Když se nedaří: Nehody CRS-7, Amos-6 a další selhání

Starty raket jsou odjakživa riskantní záležitost. SpaceX začínalo jako dosti nezkušená firma a nováček v oboru, a tak nebylo překvapivé, že obzvlášť ze začátku jejich starty často končily neplánovaným ohňostrojem. O nehodách Falconu 1 jsem však psal už v minulosti. Dnes se podíváme na nehody, ke kterým došlo později – v době, kdy SpaceX už bylo relativně zaběhlou a spolehlivou firmou. Dozvíte se, co způsobilo nehody během misí CRS-7 a Amos-6 a jak se z toho společnost Elona Muska poučila. Zároveň si promluvíme o trochu obskurnějších záležitostech jako částečném selhání mise CRS-1 a výbuchu experimentální rakety F9R.

Falcon 1

Vezmeme to chronologicky. SpaceX bylo založeno v roce 2002 a během úvodních let se vývoj soustředil na Falcon 1, malou raketu s jedním motorem Merlin. Falcon 1 letěl celkem pětkrát, první tři lety však byly neúspěšné. Firma kvůli tomu málem zbankrotovala, ale nakonec se úspěch přeci jen dostavil. Raketa však byla nedlouho poté nahrazena výkonnějším Falconem 9 a původní Falcon 1 odešel do důchodu.

O selháních Falconu 1 jsem v minulosti už podrobně psal, nebudu se tedy opakovat a pokud vás toto téma zajímá, odskočte si přečíst starší článek Co způsobilo první tři selhání Falconu 1?

CRS-1

Mise CRS-1 proběhla 8. října 2012 a jednalo se o první ostrou zásobovací misi na ISS. Raketa Falcon 9, která vynášela loď Dragon, tehdy ještě disponovala motory Merlin 1C. SpaceX už dlouho uvádělo jako jednu z výhod Falconu 9 to, že v případě selhání jednoho či více motorů během letu raketa dokáže ztrátu tahu kompenzovat pomocí zbývajících motorů. A během této mise si SpaceX neplánovaně ověřilo, zda tato teorie opravdu funguje i v praxi.

Zhruba 80 sekund po startu došlo ke ztrátě tlaku v motoru č. 1 na prvním stupni a v živém přenosu šly vidět úlomky odlétávající z oblasti motorů. Letový počítač motor okamžitě vypnul a Falcon pokračoval v letu jen s 8 funkčními Merliny. Ty musely hořet o něco déle, než bylo původně plánováno, aby vykompenzovaly ztrátu jednoho motoru a umožnily tak druhému stupni dosáhnout správné orbity. To se nakonec povedlo a Dragon byl vypuštěn na téměř perfektní orbitu.

Pokud jste si někdy říkali, proč je v seznamu uskutečněných startů mise CRS-1 uvedena žlutě, tak je to proto, že ztráta motoru měla za následek neúspěch sekundární mise. Kromě Dragonu na raketě totiž cestoval ještě další náklad – satelit společnosti Orbcomm. Po vypuštění Dragonu měl být proveden dodatečný zážeh druhého stupně a následně by byl vypuštěn tento zhruba 150kilový satelit. Šlo o to, že NASA požaduje více než 99% jistotu, že dodatečný zážeh nijak neohrozí ISS, ale kvůli selhání jednoho z motorů prvního stupně měla raketa k dispozici méně paliva, než bylo původně v plánu, a tak při nové kalkulaci vyšlo najevo, že tato jistota už byla “pouze” 95%. NASA tedy dodatečný zážeh druhého stupně zakázala, na což měla jako primární zákazník právo. Satelit tedy nakonec skončil na špatné orbitě a po 4 dnech shořel v atmosféře. Je však důležité poukázat na to, že nebýt opatrnosti NASA, SpaceX mohlo technicky vzato splnit i tuto sekundární misi.

NASA a SpaceX následně vytvořily vyšetřovací radu, aby zjistily příčinu anomálie jednoho z motorů na prvním stupni. Vyšetřování ukázalo, že došlo k protržení palivové komory nad tryskou motoru č. 1, který však přitom nevybuchl. Hořící palivo, které uniklo z motoru před jeho vypnutím, způsobilo protržení aerodynamických krytek motoru, což byly ty úlomky viditelné na videu. Pozdější analýza ukázala, že problém byl způsoben nezjištěnou vadou materiálu spalovací komory motoru, ke které pravděpodobně došlo při výrobě.

Falcon 9 Reusable

Než se SpaceX pustilo do pokusů o přistání na plovoucích plošinách, firma pilovala řídící systémy a trénovala přistání pomocí experimentálních raket Grasshopper a Falcon 9 Reusable (více se o nich dočtete v článku Historie přistávání a znovupoužitelnosti). Rakety v McGregoru prováděly krátké lety do výšky několika set metrů, načež se snažily opět přistát na původním místě startu. F9R byl pokročilejší než Grasshopper a provedl pět letů, během kterých mimo jiné otestoval přistávací nohy a roštová kormidla. Během pátého letu však došlo k blíže neurčené anomálii a raketa z bezpečnostních důvodů provedla sebedestrukci.

SpaceX má k dispozici ještě jeden exemplář rakety F9R, ale jelikož v době této nehody už SpaceX provádělo pokusy o přistání při ostrých misí, experimentální testy už nebyly potřeba a druhý exemplář tak nakonec nikdy neletěl. V současnosti je uskladněn na Vandenbergově letecké základně.

CRS-7

Psal se 28. červen 2015 a SpaceX mělo za sebou 20 úspěšných startů v řadě (bereme-li misi CRS-1 jako úspěšnou), ale stejně jako v případě bájného Ikara, společnost čekal bolestivý pád. Během mise CRS-7 došlo ke katastrofickému selhání druhého stupně během letu CRS-7 a následné ztrátě rakety i nákladu, který mířil na Mezinárodní vesmírnou stanici.

Jednalo se o první velké selhání od dob Falconu 1 a pro SpaceX to byla velká rána. Všechny plánované starty byly pozastaveny a začalo obtížné vyšetřování příčiny nehody. Výsledkem bylo zjištění, že havárii způsobila vadná kovová podpěra, která měla na starost držet na místě nádrž se stlačeným heliem uvnitř kyslíkové nádrže druhého stupně. Podpěra byla výrobcem certifikována na určitou zátěž, avšak v tomto případě selhala při zátěži mnohem nižší. Jednalo se nejspíš o vadný kus. SpaceX v reakci na toto zjištění změnilo dodavatele těchto podpěr.

Společnost nakonec znovu startovala 6 měsíců po nehodě. Zajímavostí je, že loď Dragon selhání rakety přečkala ve zdraví, ale jelikož s takovou nehodou nikdo dopředu nepočítal, software na situaci nebyl připraven a Dragon tedy nemohl rozevřít padáky, aby alespoň zachránil cenný náklad. V reakci na tuto nehodu byl software upraven, aby v budoucnu Dragon padáky mohl v takovéto situaci otevřít.

Amos-6

Po červnové nehodě CRS-7 se SpaceX vrátilo do služby na konci prosince 2015 a v průběhu roku 2016 se firma postupně dostávala do slušného tempa startů. Slibný rozjezd jim však překazila další nehoda.

1. září 2016 SpaceX připravovalo raketu se satelitem Amos-6 k rutinnímu statickému zážehu na rampě. Zrovna probíhalo tankování rakety, když vtom došlo k nečekané explozi v druhém stupni, což mělo za následek nejen ztrátu rakety i drahocenného satelitu, ale také poničení rampy SLC-40. Následné vyšetřování nakonec zjistilo, že nový rychlejší způsob tankování helia a kyslíku, který SpaceX zavedlo několik startů před nehodou, způsobil neočekávané interakce mezi extrémně studenými látkami a nádrží s heliem obalené v kompozitních materiálech, které vedly ke vznícení.

SpaceX se vrátilo do služby 5 měsíců po nehodě a od té doby statické zážehy provádí bez připojeného nákladu. Zároveň se společnost vrátila k pomalejšímu způsobu tankování paliva, při kterém tankování RP-1 začíná 70 minut před startem a tankování kyslíku 45 minut před startem. Oproti tomu při zrychleném tankování, které proběhlo například u mise SES-9 nebo právě Amos-6, začínalo tankování obou kapalin pouhých 30 minut před startem. Výhodou rychlejšího tankování je, že podchlazené palivo a okysličovadlo, které SpaceX používá, se nestihnou před startem tolik ohřát, a tak se jich do nádrží vejde více. To má za následek větší nosnost, případně více zbylého paliva pro přistání.

Finální varianta rakety Falcon 9 zvaná Block 5 disponuje vylepšeným heliovým systémem, který by měl zabránit vzniku stejného problému jako u Amos-6 i v případě rychlejšího tankování.

Závěr

SpaceX se během roku 2017 zotavilo z nehody Amos-6 a nasadilo opravdu obdivuhodnou startovní kadenci. Doufejme, že se jim bude nadále dařit a jejich velké plány na následující měsíce jim nepřekazí další nepříjemná nehoda. SpaceX na rozdíl od svých konkurentů velmi často provádí změny na raketě či ve výrobních a provozních procesech. To jim umožnilo vskutku nevídaně rychle inovovat, ale daní za to je zvýšené riziko nehody. Proto je dobré, že Falcon 9 Block 5 má být v podstatě finální verzí této rakety a následně by se neměly provádět výrazné změny. Tím se riziko nehody teoreticky stabilizuje. Tak jim držme palce!

Líbí se vám takovéto články? Chodíte na ElonX rádi a chtěli byste, aby web zůstal bez reklam a autor mohl nadále vydávat kvalitní obsah? Vyjádřete svou podporu a spokojenost pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už web podpořili. Děkuji za přízeň!