřejmě dostal někam, kde už vadil. Navíc ty hodnoty při testech mohly být lehce mimo optimální hodnotu, ale stále v tolerovatelné odchylce. Při startu už byl asi ten kus na jiném místě a hodnoty spadly mimo povolené limity.

    • Tomas Kratochvil napsal:

      Statický zážeh dokáže z principu odhalit pouze ty problémy, které se hlásí dopředu a je možné toto vyčíst z telemetrie. Pokud se náhle utrhne lopatka turbíny, žádný předchozí běh motoru vám to nenapoví. Nebo pokud kus laku ucpe díru o průměru 1,5mm. (Což je sice technicky to samé jako 0,15 cm ale zato to dává smysl.)

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.