SpaceX dice que la cápsula Crew Dragon explotó debido a un exótico incendio de titanio

SpaceX ha anunciado a través de una actualización oficial y una conferencia telefónica los resultados preliminares de una investigación de falla convocada inmediatamente después de que la cápsula C201 de Crew Dragon explotara en medio de una prueba de fuego estático el 20 de abril. Organizada por el vicepresidente de garantía de la misión de SpaceX, Hans Koenigsmann, y la gerente del programa de tripulación comercial de la NASA, Kathy Lueders, la llamada brindó información adicional menor más allá de un comunicado de prensa bastante extenso emitido justo antes. De acuerdo con los resultados preliminares de la investigación de fallas de SpaceX, la explosión de Crew Dragon no estuvo relacionada con los tanques de propulsor de la nave espacial, los propulsores de maniobra Draco o los motores de aborto SuperDraco. Más bien, la causa radica en una interacción química/material más exótica e imprevista entre una válvula de plomería, un oxidante líquido y un sistema de presurización a base de helio.

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Según Hans Koenigsmann, SpaceX ha recorrido aproximadamente el 80 % de lo que se conoce como el árbol de fallas, lo que significa esencialmente que la investigación de la falla está completa en un 80 %. Ese 20% adicional sin duda podría generar algunas dificultades, pero el ejecutivo de SpaceX estaba bastante seguro de que los resultados presentados el 15 de julio serían representativos de la conclusión final. La causa última (probable) de la explosión extremadamente enérgica y destructiva de Crew Dragon se centra en las extensas tuberías SuperDraco/Draco de la nave espacial y su sistema de presurización asociado, que utiliza helio para mantener los motores alimentados a presión, los tanques de propulsor y las líneas de alimentación alrededor de 2400 psi ( 16,5 megapascales). Necesariamente, este método de presurización significa que hay contacto directo entre el presurizante (helio) y el comburente/combustible, por lo que se requiere algún tipo de válvula que impida que el fluido presurizado fluya hacia el sistema de presurización.

Durante la prueba de fuego estático del 20 de abril de la cápsula Crew Dragon C201 probada en vuelo, eso es exactamente lo que sucedió. En el transcurso de las pruebas en tierra, una "válvula de retención" que separaba el sistema de presurización y el oxidante filtró lo que SpaceX describió como un "golpe" de oxidante de tetróxido de nitrógeno (NTO) en las líneas de presurización de helio. Alrededor de T-100 milisegundos para un encendido planificado de los 8 motores de aborto SuperDraco del vehículo, el sistema de presurización se "inicializó" rápidamente (es decir, presurizó rápidamente el oxidante y el combustible a presiones operativas, ~2400 psi). Para hacer esto, el helio se empuja rápidamente a través de una válvula de retención, diseñada teniendo en cuenta el helio de baja masa molecular, para presurizar físicamente los sistemas propulsores. Sin querer, el NTO que se filtró 'aguas arriba' a través de esa válvula efectivamente fue llevado a dar un paseo con la explosión de helio a alta presión. En esencia, imagínese que choca su automóvil, solo para descubrir que su agradable y esponjosa bolsa de aire ha sido reemplazada accidentalmente por una bolsa de arena, y podría visualizar las fuerzas no deseadas a las que se sometió la válvula de retención de Dragon (la bolsa de aire metafórica) cuando una "babosa" de oxidante denso se estrelló contra él a alta velocidad.

En sí mismo, este tipo de modo de falla no es muy sorprendente y es posible que SpaceX incluso haya sido consciente de algún tipo de fuga (s) de la válvula de retención y aceptó lo que creía que era un riesgo menor para continuar la prueba y tal vez examinar el rendimiento de Dragon. en condiciones subóptimas. Lo que SpaceX dice que no se dio cuenta fue cuán enérgica podría ser la reacción entre la NTO y la válvula de retención. El entendimiento de SpaceX es que la babosa de alta velocidad de NTO densa viajaba tan rápido y a una presión tan alta que, al impactar en la válvula de retención de titanio, literalmente rompió la válvula y puede haber encendido químicamente el metal, introduciendo así una babosa de quemando NTO en el sistema NTO liberado en sí mismo: efectivamente, un fósforo arrojado a un barril de pólvora. No está claro si la ignición provino de una reacción química entre el titanio (un metal técnicamente inflamable similar al magnesio) y el NTO, o si la fuente provino de la rotura de la válvula de titanio, quizás literalmente creando una chispa cuando los restos de metal interactuaron violentamente. De cualquier manera, la solución, como la percibe SpaceX, es la misma: en lugar de una válvula de retención mecánica (simple pero aún no 100% pasiva), la barrera entre el presurizante y el oxidante (así como el combustible, muy probablemente) será reemplazada por algo conocido como un disco de ráfaga. Según Koenigsmann, solo existen un puñado (~4) de esas válvulas y, por lo tanto, deben reemplazarse por discos de ruptura, una solución relativamente rápida y fácil. Los discos de ruptura son de un solo uso e inherentemente no reutilizables, pero también son completamente pasivos y simplemente no gotee hasta que esté sujeto a una cantidad específica de presión. Debido a que son de un solo uso, no se pueden probar directamente antes del vuelo, lo que limita parte de la confiabilidad en principio en aras de una barrera extremadamente a prueba de fugas.

En última instancia, tanto Koenigsmann como Lueders hicieron todo lo posible para evitar responder cualquier pregunta sobre la próxima prueba y el calendario de lanzamiento de Crew Dragon de SpaceX y qué tipo de retrasos incurrirá en última instancia en la explosión. No obstante, ambas personas se mostraron optimistas y, por lo que parece, los retrasos en Crew Dragon serán mucho menos graves en relación con los retrasos causados ​​​​por un recipiente a presión o una falla del motor. Por el momento, la NASA ha publicado un objetivo tentativo para mediados de noviembre de 2019 para el primer lanzamiento tripulado de Crew Dragon a la Estación Espacial Internacional, mientras que Lueders y Koenigsmann expresaron su esperanza en un lanzamiento de 2019, pero se negaron a dar una estimación específica de las probabilidades de eso. ocurriendo

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