SpaceX pracuje na vylepšených heliových nádobách a upravuje Merlin, aby na něm nevznikaly praskliny

Aerospace Safety Advisory Panel (ASAP) je skupina uvnitř NASA dohlížející na to, aby agentura dbala na bezpečnost projektů a procesů. Z poznámek z nedávné schůze této skupiny jsme se dozvěděli, že SpaceX v rámci zvýšení bezpečnosti letů s lidskou posádkou pracuje na vylepšených heliových nádobách, jejichž selhání vedlo k nehodě Amos-6. Zároveň obsahovaly bližší informace o změnách prováděných u motorů Merlin v zájmu zamezení vzniku prasklin na lopatkách turbočerpadel.

Nové tlakové nádoby na helium

NASA prý velmi těsně spolupracuje se SpaceX při provádění analýz, testování a vyšetřování příčin nehody Amos-6. Vývoj vylepšených heliových tlakových nádob označovaných “COPV 2.0” údajně pokračuje dobře. COPV je zkratka Composite Overwrapped Pressure Vessel a jedná se o tlakovou nádobu obalenou v kompozitovém materiálu. Podívejte se na video z jejich výroby:

Abychom pochopili, proč jsou vylepšené heliové nádoby potřeba, musíme se podívat do nedávné historie. Důvodem je to, že SpaceX používá podchlazené pohonné hmoty, aby maximalizovalo nosnost svých raket Falcon 9 a Falcon Heavy. Díky extrémně nízkým teplotám se látek do nádrží vejde o pár procent více. Jenže po natankování do rakety se nevyhnutelně zahřívají a tím pádem také rozpínají. Čím více času tedy uběhne od začátku tankování do startu rakety, tím méně paliva a okysličovadla má Falcon po startu k dispozici. To má přímý vliv na maximální nosnost a také na to, zda první stupeň bude mít dostatek šťávy na pokus o přistání.

SpaceX z tohoto důvodu v roce 2016 zavedlo zrychlený tankovací proces, při kterém plnění rakety palivem i okysličovadlem začalo až 35 minut před startem (někdy dokonce jen 30 minut). Hmoty se tedy nestihly tolik ohřát a ve výsledku raketa měla maximální možnou nosnost. Zrychlené tankování bylo použito u všech startů varianty v1.2, počínaje historickou misí Orbcomm-2 v prosinci 2015.

Vše probíhalo bez problémů, avšak v září 2016 došlo k výbuchu Falconu 9 na rampě během příprav na statický zážeh před misí Amos-6. Následné vyšetřování zjistilo, že výbuch pravděpodobně způsobily neočekávané interakce mezi podchlazeným kyslíkem a jednou z tlakových nádob s heliem, které jsou ponořeny uvnitř kyslíkové nádrže. SpaceX se v rámci vyšetřování příčin povedlo tuto situaci replikovat.

Dočasným řešením tedy bylo vrátit se k pomalejšímu způsobu tankování, který je osvědčený a bezpečný. SpaceX proto od letošního návratu do služby provádí tankování tak, že 70 minut před startem začne s tankováním RP-1 a 35 minut před startem započne plnění rakety kyslíkem. Dá se však předpokládat, že SpaceX se chce výhledově vrátit k rychlejšímu tankování, a k tomu právě potřebuje vylepšené tlakové nádoby na helium, které už nemohou způsobit nehodu typu Amos-6.

Podle poznámek skupiny ASAP (PDF) vývoj vylepšených COPV představuje velmi inovativní technologie a postupy, ze kterých pak budou těžit všichni, nejen SpaceX.

Vylepšení Merlinu

U motorů Merlin 1D se už od začátku objevovaly malé praskliny na lopatkách turbočerpadla, ale prakticky to nemělo vliv na jejich funkčnost či spolehlivost (Merlin 1D zatím nikdy neselhal). Tyto motory však budou pohánět rakety, které ponesou astronauty na ISS (a časem nejspíš i k Měsíci), a tak NASA po SpaceX vyžaduje nápravu problému prasklin.

Společnost tedy pracuje na upravené variantě Merlinů, u kterých podle poznámek ASAP byly zavedeny určité změny a pokračuje jejich zevrubné testování, aby se zabránilo jejich vzniku. SpaceX prý například vyvinulo speciální součástku motoru, která kombinuje lopatku a disk do jednoho kusu. Dr. Donald McEarlean, který má rozsáhlé zkušenosti s pohony, měl možnost si součástku prohlédnout a prohlásil, že nepochybně představuje velký pokrok ve výrobních technologiích a užitečný vedlejší produkt spolupráce NASA a soukromého sektoru. Dodal, že ze zvýšení bezpečnosti důsledkem těchto změn se pak bude těšit nejen NASA, ale také ostatní zákazníci využívající Falcon 9.

Předpokládá se, že upgradovaný heliový systém a vylepšené motory budou součástí finální varianty Falconu 9 zvané Block 5. Ta by měla mít premiéru už během několika málo měsíců.