Dårlig stål-afstiver årsag til SpaceX-eksplosion

Det amerikanske rumfirma SpaceX har nu en ret sikker ide om, hvorfor deres Falcon 9 raket med udstyr til Den Internationale Rumstation eksploderede for nylig.

SpaceX har ellers haft en imponerende række af fejlfri opsendelser siden 2008, men det skulle en lille stålafstiver i rakettens andet trin sætte en stopper for den 28. juni, da Falcon 9 eksploderede i en sky af stumper og endte sammen med Dragonkapslen i Atlanterhavet.

Telemetri-data fra raketten - herunder især accelerometre og lydoptagelser - peger på, at en stål-afstiver til en heliumtank knækkede over 2 minutter og 18 sekunder efter lift-off fra Cape Canaveral.

Afstiveren på 0,6 meter er blot en ud af flere hundrede, der holder de heliumtanke fast, som befinder sig inden i rakettens tanke med flydende ilt. Heliumtankene bruges til at holde et konstant overtryk i tankene med flydende ilt, og sender løbende helium ind i ilt-tankene. Først løber helium dog tæt forbi brændkammeret, hvor gassen bliver opvarmet.

Helium-tank rev sig løs

På det tidspunkt under flyvningen, hvor uheldet fandt sted, var andet trin slet ikke i brug. Første trin var altså stadig i fuld gang, og afstiverne af heliumtankene i førstetrinnets ilttank havde det fint. Men g-kræfterne fandt et svagt punkt i en afstiver i andet-trinnet, der knækkede, og sendte en heliumtank mod toppen af ilt-tanken. Eftersom andet-trinnet var helt fyldt med ilt, så skulle der ikke meget helium til at skabe et overtryk i tanken, og der gik under ni tiendedele sekund før raketten brød i stykker.

Selvom det kan virke underligt, at heliumtanken brager mod ilttankens top, når den er under påvirkning af høje g-kræfter, så hænger det sammen med, at opdriften stiger proportionelt med g-påvirkningen.

Leverandør af afstivere har forklaringsproblem

Opdagelsen af den knækkede afstiver har fået SpaceX til at undersøge sagen nærmere. Beregninger viser nemlig, at afstiveren knækkede ved en kraft på 900 kilogram, mens den var certificeret til at klare 4,5 ton.

Det fik naturligvis SpaceX-folkene til at hive afstivere frem af hylderne i værkstedet og gå i gang med at knække dem i tusindvis, hvis man skal tage Elon Musk bogstaveligt i et interview med Spaceflight Now. Og leverandøren af afstiverne skal nok være glad for, at Elon Musk kategorisk nægter at nævne navnet på firmaet.

Hør Elon Musk forklare om uheldet.

Adskillige af afstiverne knækkede nemlig ved kræfter under det certificerede, og analyser af stålet viste, at der var problemer med strukturen. Derfor mener Elon Musk, at bolten - der holdt afstiveren på plads - har arbejdet sig vej gennem det dårlige stål.

Se uheldet i slow-motion her

Opdagelsen fører nu til en helt anden tiltro til leverancer udefra:

»Ligegyldigt hvad noget er certificeret til at klare, så tager vi det ikke længere for gode varer. Fremover kommer vi til at teste hver enkelt afstiver,« siger Elon Musk til Spaceflight Now.

Og til Universe Today oplyser Elon Musk, at afstiverne vil blive redesignet på fremtidige missioner og skal ikke fremstilles af rustfrit stål, men af inconel.

Lydoptagelser afslørede knæk

Endnu er undersøgelserne af årsagen til eksplosionen ikke afsluttet, men SpaceX-holdet føler sig ret overbeviste om, at en bestemt afstiver er årsagen, fordi de via mikrofoner ombord kan triangulere sig frem til stedet, hvor de har optaget lyden af et knæk.

Endnu gennemgår de dog data og har været mystificeret af data for trykket i heliumtanken, der falder kortvarigt for så at vende tilbage til normalt tryk igen.

Mission Control kunne ikke udløse faldskærme

Den største ærgelse for SpaceX efter uheldet i juni er dog tabet af Dragon-kapslen, der faktisk overlevede eksplosionen og var kortvarigt i kontakt med Mission Control før den endte i Atlanterhavet fyldt med næsten 2 ton forskningsudstyr, rumdragter, vandfiltreringsudstyr, vand, mad osv.

Ifølge SpaceX havde det været muligt at redde den, hvis it-folkene havde installeret software, der gjorde det muligt for Mission Control at udløse faldskærmene. Den software vil være installeret til næste mission, lover Elon Musk.

Emner : Raketter
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Er vi langt fra at kunne 3D printe store dele af raketten og få en stærkere struktur? Samt at chancen for fejl vel er mindre hvis det hele bliver støbt/printet i et hug

  • 0
  • 0

Selvom det kan virke underligt, at heliumtanken brager mod ilttankens top, når den er under påvirkning af høje g-kræfter, så hænger det sammen med, at opdriften stiger proportionelt med g-påvirkningen.

Ja det er der ikke noget underligt i, men de modsat rettede kræfter må nødvendigvis også vokse proportionalt med accelerationen. De falder dog hvis helium indholdet i tanken slipper ud.

  • 0
  • 0

Faktisk ikke.

Det der betyder noget for opdriften af et legeme er den gennemsnitlige densitet, densiteten af det fluid det ligger i (specifikt forskellen i densitet mellem legemet og omgivelserne) og tyngdeaccelerationen (som er ækvivalent med almindelige acceleration). Vigtigst er at opdriften er proportional med accelerationen (og derfor 0 i vægtløshed)

Så i tilfældet af at heliummet slipper ud (og det ikke påvirker densiteten af den flydende oxygen i negativ retning, men det er meget lidt sandsynligt, da et højere totaltryk alt andet lige vil give en højere densitet af en væske) vil opdriften af tanken faktisk stige da den taber masse og følgelig får en lavere gennemsnitlig densitet. Man skal selvfølgelig også lige huske at kompensere for at volumen af tanken kan blive mindre ved at det indre tryk falder og det ydre stiger

  • 1
  • 0

Hej Mikael,

Jeg faldt over denne video i et andet forum, som forklarer det på en lidt mere intuitiv måde:

https://www.youtube.com/watch?v=y8mzDvpKzfY

Men kort fortalt så skulle beholderen med helium være lettere end det omgivende brændstof, så det vil naturligt søge opad. Når der så er en acceleration, så vil det presse mere af det tungere brændstof mod bagenden af raketten og dermed beholderen med Helium mere mod forenden.

  • 11
  • 0

Sådan helt kort, så skal en tank med f.eks. massen 100kg fortrænge mere end 100kg ilt for at stige op. Det gælder uanset om man er på jorden, månen eller i en accelererende raket. Men hvis helium indholdet i tanken slipper ud, så falder tankens massen.

  • 0
  • 0

Det er vel den lykkeligste årsag til et problem: Altså at Space X ikke har en dårlig konstruktion, men at en maskindel var fejlagtig udført, af en ekstern leverandør.

Tid til at komme videre. Space X er min private helt i rumfarts industrien :)

  • 9
  • 1

Derfor mener Elon Musk, at bolten - der holdt afstiveren på plads - har arbejdet sig vej gennem det dårlige stål

Som jeg forstår det er det selve bolten der er problemet. Se evt. her hvor der også er tegning af afstiveren

Mht at man ikke havde enabled faldskærmene i tilfælde af uheld under opsendelse så er det nok her man siger D'OH! en del gange.

Edit: Ok billedet i link viser muligvis bare en tilfældig afstiver.

  • 1
  • 0

Nu skal vi så bare huske på, at alle informationer kommer fra SpaceX, og i tilfælde af en retssag vil det jo se bedst ud, hvis alt peger på, at det er leverandørens skyld og ikke ham SpaceX-gutten, der ikke strammede bolten - billedligt talt.

  • 7
  • 0

Det er kun 5 dage siden jeg første gang hørte om legeringen inconel.

Det var da Elon Musk forklarede hvordan Tesla Motors har forbedret deres Model S, så de nu kan trække 568 kW (!) ud af batteriet.

  • 0
  • 0

Ville det mon ødelægge vægtfordelingen i raketten, hvis heliumtanken placeres øverst i LOX-tanken, og på denne måde reducere den potentielle opdriftsenergi, næste gang der ryger en bolt?

  • 0
  • 0

Det kan sagtens være at vægtfordelingen kræver at den sidder hvor den gør, men under alle omstændigheder, så skal den side fast og ikke rive sig løs.

Alt andet er symptombehandling i stedet for at finde den grundlæggende fejl og fikse den.

Husk på at der også er rør og ventiler der er koblet til den tank, og de vil næppe virke efter hensigten hvis tanken flytter sig og derved bøjer/vrider rør og ventiler.

  • 1
  • 0

Det lyder plausibelt, men er der nogen der kan forklare hvordan det virker?

Det er ikke noget jeg lige havde overvejet før heller, men når det bliver skrevet så gik der alligevel et lille lys op for mig. Det er klart at hvis en 1 m3 helium tank vejer i.e. 100 kg og den fortrænger 1 m3 flydende ilt der vejer i.e. 1000 kg, så er opdriften jo en funktion af disse værdier. Så opdriften må kunne beregnes som b = m(ilt)-m(helium) * a. og da m'erne er konstante, og a bliver måske 9 gange større, så må opdriften også stige 9 gange.

Men det kræver lige at man vender det rigtigt inde i hovedet.

  • 0
  • 0

Det kan sagtens være at vægtfordelingen kræver at den sidder hvor den gør, men under alle omstændigheder, så skal den side fast og ikke rive sig løs. Alt andet er symptombehandling i stedet for at finde den grundlæggende fejl og fikse den.

Selvfølgelig skal en enhed inde i en raket ikke rive sig løs under opsendelsen. Men det er ikke ensbetydende med at man ikke kan placere den, så den dels kan klare sig med mindre befæstning, dels at dette fejlscenarie ikke medfører havari.

Jeg forstår slet ikke hvorfor heliumtanken er placeret inde i ilttanken i første omgang. Nogen der har et bud på det? Det virker unødigt komplekst ifht konstruktion, og den eneste fordel jeg kan se er at man kan spare noget isolering.

  • 0
  • 0

Jeg forstår slet ikke hvorfor heliumtanken er placeret inde i ilttanken i første omgang. Nogen der har et bud på det?

Jeg tilslutter mig Sørens forklaring - men muligvis også det faktum at der er begrænset plads i selve raketten, så måske det var det sted man kunne få plads til dem. Desuden må belastningen på stiverne vel også være mindre hvis den er placeret inde i tanken, da opdriften fra den flydende ilt alt andet lige må betyde at heliumtanken yder en mindre kraft på stiverne end den ville gøre hvis den var monteret i et hulrum fyldt med luft.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten