Komentár 45. týždeň: SpaceX už vie, prečo vybuchol Falcon9

Tento týždeň komentujeme udalosť týždňa – SpaceX ukončil vyšetrovanie havárie rakety Falcon-9. Haváriu má na svedomí nezvyčajná reakcia medzi materiálom palivovej nádrže a kyslíkom. Elon Musk uviedol, že takáto príčina zlyhania sa ešte nikdy v histórii raketových letov nestala.

Súmrak chemických raketových motorov

Za posledných pár rokov sa vývoj v oblasti raketových technológií exponenciálne zrýchlil. Môžu za to technologickí vizionári ako napríklad Elon Musk (zakladateľ Paypal a SpaceX), Jeff Bezos (zakladateľ Amazon a Blue Origin), Paul G. Allen (spolu-zakladateľ Microsoft a Vulcan Aerospace), Richard Branson (zakladateľ Virgin Records a Virgin Galactic) a mnohí ďalší.

Títo ľudia sa stali miliardármi svojim vlastným pričinením. Väčšinou začali podnikať v oblasti Informačných technológií, majú do päťdesiat rokov a hľadajú ďalšie výzvy. A tých ponúka vesmír neúrekom.

Najďalej v realizácii svojich vesmírnych ambícií je určite Elon Musk. Jeho revolučné rakety Falcon-9 sú ďaleko pred ostatnými konkurentmi: sú jednoduché, lacné, dostatočne výkonné a znovu-použiteľné.

Bohužiaľ, novátorské technológie použité v rakete Falcon-9 zaplatili ďalšiu nováčikovskú daň prvého septembra tohto roku. Bola to už druhá havária rakety Falcon-9 odkedy SpaceX začal komerčné lety do vesmíru.

Tentoraz sa problém vyskytol počas tankovania tekutého kyslíka do tankovacej nádrže v druhom stupni rakety.

Druhý stupeň rakety je zmenšená analógia prvého stupňa, prispôsobená na let v podmienkach nulovej gravitácie.

falcon9-second-stage
ZDROJ | SpaceX

Pozostáva z dvoch nádrží. Jedna (angl. LOX tank) pre tekutý kyslík (-207°C) a druhá (angl. Fuel tank) pre zachladené raketové palivo (-7°C) – vysoko-rafinovaný kerozín (letecký petrolej).

Aby sa ušetrilo na váhe rakety, kerozín a kyslík nie sú umiestnené v samostatných nádržiach. Sú umiestnené v jednej, rozdelenej prepážkou na dve časti: vrchná pre kyslík a spodná pre kerozín.

falcon-9-helium-1
ZDROJ | SpaceX

Palivový systém ešte zahŕňa kryogénne héliové hospodárstvo, ktoré pozostáva z troch nádrží pre tekuté hélium (-269°C). Hélium v tomto prípade funguje ako hnací plyn. Udržiava konštantný tlak v oboch nádržiach, keď sa postupne vyprázdňujú počas letu druhého stupňa rakety v podmienkach nulovej gravitácie.

Presnejšie povedané, počas letu druhého stupňa rakety, regulátory tlaku najprv hélium zahrejú a potom ho vháňajú do oboch palivových komôr, aby sa udržiaval konštantný tlak na prívodoch do raketového motora Merlin.

Kvôli zjednodušeniu konštrukcie rakety boli nádrže s tekutým héliom (-269°C) umiestnené do komory s tekutým kyslíkom (-207°C). Udržiavanie hélia v tekutom stave je preto technicky oveľa jednoduchšie.

Nevýhodou však je, že kyslík pri teplote -219°C mení skupenstvo na tuhé. A ak sa v takomto stave dostane do kontaktu s kompozitným materiálom z ktorého sú skonštruované héliové nádrže, môžu sa tieto vznietiť. A to sa práve stalo.

Konštruktérom sa nepodarilo zabezpečiť, aby teplota tekutého kyslíka (-207°C) ani v kontakte s nádržami pre tekuté hélium(-269°C) neklesla pod spomínaných -219°C. Môžete si predstaviť akú si to vyžaduje dokonalú tepelnú izoláciu. I malý defekt kompozitného materiálu z ktorého sú skonštruované héliové nádrže je potenciálne zdrojom havárie.

falcon-9_lox-tank
ZDROJ | SpaceX

Počas vyšetrovania sa záhadnú reakciu tuhého kyslíka s kompozitným uhlíkatým materiálom podarilo zopakovať. To je tá lepšia správa.

Horšia správa je, že septembrová havária spôsobila nielen stratu rakety a drahého nákladu – satelitu AMOS-6 (200 mil. USD). Spôsobila aj, že sa začali objavovať vážne pochybnosti, či raketa Falcon-9 zaručí dostatočný stupeň bezpečnosti pre ľudskú posádku.

Najväčšia výhrada sa týka procedúry štartovania. Ako bolo uvedené vyššie, Falcon-9 používa podchladené palivá kvôli zvýšeniu ťahu rakety. Aby nezačali vrieť, musí od natankovania po zapálenie motorov uplynúť maximálne polhodina.

To znamená, že posádka musí byť nasťahovaná v module Dragon už počas procesu tankovania – čo je proti všetkým doterajším bezpečnostným zásadám NASA.

Niektorí experti vyzývajú SpaceX, aby zásadným spôsobom zmenil konštrukciu rakety, alebo odstúpil od ambícií prevážať ľudskú posádku na medzinárodnú vesmírnu stanicu.

Musk uviedol pre TV CNBC, že zabezpečí posádke bezpečný štart a že sa najbližší štart rakety Falcon-9 pripravuje už v polovici decembra.

Pokiaľ poznáme Elona Muska, vždy po nejakom neúspechu vytiahne z rukáva nejaké ďalšie eso. Nejaké prekvapenie, novinku, ktorá rozptýli všetky pochybnosti.

Čo by to mohlo byť tento raz? Možno štart rakety Falcon Heavy a úspešné pristátie všetkých troch nosných rakiet na plávajúcich plošinách v Atlantiku.

Alebo predvedie štart rakety s motorom Raptor. Koncom septembra ho úspešne odskúšal.

Zatiaľ sa SpaceX spolieha na chemické motory. Tie sú však zložité, rozmerné a náchylné na poruchy.

Prejde raz SpaceX na elektro-magnetické motory? Tak ako to spravil s elektromobilmi? Predbežné testy inžinierov z NASA ukazujú, že elektro-magnetický motor skutočne môže fungovať.

 

ZdrojNewYork Times,New Atlas

Komentáre k článku