Após uma investigação intensiva de quatro meses sobre o motivo pelo qual um foguete SpaceX Falcon 9 explodiu sem aviso prévio na plataforma de lançamento em setembro passado, a empresa anunciou hoje as falhas que provavelmente causam, bem como os planos de uma rápida retomada dos vôos no próximo domingo, 8 de janeiro. , de seu complexo de lançamento na Califórnia - transportando uma carga comercial lucrativa de 10 satélites avançados de retransmissão móvel em órbita para a Iridium Communications.
“A segmentação do retorno ao voo de Vandenberg com o lançamento do @IridiumComm NEXT em 8 de janeiro”, anunciou a SpaceX em seu site hoje, segunda-feira, 2 de janeiro de 2017.
“Nosso encontro agora é público. No próximo domingo de manhã, 8 de janeiro, às 10:28:07 pst. O próximo lançamento do Iridium nº 1 voa! ” O CEO da Iridium Communications, Matt Desch, confirmou rapidamente pelo tweet hoje, 2 de janeiro.
A SpaceX tem lidado com as consequências de longo alcance e mundialmente famosas da catastrófica explosão da plataforma de lançamento que eviscerou um Falcon 9 e sua carga comercial israelense Amos-6 cara de US $ 200 milhões na Flórida sem aviso prévio, durante um teste de abastecimento de voo de pré-voo em 1º de setembro, 2016, na plataforma 40 da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral.
Após o acidente de 1º de setembro no bloco 40, a SpaceX iniciou uma investigação conjunta para determinar a causa raiz com a FAA, a NASA, a Força Aérea dos EUA e especialistas do setor que estavam “trabalhando metodicamente através de uma extensa árvore de falhas para investigar todas as causas plausíveis. "
"Trabalhamos em estreita colaboração com a NASA, a FAA [Administração Federal de Aviação] e nossos clientes comerciais para entendê-la", disse Elon Musk, CEO da SpaceX.
Através da “análise da árvore de falhas”, a anomalia de 1º de setembro foi atribuída a uma falha em um dos três tanques de armazenamento de hélio gasoso localizados dentro do tanque de oxigênio líquido (LOX) do segundo estágio do foguete Falcon 9, de acordo com um comunicado divulgado pela SpaceX hoje, que forneceu alguns, mas não muitos detalhes técnicos.
A falha aparentemente se originou em um ponto em que o tanque de hélio “se dobra” e acumula oxigênio - “levando à ignição” do propulsor de oxigênio líquido altamente inflamável no segundo estágio.
Os tanques de hélio - também conhecidos como COPVs - são usados em ambos os estágios do Falcon 9 para armazenar hélio frio, que é usado para manter a pressão do tanque.
"A equipe de investigação de acidentes trabalhou sistematicamente através de uma extensa análise de árvore de falhas e concluiu que um dos três vasos de pressão compósitos embrulhados (COPVs) dentro do tanque de oxigênio líquido (LOX) do segundo estágio falhou".
"Cada COPV consiste em um revestimento interno de alumínio com um invólucro de carbono".
“Especificamente, a equipe de investigação concluiu que a falha provavelmente ocorreu devido ao acúmulo de oxigênio entre o revestimento de COPV e o invólucro em um vazio ou uma fivela no revestimento, levando à ignição e à subsequente falha do COPV.”
A SpaceX diz que os pesquisadores identificaram "um acúmulo de LOX ou SOX super refrigerado em fivelas sob o invólucro" como "causas credíveis da falha do COPV".
Aparentemente, o LOX ou SOX super refrigerado pode acumular nas fivelas e reagir com fibras de carbono no invólucro - que atuam como uma fonte de ignição.
Como parte da atualização mais recente do Falcon 9, a SpaceX mudou seu procedimento de abastecimento para incluir o uso de oxigênio densificado - ou oxigênio super-resfriado - para carregar mais propulsor no mesmo volume, a uma temperatura mais baixa de cerca de 340 graus negativos Fahrenheit para SOX vs. cerca de 298 graus Fahrenheit negativos para LOX.
Em essência, o SpaceX coloca mais galões de oxigênio super refrigerado no mesmo volume do tanque por causa da densidade mais alta - e eles não precisam alterar as dimensões do foguete.
Essa mudança de temperatura permite que o Falcon 9 lance cargas úteis mais pesadas.
No entanto, o efeito colateral do processo de super-resfriamento é que o oxigênio está agora muito próximo do seu ponto de congelamento - com potencial para solidificar parcialmente, em vez de ser um líquido que flui completamente livre. Em seguida, o atrito resultante com fibras de carbono pode inflamar o oxigênio acumulado, resultando em uma bola de fogo instantânea e na destruição do foguete - como aconteceu com o Falcon 9 e o Amos-6 no bloco 40 em 1º de setembro de 2016.
“Os investigadores concluíram que o LOX super refrigerado pode se acumular nessas fivelas sob o invólucro. Quando pressurizado, o oxigênio acumulado nessa fivela pode ficar preso; por sua vez, a quebra de fibras ou o atrito podem inflamar o oxigênio no invólucro, causando a falha do COPV. ”
Muito preocupante para este autor é o fato de que as condições de carregamento de hélio são tão baixas que podem realmente congelar o oxigênio líquido na forma sólida. Portanto, ele não pode fluir livremente e aumenta significativamente as chances de uma "ignição por atrito".
Este mesmo foguete Falcon 9 será usado para lançar nossos astronautas para a ISS em 2018 - sentado dentro de um Crew Dragon no topo do tanque de hélio banhado em LOX super refrigerado.
“Os investigadores determinaram que a temperatura de carregamento do hélio estava fria o suficiente para criar oxigênio sólido (SOX), o que exacerba a possibilidade de o oxigênio ficar preso, bem como a probabilidade de ignição por atrito.”
A SpaceX diz que abordará as causas do acidente por meio de uma mistura de ações corretivas de curto e longo prazo.
"As ações corretivas tratam de todas as causas confiáveis e se concentram em mudanças que evitam as condições que levaram a essas causas confiáveis".
As correções de curto prazo envolvem alterações mais simples na configuração do COPV e modificação das condições de carregamento de hélio.
“No curto prazo, isso implica alterar a configuração do COPV para permitir o carregamento de hélio em temperaturas mais quentes, além de retornar as operações de carregamento de hélio para uma configuração comprovada em voo anterior, com base nas operações usadas em mais de 700 cargas de COPV bem-sucedidas.”
Portanto, resta ver se a SpaceX continua o uso de oxigênio densificado ou não no curto prazo.
As correções de longo prazo envolvem a alteração do próprio hardware COPV e levarão mais tempo para serem implementadas. Também é provável que sejam mais eficazes - mas apenas o tempo dirá.
"A longo prazo, a SpaceX implementará alterações no projeto dos COPVs para evitar completamente as fivelas, o que permitirá operações de carregamento mais rápidas".
A decolagem do SpaceX Falcon 9 com a carga útil de 10 satélites de comunicação IridiumNEXT da próxima geração idênticos ocorrerá a partir do Space Launch Complex 4E na Base da Força Aérea de Vandenberg, na Califórnia - assumindo que a aprovação necessária seja primeiro concedida pela Federal Aviation Administration (FAA).
Nenhum lançamento do Falcon 9 ocorrerá até que a FAA dê o 'GO'.
Além disso, em antecipação ao anúncio da data de lançamento 'Return to Flight', os técnicos já processaram o foguete Falcon 9 para a decolagem 'Return to Flight' com a vanguarda de uma frota de satélites de transmissão de voz e dados móveis IridiumNEXT da Iridium Communications - como relatei na semana passada na minha história aqui - e posteriormente twittou pelo CEO da Iridium, Matt Desch, dizendo "Boa recapitulação".
Na semana passada, os dez primeiros satélites móveis de transmissão de dados e voz IridiumNEXT foram abastecidos, empilhados e enfiados dentro do cone do foguete Falcon 9 designado como lançador 'Return to Flight' da SpaceX, a fim de permitir uma decolagem o mais rápido possível após a aprovação é recebido da FAA.
“O Iridium está satisfeito com o anúncio da SpaceX sobre os resultados da anomalia de 1º de setembro, identificados pela equipe de investigação de acidentes, e com os planos de voltar ao voo em 8 de janeiro com o primeiro lançamento do Iridium NEXT”, disse a Iridium Communications em seu site hoje, 2 de janeiro.
Outro marco a ser observado é o teste de incêndio estático do motor do primeiro estágio que a SpaceX realiza rotineiramente vários dias antes do lançamento. É exatamente o mesmo teste de tipo em que o Falcon 9 explodiu na Flórida, cinco minutos antes da ignição curta do motor Merlin 1D, para confirmar a disponibilidade para o lançamento real, que havia sido planejado para dois dias depois.
A missão Iridium 1 é o primeiro dos sete lançamentos planejados do Falcon 9 - totalizando 70 satélites.
"O Iridium está substituindo sua constelação existente enviando 70 satélites Iridium NEXT para o espaço em um foguete SpaceX Falcon 9 em sete lançamentos diferentes", diz Iridium.
O objetivo desta missão privada é entregar os 10 primeiros satélites Iridium NEXT em órbita baixa da Terra para inaugurar o que será uma nova constelação de satélites dedicados à comunicação móvel de voz e dados.
O Iridium planeja lançar uma constelação de 81 satélites Iridium NEXT em órbita baixa da Terra.
"Pelo menos 70 deles serão lançados pela SpaceX", de acordo com o contrato da Iridium com a SpaceX.
Enquanto isso, o pad 40, que foi fortemente danificado durante a explosão de 1º de setembro, está passando por extensos reparos e reformas para trazê-lo de volta à Internet.
Não se sabe quando o bloco 40 estará apto para retomar os lançamentos do Falcon 9.
Enquanto isso, a SpaceX planeja retomar inicialmente os lançamentos da Costa Espacial da Flórida no Kennedy Space Center (KSC) a partir do pad 39A, o antigo pad shuttle que a SpaceX alugou da NASA.
Os lançamentos comerciais da SpaceX na KSC podem começar a partir da plataforma 39A em algum momento do início de 2017 - após a conclusão das modificações no Falcon 9.
A calamidade de 1º de setembro foi a segunda falha do Falcon 9 dentro de 15 meses e questionou a confiabilidade geral dos foguetes. Ambos os incidentes envolveram o sistema de hélio do segundo estágio, mas a SpaceX sustenta que eles não são relacionados.
A primeira falha do Falcon 9 envolveu uma explosão catastrófica no ar no segundo estágio, cerca de dois minutos e meio após a decolagem, durante o lançamento do reabastecimento de carga Dragon CRS-7 para a NASA na Estação Espacial Internacional em 28 de junho de 2015 - e testemunhado por este autor. O acidente foi causado por uma falha no suporte do tanque de hélio dentro do tanque de oxigênio líquido. O tanque de hélio desalojou e finalmente rompeu o segundo estágio, pois o primeiro estágio ainda estava disparando, resultando em uma perda total do foguete e da carga útil.
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