Jak a proč selhalo přistání centrálního stupně Falconu Heavy
Start Falconu Heavy máme úspěšně za sebou a mnozí z nás se z té velkoleposti budou ještě dlouho vzpamatovávat. Pokud jste však sledovali pouze živý přenos, jistě vás zajímá, jak dopadlo přistání centrálního stupně na mořské plošině Of Course I Still Love You. Během přenosu došlo těsně před přistáním ke ztrátě signálu a moderátoři se k osudu stupně dál nevyjádřili. Mlčení však značilo, že přistání se nejspíše nepovedlo. To nakonec potvrdil sám Elon Musk na postartovní tiskové konferenci.
Start prvního Falconu Heavy (Foto: SpaceX)
Šéf SpaceX na konferenci vysvětlil, že dvěma krajním motorům centrálního stupně došla samozápalná směs (triethylhliník-triethylboran, neboli TEA-TEB), takže je nebylo možné před přistáním znovu zažehnout. Stupeň následně dopadl do vody rychlostí 480 km/h zhruba 100 metrů od OCISLY, přičemž poškodil či úplně zničil dva motory, které robotická plošina používá pro udržování pozice. Na palubu plošiny navíc dopadly trosky rakety.
Některé články na jiných webech mylně uváděly, že důvodem selhání byl nedostatek paliva. To však není pravda – paliva i okysličovadla byl dostatek, ale ze zatím neznámého důvodu raketě nevystačila zásoba směsi TEA-TEB. To je tzv. samozápalná látka, což znamená, že se dokáže sama vzplanout při kontaktu se vzduchem. V praxi vznícení způsobí kapalný kyslík pouštěný do motorů. Směs se používá pro zapálení motorů Merlin při startu a také později při dalších zážezích, které jsou potřeba pro provedení měkkého přistání. Pokud jste si někdy při sledování startu všimli zelených záblesků při zážehu motorů, tak vězte, že to je projev hoření směsi TEA-TEB.
Detail motoru plošiny OCISLY (Foto: Marek Cyzio)
Každý motor Merlin disponuje vlastním zásobníkem této kapaliny, ale jelikož pouze 3 z 9 motorů je potřeba zažehnout více než jednou (prostřední a dva krajní), tyto motory mají k dispozici samozápalné směsi více. Z nějakého důvodu však měly dva krajní motory této látky nedostatek, a tak nebylo možné provést finální zážeh před přistáním. Předchozí zážehy krajních motorů (startovní, zpětný a vstupní) však proběhly bez problémů. Podle Elona Muska se při přistání zažehl jen prostřední motor, i když si nebyl úplně jistý, jak přesně to vlastně bylo.
Raketa těsně před přistáním provádí zážehovou sekvenci označovanou “1-3-1”. Znamená to, že se nejdříve zažehne prostřední motor, po chvíli se zažehnou také dva postranní, které po krátké době opět zhasnou, a samotné dosednutí rakety už proběhne jen s pomocí prostředního motoru. Tato sekvence je dobře vidět na záběrech z přistání bočního stupně Falconu Heavy:
Celý manévr je přesně načasovaný a trvá jen pár vteřin. Když tedy selhalo zažehnutí dvou motorů, jeden motor neměl šanci raketu včas ubrzdit, a ta v rychlosti dopadla na hladinu oceánu.
Spekulací ohledně příčiny nedostatku směsi je několik, ale lze jen těžko soudit, jestli je některá z nich ta správná.
- Nejjednodušším vysvětlením by bylo, že se ve SpaceX přepočítali a pracovníci do postranních motorů nedopatřením dali menší zásobu směsi než měli. Například proto, že nepočítali se zpětným zážehem, který se u některých misí neprovádí kvůli šetření paliva. Osobně mi však tato teorie přijde málo pravděpodobná, protože by se jednalo o vskutku školáckou chybu, která mi ke SpaceX moc nesedí.
- Další teorií je, že došlo k odpaření určité části této látky v důsledku delšího pobytu centrálního stupně mimo atmosféru, než je obvyklé. U misí s Falconem 9 se totiž spodní stupeň odpojuje zhruba ve stejnou dobu jako boční stupně u Falconu Heavy. Centrální stupeň však letěl dále a výše, takže se v tomto ohledu jednalo o neobvyklou situaci. Netuším však, jestli k takovému odpaření či jinému úniku směsi vůbec může reálně dojít.
- V úvahu také připadá varianta, že selhalo zažehnutí pouze jednoho motoru, ale jelikož pak tah nebyl symetrický, druhý postranní motor se po chvíli automaticky vypnul. Tahle teorie se mi nepozdává, protože si myslím, že řídící software Falconů je dostatečně pokročilý na to, aby se s nesouměrným tahem dokázal vypořádat za běhu pomocí adekvátní úpravy tahu na jednotlivých motorech. Podobně umí Falcon vykompenzovat výpadek jednoho či více motorů během normálního letu. Je však možné, že i kdyby nastala situace s dvěma zažehnutými motory, nemuselo by to stačit na včasné ubrzdění stupně ani při maximálním možném tahu.
Ať už to bylo jakkoli, Elon Musk v tomto nezdaru našel hned několik pozitiv. Zaprvé, pokud prý nehoda nezničila kamery na OCISLY, mělo by být k dispozici parádní video, které by se podle něj mohlo hodit do dalšího sestřihu nepovedených přistání a jiných selhání.
Druhým pozitivem podle něj je, že SpaceX stejně neplánovalo žádný ze zachráněných stupňů použít znovu, takže se nejedná o velkou ztrátu. Ovšem, společnost by jistě radši centrální stupeň zachránila, aby jej mohla analyzovat a podívat se, jak dobře se stupeň vypořádal s náporem, který na něj vyvíjely boční stupně. Prozatím však bude inženýrům muset stačit bohatá telemetrie a vědomí, že Falcon Heavy v pořádku přečkal svůj testovací let, takže není nějak zásadně špatně navržen.
Elon si pak na konci konference vzpomněl na ještě jedno pozitivum nepovedeného přistání, když přišla řeč na nová titanová roštová kormidla:
[Titanová kormidla] jsou super. Fungují fakt dobře a jsem s nimi velice spokojený. Popravdě jsem rád, že se nám povedlo zachránit oba boční stupně. Ty totiž mají titanová kormidla, zatímco centrální stupeň je neměl. Takže kdybych si musel vybrat, které stupně chci zachránit, vybral bych si ty boční. Centrální stupeň bych nechal vybouchnout. [smích] Ta proklatá kormidla jsou totiž strašně drahá na výrobu. Jsou skvělá, ale výroba je pomalá. Takže je potřebujeme zpátky. Ta kormidla byla tou nejdůležitější věcí, kterou jsme potřebovali zachránit.
Detail nových roštových kormidel, která umožňují snazší znovupoužitelnost Falconu (Foto: SpaceX)
Zkrátka a dobře, SpaceX sice nezdařené přistání jistě mrzí – přeci jen jde o první nezdar od června 2016 a přerušení dlouhé šnůry úspěšných přistání –, ale nejedná se o nic, co by mělo dopad na budoucí starty. Stejně jako u dřívějších neúspěšných přistání společnost na základě dat zjistí, kde se stala chyba, a podnikne patřičné kroky, aby k podobnému selhání v budoucnu už nedošlo. Na další pokus o přistání si sice nejspíš počkáme nezvykle dlouho, ale pevně věřím, že si SpaceX příště připíše další úspěch.
(Z tiskové konference jsme se dozvěděli řadu dalších zajímavých informací, na které se můžete těšit v následujících dnech.)
Podpořte projekt ElonX
- Mise Starlink 12-1 - 20. 11. 2024
- Mise Starlink 9-13 - 19. 11. 2024
- Daily Hopper: Ruské výčitky, klapka v ohrožení a inspirace přírodou - 16. 11. 2024
Ahoj,
nevíte, jestli někdo vypočítal, kdy se Tesla přiblíží k Marsu na pár tisíc kilometrů, nebo kdy se s Marsem střetne?
nesrazi se, nejbliz ma byt nejakych 7 milionu kilometru. Coz je 1/5 vzdalenosti mezi Zemi a Marsem. Myslim ze oni vlastne nemeli za hlavni cil se marsu priblizit, jen demonstrovat ze doleti dal nez je Mars. Ale i kdyby, vzhledem k tomu ze bateriim uz dosla stava tak ani zadne zabery ani nic uz nebude.
Kdyžtak mě opravte, ale předpokládám, že při každém obletu slunce budou průsečíky trajektorií v jiné vzdálenosti od Marsu.
Proto se ptám, jestli třeba za 10 000 obletů neproletí třeba jen 500 km od povrchu planety, tedy jestli to jde nasimulovat.
Nasimulovat samozřejmě jde, ale dráha Tesly a Marsu má rozdíl v deklinaci 5 nebo 7 stupňů, takže se dráhy (ikdyž to tak může při pohledu na oběžné drahy vypadat) nikdy neprotnou, tím pádem je i nulová šance srážky, nebo přiblížení…
Nevíte někdo proč mají LZ 1 a LZ 2 jinou barvu, má to nějaký praktický důvod?
Aby bylo poznat, ze zamenili zabery z jednotlivych boosteru 😀
Ironií osudu je, že použité stupně se v pořádku vrátily a zbrusu nový se teď válí na dně oceánu.
Jak řekl Musk : jsem rád že se vrátily oba boostry boční, protože na nich byly titanová kormidla, a ty jsou neskutečně drahá…
Je otázka nakolik je to odlehčené, ale asi byli rádi, že se vrátili dva s titanem než jeden na zkoušky…
Pro milovníky kvalitního 3D zvuku.
Děkuji za zajímavý rozbor, už se těším na článek z tiskovky
Ahoj, nemělo by se spíše TEA-TEB smíchat s LOX, než se vzdušným kyslíkem, přeci jenom nahoře ho moc není…
Viz odpověď výše. Trochu tu formulaci v článku upravím, aby bylo jasnější, jak jsem to myslel. 🙂
“…což znamená, že se sama vznítí při kontaktu se vzduchem.”
Mám za to, že se vznítí při vzájemném kontaktu. Předpokládám, že TEA-TEB obsahují kyslík a že tedy fungují i ve vakuu.
Ano, ve vakuu se vznítí díky tomu, že do motorů je pouštěn kyslík, ale šlo spíš o to, že samozápalnost z definice znamená vzplanutí i při kontaktu se vzduchem.
Nejvíc se těším na to co Elon řekl po startu FH na konferenci. Už se nemůžu dočkat. 👏
V diskusii na kozmonautix.cz som cital velmi zaujimavy nazor ohladom centralneho stupna a zapalovania jeho motorov pri uz starte od “Fantasta”. Ide o to, ze postranne boostery sa zapaluju skor a centralny stupen neskor, co mohlo sposobit nepredpokladanu nadspotrebu zapalnej zmesi uz pri starte a dvom krajnym motorom zostalo uz iba na boostback a entry restart, a uz nie na landing. A to najma ak sa pouzivaju krajne motory, ktore susedia s boostrami, ktore to mohlo najviac fyzicky, alebo dynamicky ovplyvnit. Ale neviem, ci sa naozaj pouzivaju tieto motory, alebo tie, ktore su naopak “uprostred” pri starte. SpaceX to vsak vie, a urcite to zoberu do uvahy.
Celkovo by som tento nezdar nepovazoval az za tak negativny. Zjavne sa objavilo nieco, co nebolo predpokladane a posluzi na opravu a vylepsenie pre buducnost. A vzdy lepsie prist o tento centralny stupen ako o Block 5, ktory bude startovat na FH uz nabuduce.
Moc nechápu, jak by měl dřívější zážeh bočních stupňů ovlivnit množství zbývající směsi. Množství směsi potřebné pro zažehnutí motoru je v podstatě fixní a je pak jedno, jak dlouho Merlin hoří. Tím se už TEA-TEB nespotřebovává.
Fantasta to na kosmonautixu rozepsal více, vichor udělal jen takový výcuc. Ta fantastova myšlenka není špatná, jde o to, jak se zapaluje FH, po částěch a je možné, že části centrálního stupně byly nesymetricky namáhané, (nyní následuje doslovná citace) vibrace, ohromný akustický tlak kolem – to vše mohlo způsobit dysfunkci vstřikování TEA-TEB a i jeho “ nadspotřebu“.
Dle schématu Falconu 9, které tady před nějakou dobou kolovalo je patrné, že nádrže TEA-TEB jsou DUPLIKOVANÉ v Coru a každý Merlin má svůj valve (pozice pouze Otevřeno/Zavřeno), kterým tu sračku do spalovací komory pouští (takže maximální průtok je dán průměrem trubky nebo nějakou škrtící armaturou). Tzn. stoprocentní záloha (množství TEA-TEB) může být garancí dostatku i při těch nejhorších vibracích a akustiky. Jestli spíš někdo nezapoměl na nějaký ten středník… 😀
Ak predpokladame, ze SpaceX neurobilo chybu pri natankovani samozapalnej zmesi, co sa ale predtym nestalo, zo zapalovanim motorov neboli problemy ani pri tych misiach, ktore havarovali. Takze logicky z toho vyplyva, ze muselo dojst k nejakemu nepredpokladanemu “uniku”, a zase jediny rozdiel oproti inym misiam F9 je iba v starte FH, vsetky ostatne zapalovania prebiehaju, ked uz kazdy stupen leti samostatne.
Ak sa teda pocas startu minulo alebo uniklo viac TEA-TEB pre krajne motory centralneho boostra, ktore ho mali navyse prave pre dalsie dodatocne zazehy, chybalo pre posledny landing burn. Cize problem, ktory sa prejavil az uplne na konci pri pristavani, mohol v skutocnosti vzniknut uz pocas startu!
Fantastova teoria je o tom, ze stupne sa zapaluju postupne, resp. najprv bocne a stredny sa zapaluje az ked uz bocne bezia, cize ich beh a vsetky s tym suvisiace javy mohli ovplyvnit prisun TEA-TEB do dvoch motorov stredneho stupna, ktore su tesne vedla bocnych boostrov. Tato situacia realne nastava iba pri starte FH. Otazka je ale, ci prave tie dva motory, ktore boli najblizie bocnym boostrom boli tie iste dva, ktore boli pouzite na zvysne burny. To my nevieme, ale SpaceX ano. Kedze stredny motor nemal problem so vsetkymi ostatnymi burnami, zjavne ovplyvneny startom nebol.
Ak je nahodou tato teoria spravna, staci jednoducho vybrat ine dva motory na ostatne burny, najlepsie tie, co su od bocnych boosterov najdalej.
Zajímavý postřeh, to dodávám sám za sebe. Ale je otázka, jestli se dá laicky ověřit, neviděl jsem jedinej záznam přistávacího zážehu centrálního stupně. Námitka může znít, že byla tuším vidět footage entry-burn, ale ve světle těch informací o TEA+TEB je otázka, jestli se entry-burn dělá stejnými motory jako landing burn. A pak samozřejmě podle polohy konstrukce bočních stupňů.
Nezdar? Jasné, jako fanoušci sme moc namlsaní, osobně mě to maličko zarmoutilo, ale byl jsem realista a už večer vysvětloval kamarádovi, že jak se hned nepochlubí přistáním (záběry), tak to nejspíš je v křemíkovém nebi. Telemetrie budou mít plno, jasné, kontrola by byla taky zajímavá, ale osobně si myslím, že je větší úspěch pro firmu to průkazné zapálení 2. stupně po 6 hodinách, z toho koukají hezké peníze (nové zakázky).
Ano – zpětný, vstupní i přistávací zážeh provádějí stejné motory.
“Pokud jste si někdy při sledování startu všimly” To je hrubka, Petře! : )
To mám z toho, že píšu články ve 2 ráno. 😀 Díky za upozornění, už jsem to opravil.
Všiml jsem si že běžně aktualizujete web kolem 2 hodin ráno. A obdivuji Vás za to. Někdy když se v noci probudím, tak misto abych se otočil a spal dál se jdu podívat zda nejsou nejaké novinky. Díky za Vaši práci a nasazení.
Na druhou stranu tu kvůli tomu pak málokdy najdete novinky před desátou hodinou dopoledne. 😀