Причин взрыва Falcon-9 может быть диверсия

0
9

Илон Маск всерьез обеспокоен тем, что SpaceX имеет ««длинный список» недоброжелателей, поэтому вполне возможно, даже если это маловероятно, один из них решился на поступок, приведший к взрыву 1 сентября ракетоносителя Falcon-9 во время подготовки к статическому огневому тесту.

Причин взрыва Falcon-9 может быть диверсия

В комментариях, появившихся после посещения Маском 13 октября Национального разведывательного офиса, говорится, что «наиболее вероятной причиной аварии 1 сентября является разрушение композитного наружного слоя резервуара с гелием, который находился на второй ступени Falcon-9».

SpaceX отказался подтвердить или опровергнуть высказывания, опубликованные в СМИ, относительно слов Маска. В отсутствие полного текста его заявления, невозможно определить, был ли он спрошен на предмет саботажа или поднял данный вопрос самостоятельно. Но есть одно высказывание, принадлежащее ему: «Важная вещь, которую мы обнаружили, состоит в том, что можно точно воспроизвести произошедшее на стартовой площадке, если просто выстрелить в ракету».

Задержка в опубликовании результатов расследования привела к появлению разнообразных версий, относительно того, что произошло с Falcon-9 до включения двигателей 1 сентября. Если подытожить то, получится следующее.

SpaceX сообщил, что взрыв 1 сентября последовал после разрыва баллона с гелием, который устанавливается внутри жидкокислородного бака. Взрыв произошел во время заполнения этого бака топливом, т.е. жидким кислородом. Насколько это вероятно?

Как известно, двигатели второй ступени приводит в движение жидкий кислород и керосин. Чтобы они вступили в реакцию, необходим очень большой источник энергии. Это не те материалы, которые вступает в реакцию самостоятельно, мгновенно. Керосин должен находиться в парообразной или форме спрея, чтобы воспламениться. Он практически не горит в жидкой фазе. Еще необходима энергия.

Некоторые первоначально считали, что наиболее вероятной причиной стало внезапное развертывание системы самоуничтожения. Она как раз расположена на общей стенке, разделяющей баки с жидким кислородом и керосином. Но SpaceX сообщила, что телеметрия не указывает на подобный сценарий. Если не система самоуничтожения, откуда может появиться энергия?

Внезапный разрыв баллона с гелием, находящегося под давлением в 5500 psi, может привести к появлению энергии. Обломки, образовавшиеся после разрыва, летящие с такой энергией, конечно, могли пробить общую стенку между двумя баками и привести к возникновению реакции. Высвободившаяся энергия могла испарить керосин. Жидкий кислород, достигнув температуры керосина при контакте двух сред, становится мгновенно газообразным. Поэтому данный сценарий аварии очень вероятен.

Однако в нем речь идет о последствиях. Что же может привести к разрушению баллона с гелием? Это важно знать, ведь проблема может повториться. Для этого необходимо рассмотреть технологию заправки горючим и материал, которым SpaceX снаружи обертывает баллон. Компания использует композитный материал, обертывая резервуар с целью термоизоляции, находящийся под огромным давлением. Это новая практика?

Нет, технология не нова. Она использовалась несколько раз на пусковых установках и космических кораблях, но никогда не использовалась в такой криогенной, специфической среде. В криогенной среде, как правило, возникают температурные градиенты. Не соблюдения тепловых требований приведет к нарушению однородности покрытия баллона с гелием, и как следствие к появлению деформации. При таком огромном давлении в баллоне, даже при малейшей деформации, произойдет разрушение конструкции.

Любая прокладка между двумя различными температурными средами, должна уравновесить термомеханические воздействия. Композит делается из смолы с применением стекловолокна. Эти три материала имеют полностью различную природу, как следствие и коэффициенты сжатия и расширения. И все эти требования по механике, термоустойчивости, упругости и т.д. необходимо привести к общему знаменателю.

В криогенных средах, возникающих при таких процессах, как быстрое заполнение бака жидким кислородом с температурой в 66К, есть сильные температурные перепады. Градиент очень неоднороден в этом случае. Если сделать небольшую ошибку, допустим, выполнить охлаждение слишком быстро, это приведет к деформированию структуры металла. То же самое и для композитных материалов. Резкий перепад приведет к потере однородности.

SpaceX еще не определил первопричину взрыва 1 сентября, но уже сообщил, что она не связана с аварией Falcon-9 в 2015 году. Тогда причиной объявлена некачественная распорка, которая должна была удерживать баллон с гелием. Такие же некачественные распорки найдены на складах компании, исправления сделаны. Но до сих пор вопрос стоит в том, была ли распорка действительно первопричиной аварии 2015 года?

Пока не доказано, что они стали первопричиной аварии, вполне вероятно, что тогда произошел взрыв баллона с гелием, и что параллельно распорки, поддерживающие его, имели низкое качество. Стоит отметить, подобные явления происходили на других рейсах SpaceX, когда возникала утечка гелия, и это приводило к задержке старта. Но это происходило до подачи криогенного топлива. В таком случае баллон не находится в криогенной среде.

Действительно ли технология, примененная SpaceX несовместима с криогенными средами? Скажем, она может быть уязвима из-за огромных температурных вариаций, которые возникают в момент заполнения бака криогенным жидким кислородом. И речь, по сути, не в низких температурах, проблему в степень возводит их резкий перепад. С одной стороны на композитный слой воздействует нагретый гелий, с другой жидкий кислород, имеющий температуру в 66 К. Нелегко контролировать в таком случае процесс рассеивания, учитывая бесконечное количество физических состояний в этот момент.

То, что показали датчики – это резкое уменьшение давления в баллоне с гелием, вызванное вытеканием газа. Если образовались какие-либо обломки в результате разрушения, то под давлением в 5500 psi они сметут все на своем пути в мгновение ока. Они, конечно, разрушат стенку между баками с жидким кислородом и керосином, а энергии в таком случае будет более чем достаточно для воспламенения смеси.

SpaceX надеется возвратиться к полетам в конце года. Существует много способов, как это сделать, но все они очень рискованны без выяснения первопричины взрыва. Например, можно провести полет, который не нуждается в полной производительности ракеты, следовательно, давление в баллоне с гелием можно уменьшить. Однако фактом остается то, что трудно двигаться вперед, не поняв первопричину, чтобы выполнить соответствующие корректирующие действия.