Непревзойденная полоса совершенства ракеты Falcon 9 SpaceX закончилась⁠⁠

Старты Falcon 9 приостановлены на время расследования, что, возможно, задержит предстоящие пилотируемые полеты.

СТИВЕН КЛАРК - 13.07.2024, 11:43
Первоисточник

У ракеты SpaceX Falcon 9 произошел отказ двигателя верхней ступени, и партия интернет-спутников Starlink была выведена на опасно низкую орбиту после запуска из Калифорнии в четверг вечером, что стало первым пятном в послужном списке рабочей лошадки ракеты-носителя, выполнившей более 300 миссий с 2016 года.

Илон Маск, основатель и генеральный директор SpaceX, опубликовал в X, что двигатель верхней ступени ракеты отказал при попытке повторного запуска почти через час после того, как Falcon 9 стартовал с базы космических сил Ванденберг, Калифорния, в 19:35 по Гринвичу (02: 35 UTC).

Убедительные доказательства

После старта из Ванденберга для начала миссии SpaceX Starlink 9-3 многоразовый разгонный блок первой ступени ракеты-носителя вывел спутники Starlink в верхние слои атмосферы, затем вернулся на Землю для посадки по назначению на беспилотную морскую посадочную платформу, припаркованную в Тихом океане. Единственный вакуумный двигатель Merlin на второй ступени ракеты работал около шести минут, чтобы выйти на промежуточную орбиту.

Через несколько минут после старта миссии SpaceX Starlink 9-3 опытные наблюдатели запусков SpaceX заметили необычное образование льда вокруг верхней части вакуумного двигателя Merlin, который потребляет топливную смесь из переохлажденного керосина и криогенного жидкого кислорода. Жидкий кислород хранится при температуре в несколько сотен градусов ниже нуля.

Многочисленные куски льда отвалились от ракеты, когда двигатель разгонного блока вышел на орбиту, но вакуумный двигатель Merlin, или M-Vac, похоже, завершил свое первое включение, как и планировалось. Утечка в системе окислителя или проблема с изоляцией могут привести к накоплению льда, хотя точная причина и ее возможная связь с неисправностью двигателя в полете будут в центре внимания SpaceX при расследовании сбоя.

Предполагалось, что повторный запуск двигателя разгонного блока поднимет перигей, или низкую точку, орбиты ракеты значительно выше атмосферы, прежде чем 20 спутников Starlink продолжат набор рабочей высоты с помощью собственных двигателей.

«Перезапуск двигателя второй ступени для повышения перигея привел к отказу двигателя по неизвестным в настоящее время причинам», - написал Маск в обновлении через два часа после запуска. RUD (быстрая внеплановая разборка) - это термин в ракетостроении, который обычно обозначает катастрофический или взрывной отказ.

«Сегодня вечером команда проверяет данные, чтобы понять первопричину», - продолжил Маск. «Спутники Starlink были развернуты, но перигей может быть слишком низким, чтобы они могли выйти на орбиту. Через несколько часов мы узнаем больше».

Телеметрия с ракеты Falcon 9 показала, что спутники Starlink были выведены на орбиту с перигеем всего в 86 милях (138 километров) над Землей, что примерно на 100 миль (150 километров) ниже, чем ожидалось, по словам Джонатана Макдауэлла, астрофизика и надежного наблюдателя за активностью космических полетов. Подробные орбитальные данные от Космических сил США были доступны не сразу.

Волновые эффекты

Пока наземные диспетчеры пытаются спасти 20 спутников Starlink, инженеры SpaceX начали выяснять, что пошло не так с двигателем M-Vac второй ступени. Для SpaceX и ее заказчиков расследование неисправности ракеты, вероятно, является более насущным вопросом.

SpaceX может относительно легко восполнить потерю 20 спутников Starlink. Линия сборки спутников компании может производить 20 космических аппаратов Starlink за несколько дней. Но надежность ракеты Falcon 9 и высокий темп запусков сделали ее рабочей лошадкой для НАСА, вооруженных сил США и космической отрасли в целом. Расследование, вероятно, задержит несколько предстоящих полетов SpaceX.

В зависимости от причины проблемы и того, что SpaceX должна сделать для ее устранения, возможно, компания сможет оправиться от отказа второй ступени и вскоре возобновить запуск спутников Starlink. Большинство запусков SpaceX предназначены не для внешних заказчиков, а для запуска спутников для собственной сети Starlink компании. Это дает SpaceX уникальную гибкость, позволяющую быстро возвращаться к полетам с Falcon 9 без необходимости удовлетворять запросы клиентов.

Федеральное управление гражданской авиации FAA, которое лицензирует все коммерческие космические запуски в Соединенных Штатах, потребует от SpaceX провести расследование аварии, прежде чем возобновить полеты Falcon 9.

«FAA будет участвовать в каждом этапе процесса расследования и должно утвердить окончательный отчет SpaceX, включая любые корректирующие действия», - сказал представитель FAA. «Возврат к полету осуществляется на основании решения FAA о том, что любая система, процесс или процедура, связанные с аварией, не влияют на общественную безопасность».

Предполагается, что в ближайшие шесть недель на ракете Falcon 9 SpaceX, рассчитанной на пилотируемые полеты, будут запущены две миссии с экипажами, но даты запуска сейчас под вопросом.

Полностью частная миссия Polaris Dawn, которой командует миллиардер Джаред Айзекман, должна стартовать на ракете Falcon 9 31 июля из Космического центра Кеннеди НАСА во Флориде. Айзекман и трое членов экипажа коммерческих астронавтов проведут пять дней на орбите в рамках миссии, которая будет включать первый коммерческий выход в открытый космос вне капсулы Crew Dragon в новых скафандрах, разработанных и изготовленных SpaceX.

Следующая пилотируемая миссия НАСА с SpaceX должна стартовать из Флориды на борту ракеты Falcon 9 примерно 19 августа. Эта команда из четырех астронавтов заменит экипаж из четырех человек, который находится на Международной космической станции с марта.

Некоторые заказчики, особенно программа коммерческого экипажа НАСА, вероятно, захотят ознакомиться с результатами углубленного расследования и потребуют, чтобы SpaceX провела серию успешных стартов Falcon 9 со спутниками Starlink, прежде чем подготовить свои собственные миссии к запуску. С 1 января этого года SpaceX уже совершила 70 полетов на ракетах семейства Falcon, что составляет в среднем один запуск каждые 2,7 дня, что больше, чем общее количество орбитальных запусков всех других стран в этом году.

С такимтемпом быстрых запусков SpaceX могла бы быстро продемонстрировать пригодность любых исправлений, рекомендованных инженерами для решения проблемы, вызвавшей сбой в четверг вечером. Но расследования отказов ракет часто занимают недели или месяцы. Было слишком рано, в пятницу, чтобы понять истинное влияние неисправности разгонного блока на график запусков SpaceX.

SpaceX сообщила, что ее наземная команда установила контакт с пятью из 20 спутников Starlink вскоре после того, как они отделились от вышедшей из строя второй ступени Falcon 9. Официальные лица надеются быстро активировать их ионные двигатели, чтобы преодолеть влияние атмосферного сопротивления. На их нынешней высоте, без повышения орбиты, спутники естественным образом будут втянуты обратно в атмосферу, чтобы сгореть в течение нескольких часов или дней.

«Двигатели спутников должны поднимать орбиту быстрее, чем атмосферное сопротивление тянет их вниз, иначе они сгорят», - сказал Маск, добавив, что усилия по спасению спутников «вероятно, не сработают, но попытаться стоит».

По цифрам

Приступая к выполнению миссии в четверг, текущая версия ракеты Falcon 9 SpaceX, известная как Falcon 9 Block 5, бесспорно, была самой надежной ракетой-носителем в истории. С момента дебюта в мае 2018 года Falcon 9 Block 5, который НАСА сертифицировало для полетов астронавтов, ни разу не потерпел неудачу во всех 297 запусках до злополучной миссии Starlink 9-3.

Если предположить, что спутники Starlink спасти не удастся, и если запуск в четверг вечером будет признан полным провалом миссии, вероятность успеха Falcon 9 Block 5 по-прежнему составляет 99,7 процента. Это по-прежнему завидный показатель для любой компании, занимающейся запуском.

С 2010 года SpaceX запустила 354 ракеты Falcon 9, включая устаревшие версии носителя. Более мощный Falcon Heavy, в котором используются три соединенных вместе ракетных ускорителя Falcon 9, совершил 10 полетов.

В первые годы эксплуатации ракеты Falcon 9 произошло несколько сбоев. Отказ двигателя первой ступени при четвертом запуске Falcon 9 в 2012 году не позволил ракете вывести вспомогательную полезную нагрузку на правильную орбиту, но SpaceX все же смогла выполнить основную миссию по доставке груза на Международную космическую станцию.

Единственная полная аварияпри запуске Falcon 9 в полете произошла во время его 19-го полета 28 июня 2015 года, когда через пару минут после запуска с базы космических сил на мысе Канаверал, Флорида, лопнул бак с жидким кислородом на верхней ступени. Ракета взорвалась в верхних слоях атмосферы, обрекая на гибель грузовой корабль Dragon, направлявшуюся к космической станции.

SpaceX возобновила запуски Falcon 9 шесть месяцев спустя, в декабре 2015 года. В ходе этого полета SpaceX впервые приземлила первую ступень ракеты-носителя Falcon 9 на мысе Канаверал, что стало историческим достижением и предвестником последующего успеха компании в повторном использовании ракет.

Девять миссий SpaceX были безупречно запущены до того, как ракета Falcon 9 взорвалась на стартовой площадке во время предстартовых испытаний 3 сентября 2016 года. Это не был сбой в полете, но огненный шар уничтожил израильский спутник связи Amos-6, установленный на Falcon 9. Инженеры объяснили причину неисправностью бака с гелием в верхней ступени.

С тех пор для ракет семейства Falcon от SpaceX все шло гладко: после взрыва на площадке в 2016 году было произведено 335 успешных запусков подряд, или 344 полета после сбоя в полете. Оба показателя являются рекордами отрасли за все время.

Первая ракета Falcon Heavy была запущена в 2018 году, а SpaceX запустила свою первую пилотируемую миссию по контракту с НАСА в мае 2020 года. SpaceX увеличила количество полетов с 18 запусков в 2017 году до 96 полетов Falcon Rocket в 2023 году. SpaceX планировала запустить ракеты Falcon 144 раза в этом году, но даже кратковременная остановка запусков может поставить под угрозу достижение этой цели.

Несмотря на все это, SpaceX освоила восстановление и повторное использование ускорителей Falcon 9 и обтекателей полезной нагрузки, сохраняя при этом безупречный рекорд успешных запусков. Тем не менее, верхняя ступень Falcon 9 остается расходуемой, и каждый запуск выполняется с совершенно новым двигателем второй ступени. Это элемент, который вышел из строя в четверг вечером.

Эта статья была дополнена заявлением FAA о расследовании неудачи SpaceX.

СТИВЕН КЛАРК - космический репортер Ars Technica, освещающий частные космические компании и мировые космические агентства. Стивен пишет о взаимосвязи технологий, науки, политики и бизнеса на планете и за ее пределами.