Co zničilo raketu Falcon?

Tragédii na jasně modrém nebi, která šokovala diváky komerčního startu v okolí mysu Canaveral na Floridě za slunečného dopoledne v neděli 28. června, a její důsledky pro zásobování a provoz Mezinárodní vesmírné stanice jsme popsali již dříve v článcích z 1. července a 13. července. 

Poslední dobou bylo okolo SpaceX tak trochu ticho po pěšině a zrak fandů kosmonautiky se soustředil spíše na vzdálený zmrzlý svět jménem Pluto, který odkrýval svá tajemství sondě New Horizons. Pluto nyní již trochu ustoupilo do pozadí (ono ostatně, než New Horizons odešle na Zemi veškerá data, získaná v blízkosti Pluta, uplyne nějakých 16 měsíců) a my se můžeme opět trochu podrobněji podívat na vyšetřování havárie rakety Falcon, protože v pondělí 20. července uskutečnila SpaceX interní tiskovku pro novináře, kteří následně zveřejnili nové poznatky.

Prakticky ode dne havárie bylo jasné, že začátkem konce byl prudký nárůst tlaku v nádrži s kapalným kyslíkem na horním stupni, který toto bohužel nevydržel a proměnil se v mračno trosek a dýmu. Jenže co přesně způsobilo onen přetlak, nebylo dlouhou dobu jasné. Nyní vypadá jako jediný možný viník heliová kapsle pro tlakování palivových nádrží.

Uvnitř nádrže s kapalným kyslíkem, který používají oba stupně Falconu 9 jako okysličovadlo pro hoření kerosinu, je namontováno několik menších nádrží s heliem, které jsou natlakovány na skoro 380 fyzikálních atmosfér. Když hoří motor Merlin horního stupně, helium je proháněno jeho útrobami aby se předehřálo a poté putuje do palivových nádrží, kde zvyšuje tlak a tím za á urychluje odtok paliva do spalovací komory a za bé zabraňuje šoku nádrže z rychlého poklesu tlaku odváděním paliva. Nyní se ale zdá, že jedna heliová nádrž nepomáhala ale naopak škodila.

Za všechno asi může ocelová vzpruha, která měla heliovou nádrž držet upevněnou v jednom bodě, vzpruha ale nevydržela. Raketa Falcon 9 byla už 45 kilometrů nad Atlantikem a na palubě panovalo přetížení 3,2 G, když se ocelová vzpruha o délce 60 cm a šířce asi 2 cm uvolnila, zřejmě v místě, kde ji držel šroub, a heliová nádržka se utrhla. Ponořená v kapalném kyslíku se pak začala chovat jako nafouknutý balon pod hladinou bazénu a vystřelila vzhůru.

„Může to znít trochu nelogicky, že zatímco raketa stále zrychluje, tak se něco uvolněného uvnitř nádrže tlačí ještě více vzhůru, ale je to v podstatě to, co se stalo,“ prohlásil na pondělní tiskovce Elon Musk, zakladatel a šéfkonstruktér SpaceX.

Není zatím jasné, zda uvolněná heliová kapsle prorazila horní stěnu nádrže s kyslíkem, nicméně raketě srazilo vaz náhlé uvolnění helia v kyslíkové nádrži. V okamžiku, kdy k němu došlo (2 minuty a 18 sekund po startu), stále ještě hořely motory spodního stupně a postižená nádrž na stupni horním byla tím pádem plně natankovaná a moc prostoru pro další objem v ní nezůstávalo (SpaceX udává asi 2 procenta). Tento náhlý přetlak, který nastal během jediné sekundy, rozerval stěny kyslíkové nádrže, což vedlo k destrukci horního stupně a ukončení mise.

Kdo selhal? Vypadá to, že ocelový držák a následně celou heliovou nádrž uvolnil vadný šroub, jeho fotografie, pořízené po kompletaci rakety před startem, však neukázaly nic zvláštního. Stejných ocelových vzpruh startovaly na raketách Falcon už řádově tisíce a nikdy se nic nestalo. Tahle ale povolila pod pouze pětinovou tíhou, než jakou měla vydržet podle certifikace ... SpaceX je známá tím, že přes 90 procent součástek do svých raket vyrábí sama na své triko, tento trám pocházel ovšem údajně od externího dodavatele. Elon Musk jej pochopitelně odmítl jmenovat, pouze podotknul, že s ním již rozvázal smlouvu.

Vyšetřování havárie bylo komplikováno faktem, že od prvních náznaků problému v telemetrických datech, posílaných raketou na Zemi, do přerušení spojení kvůli rozpadu nosiče uplynula ani ne vteřina.

„Na různých místech na horním stupni rakety máme mikrofony a když se podíváme na přesné časy signálů s vysokými frekvencemi, zvuková triangulace nám pomůže vysledovat přesné místo, kde došlo k chybě,“ vysvětluje postup vyšetřování Musk.

Zkoumání dat, která stihl Falcon 9 odeslat na Zemi před svým zničením, bylo doplněno fyzickými testy komponent ve SpaceX.

Záchrana Dragonu?

Dalším zajímavým faktem, který Elon Musk v pondělí potvrdil, je to, že vynášená loď Dragon s asi dvěma tunami nákladu pro provoz ISS skutečně přežila havárii svého nosiče, včas se od něj oddělila a dokud nezapadla za horizont (trosky rakety Falcon 9 dopadaly již řádově stovky kilometrů od kosmodromu do oceánu), udržovala ve volném pádu kontakt s řídícím střediskem. Dragon je vybaven třemi velkými padáky pro návrat s nákladem ze stanice ISS, bohužel ve svém počítači neměl nahrané příkazy pro jejich rozevření v případě takovéto nouze.

„Mohli jsme zachránit Dragon, kdybychom do něj před startem nahráli správný software,“ postesknul si Musk.

Bylo by skutečně úžasné, kdyby kamera ukázala rozpad rakety ale o chvíli později hladce přistávající Dragon se zachráněným nákladem. Při příštích misích se na to ale už bude pamatovat.

Krátce po ztrátě spojení s letovou kontrolou byl Dragon zničen při dopadu do vln Atlantiku a s ním i náklad za 110 milionů dolarů, který měl být na počátku července dopraven na ISS. Náklad nebyl pojištěn, nicméně SpaceX za jeho ztrátu údajně nemusí platit NASA žádnou pokutu, jen prostě nedostane zaplaceno za jednotlivou úspěšnou misi.

Nyní už pryč od Dragonu, předchozí odstavec nastoluje otázku, jak havárie postihne komerční provoz rakety Falcon 9 a zisky SpaceX.

Kdyby nedošlo k červnové havárii, měl příští Falcon 9 startovat 8. srpna s americko-francouzskou oceánografickou družicí Jason 3 plus telekomunikačním satelitem SES 9. Další start zhruba o měsíc později by vynesl opět Dragon k ISS, kromě jiného by se na palubě svezl pokusný nafukovací modul od Bigelow Aerospace k ročním testům ve vesmíru.

Nyní to ovšem vypadá, že další start rakety Falcon 9 uvidíme nejdříve v září, možná ještě později, bez prozatím přesnějšího určení vynášeného nákladu. Nutné dodatečné testování, zavedené po havárii, navíc trošku zvedne výrobní cenu rakety, její hodnota na komerčním trhu by se však měla udržet na těch zhruba 61 milionech dolarů. Několikaměsíční přerušení letů připraví SpaceX o zisky v řádech stovek milionů dolarů, žádný zákazník však naštěstí smlouvu s firmou po červnovém incidentu nerozvázal, někteří dokonce pomáhali s vyšetřováním.

„Před sedmi lety, když naše firma zažila předchozí fatální havárii nosiče (tehdy šlo ještě o raketu Falcon 1 – pozn. aut.), čítaly naše řady kolem 500 lidí, nyní už jsou nás přes 4 000. Tím pádem většina lidí, která dnes pracuje ve SpaceX, zažívala jen samé úspěchy a když vidíte jen úspěchy, tak přirozeně klesá váš strach z neúspěchu,“ říká Elon Musk.

Dodává, že před každým kosmickým startem rozesílá celoagenturní email, žádající zpětnou vazbu od všech techniků, kteří mají z něčeho obavy ale nechtějí s nimi jít za manažery firmy.

„Když takový mejl posílám po dvacáté, technici si musí říkat ‘hele, Elona zase chytla paranoia’, ale myslím, že nyní si každý z nich už uvědomuje, že vypouštět rakety není žádná legrace,” uzavírá Musk.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Aktuality o vyšetřování na webu SpaceX
[2] Spaceflightnow.com 21. 7. 2015