Jak a proč selhalo přistání centrálního stupně Falconu Heavy

Start Falconu Heavy máme úspěšně za sebou a mnozí z nás se z té velkoleposti budou ještě dlouho vzpamatovávat. Pokud jste však sledovali pouze živý přenos, jistě vás zajímá, jak dopadlo přistání centrálního stupně na mořské plošině Of Course I Still Love You. Během přenosu došlo těsně před přistáním ke ztrátě signálu a moderátoři se k osudu stupně dál nevyjádřili. Mlčení však značilo, že přistání se nejspíše nepovedlo. To nakonec potvrdil sám Elon Musk na postartovní tiskové konferenci.

Start prvního Falconu Heavy (Foto: SpaceX)

Šéf SpaceX na konferenci vysvětlil, že dvěma krajním motorům centrálního stupně došla samozápalná směs (triethylhliník-triethylboran, neboli TEA-TEB), takže je nebylo možné před přistáním znovu zažehnout. Stupeň následně dopadl do vody rychlostí 480 km/h zhruba 100 metrů od OCISLY, přičemž poškodil či úplně zničil dva motory, které robotická plošina používá pro udržování pozice. Na palubu plošiny navíc dopadly trosky rakety.

Některé články na jiných webech mylně uváděly, že důvodem selhání byl nedostatek paliva. To však není pravda – paliva i okysličovadla byl dostatek, ale ze zatím neznámého důvodu raketě nevystačila zásoba směsi TEA-TEB. To je tzv. samozápalná látka, což znamená, že se dokáže sama vzplanout při kontaktu se vzduchem. V praxi vznícení způsobí kapalný kyslík pouštěný do motorů. Směs se používá pro zapálení motorů Merlin při startu a také později při dalších zážezích, které jsou potřeba pro provedení měkkého přistání. Pokud jste si někdy při sledování startu všimli zelených záblesků při zážehu motorů, tak vězte, že to je projev hoření směsi TEA-TEB.

Detail motoru plošiny OCISLY (Foto: Marek Cyzio)

Každý motor Merlin disponuje vlastním zásobníkem této kapaliny, ale jelikož pouze 3 z 9 motorů je potřeba zažehnout více než jednou (prostřední a dva krajní), tyto motory mají k dispozici samozápalné směsi více. Z nějakého důvodu však měly dva krajní motory této látky nedostatek, a tak nebylo možné provést finální zážeh před přistáním. Předchozí zážehy krajních motorů (startovní, zpětný a vstupní) však proběhly bez problémů. Podle Elona Muska se při přistání zažehl jen prostřední motor, i když si nebyl úplně jistý, jak přesně to vlastně bylo.

Raketa těsně před přistáním provádí zážehovou sekvenci označovanou “1-3-1”. Znamená to, že se nejdříve zažehne prostřední motor, po chvíli se zažehnou také dva postranní, které po krátké době opět zhasnou, a samotné dosednutí rakety už proběhne jen s pomocí prostředního motoru. Tato sekvence je dobře vidět na záběrech z přistání bočního stupně Falconu Heavy:

via GIPHY

Celý manévr je přesně načasovaný a trvá jen pár vteřin. Když tedy selhalo zažehnutí dvou motorů, jeden motor neměl šanci raketu včas ubrzdit, a ta v rychlosti dopadla na hladinu oceánu.

Spekulací ohledně příčiny nedostatku směsi je několik, ale lze jen těžko soudit, jestli je některá z nich ta správná.

  • Nejjednodušším vysvětlením by bylo, že se ve SpaceX přepočítali a pracovníci do postranních motorů nedopatřením dali menší zásobu směsi než měli. Například proto, že nepočítali se zpětným zážehem, který se u některých misí neprovádí kvůli šetření paliva. Osobně mi však tato teorie přijde málo pravděpodobná, protože by se jednalo o vskutku školáckou chybu, která mi ke SpaceX moc nesedí.
  • Další teorií je, že došlo k odpaření určité části této látky v důsledku delšího pobytu centrálního stupně mimo atmosféru, než je obvyklé. U misí s Falconem 9 se totiž spodní stupeň odpojuje zhruba ve stejnou dobu jako boční stupně u Falconu Heavy. Centrální stupeň však letěl dále a výše, takže se v tomto ohledu jednalo o neobvyklou situaci. Netuším však, jestli k takovému odpaření či jinému úniku směsi vůbec může reálně dojít.
  • V úvahu také připadá varianta, že selhalo zažehnutí pouze jednoho motoru, ale jelikož pak tah nebyl symetrický, druhý postranní motor se po chvíli automaticky vypnul. Tahle teorie se mi nepozdává, protože si myslím, že řídící software Falconů je dostatečně pokročilý na to, aby se s nesouměrným tahem dokázal vypořádat za běhu pomocí adekvátní úpravy tahu na jednotlivých motorech. Podobně umí Falcon vykompenzovat výpadek jednoho či více motorů během normálního letu. Je však možné, že i kdyby nastala situace s dvěma zažehnutými motory, nemuselo by to stačit na včasné ubrzdění stupně ani při maximálním možném tahu.

Ať už to bylo jakkoli, Elon Musk v tomto nezdaru našel hned několik pozitiv. Zaprvé, pokud prý nehoda nezničila kamery na OCISLY, mělo by být k dispozici parádní video, které by se podle něj mohlo hodit do dalšího sestřihu nepovedených přistání a jiných selhání.

Druhým pozitivem podle něj je, že SpaceX stejně neplánovalo žádný ze zachráněných stupňů použít znovu, takže se nejedná o velkou ztrátu. Ovšem, společnost by jistě radši centrální stupeň zachránila, aby jej mohla analyzovat a podívat se, jak dobře se stupeň vypořádal s náporem, který na něj vyvíjely boční stupně. Prozatím však bude inženýrům muset stačit bohatá telemetrie a vědomí, že Falcon Heavy v pořádku přečkal svůj testovací let, takže není nějak zásadně špatně navržen.

Elon si pak na konci konference vzpomněl na ještě jedno pozitivum nepovedeného přistání, když přišla řeč na nová titanová roštová kormidla:

[Titanová kormidla] jsou super. Fungují fakt dobře a jsem s nimi velice spokojený. Popravdě jsem rád, že se nám povedlo zachránit oba boční stupně. Ty totiž mají titanová kormidla, zatímco centrální stupeň je neměl. Takže kdybych si musel vybrat, které stupně chci zachránit, vybral bych si ty boční. Centrální stupeň bych nechal vybouchnout. [smích] Ta proklatá kormidla jsou totiž strašně drahá na výrobu. Jsou skvělá, ale výroba je pomalá. Takže je potřebujeme zpátky. Ta kormidla byla tou nejdůležitější věcí, kterou jsme potřebovali zachránit.

Detail nových roštových kormidel, která umožňují snazší znovupoužitelnost Falconu (Foto: SpaceX)

Zkrátka a dobře, SpaceX sice nezdařené přistání jistě mrzí – přeci jen jde o první nezdar od června 2016 a přerušení dlouhé šnůry úspěšných přistání –, ale nejedná se o nic, co by mělo dopad na budoucí starty. Stejně jako u dřívějších neúspěšných přistání společnost na základě dat zjistí, kde se stala chyba, a podnikne patřičné kroky, aby k podobnému selhání v budoucnu už nedošlo. Na další pokus o přistání si sice nejspíš počkáme nezvykle dlouho, ale pevně věřím, že si SpaceX příště připíše další úspěch.

(Z tiskové konference jsme se dozvěděli řadu dalších zajímavých informací, na které se můžete těšit v následujících dnech.)




  • Mohlo by se vám líbit...

    41
    Diskuze

    avatar
      Odebírat  
    nejnovější nejstarší nejlepší
    Nastavit upozorňování na
    RUMcajz
    Host
    RUMcajz

    Ahoj, zkoumal jsem ty zabery asi 5x a stale si nejsem jisty ze space x pri pristani urychlovacich bloku na pevnine vysilala spravny obraz. Kdyz se na to divam ty zabery jsou temer totozne a dokonce i pristani jde na stejnou LZ. Kouknete na to prosim nekdo dalsi.

    Štěpán Pikna
    Host
    Štěpán Pikna

    Ano, je to vysílané jen z jednoho stupně. SpaceX to však už opravila a vydala nové video, kde to už je v pořádku

    Dan
    Host
    Dan

    Perfekt, říkal jsem si, kdy to upraví. On ten balet byl až příliš synchronizovaný, ale podle jiného videa, které kontinuálně sledovalo boční stupně bylo jasné, že se režie uklikla.

    Mirda
    Host
    Mirda

    Také opravili záběr při odhození aerodynamického krytu. Když se to stalo živě, tak zrovna vysílali grafiku letu. Hrál Bowie a divák nevěděl co se děje, pěkně tím ten moment zabili.

    Jirka Hadač
    Host
    Jirka Hadač

    Ten opravený je … neskutečný, včera sem si to pouštěl asi 10x, jen tenhle moment.

    Petr Kašpar
    Host
    Petr Kašpar

    V zivem prenosu meli opravdu chybne dva zabery ze stejneho bocniho stupne. Pokud si nyni pustite oficialni video prenosu od SpaceX, maji to uz opraveno, rozdil je jasne patrny treba na grafice pristavaci plochy. V popisku u videa maji dokonce uvedeno, ze se vyskytla tato chyba a je opravena..

    RUMcajz
    Host
    RUMcajz

    Diky za vysvetleni, doma na to mrknu. Ja na to koukal jak puk kdyz jsem to videl v prenosu…

    LAM
    Host
    LAM

    Na tom opraveném videu je vidět entry burn jednoho stupně z kamery druhého…

    Josef Kolář
    Host
    Josef Kolář

    v živém přenosu jsou to opravdu identické záběry – na Youtube má ale SpaceX záznam s opravenými obrazy

    Hynas
    Host
    Hynas

    Spacex vydala upravený stream, kde jsou už kamery z obou stupnu. Chyba režie.

    Petr Kašpar
    Host
    Petr Kašpar

    Prvni co me napadlo po shlednuti te 1-3-1 sekvence na videu je, ze se postrani motory zvladnou zapalit o ten centralni i jen od slehajicich plamenu. Tak jednoduchy to ale asi neni.. Holt je to opravdu “rocket science”:-)

    Adam Trhoň
    Host
    Adam Trhoň

    Není to až tak složité: je to jako chtít zapálit jeden plynový sporák od druhého. Povede se to, ale na další vaření už nezbyde moc kuchyně 🙂

    Dan
    Host
    Dan

    Neřekl bych, že je to až tak jednoduché (i když myslím, že chápu, jak to myslíte). Je potřeba zažehnout směs ve spalovací komoře, nikoli na konci trysky 🙂

    Petr Kašpar
    Host
    Petr Kašpar

    To je jasny, ona je to celekem trivialni predstava, proc to nemuze fungovat. Jen jsem se podelil o to, co mi prvni naskocilo v hlave, kdyz jsem videl jak se ty palmeny centralniho motoru motaji i kolem ostatnich trysek.

    Jirka Hadač
    Host
    Jirka Hadač

    Připomíná mi to kapku bratrovu historku. Byl kdesi v nějaké firmě na návštěvě. Ukázali mu děrovaný lavór, ať hádá cenu. Řekl pár $, oni ať připočítá pěkných pár nul (inu, byl to rozprašovač paliva) a takových legrácek mu ukázali víc. 😀 Jojo, není to tak jednoduché, a třebas u motorů F-1 měli ještě vlastní problémy – viz ta rotace plamene… Prostě je to věda, a ne nadarmo jsou to nejdražší části rakety.

    žížalí nehet
    Host
    žížalí nehet

    “Pokud jste si někdy při sledování startu všimly” To je hrubka, Petře! : )

    Vichor
    Host
    Vichor

    V diskusii na kozmonautix.cz som cital velmi zaujimavy nazor ohladom centralneho stupna a zapalovania jeho motorov pri uz starte od “Fantasta”. Ide o to, ze postranne boostery sa zapaluju skor a centralny stupen neskor, co mohlo sposobit nepredpokladanu nadspotrebu zapalnej zmesi uz pri starte a dvom krajnym motorom zostalo uz iba na boostback a entry restart, a uz nie na landing. A to najma ak sa pouzivaju krajne motory, ktore susedia s boostrami, ktore to mohlo najviac fyzicky, alebo dynamicky ovplyvnit. Ale neviem, ci sa naozaj pouzivaju tieto motory, alebo tie, ktore su naopak “uprostred” pri starte. SpaceX to vsak vie, a urcite to zoberu do uvahy.
    Celkovo by som tento nezdar nepovazoval az za tak negativny. Zjavne sa objavilo nieco, co nebolo predpokladane a posluzi na opravu a vylepsenie pre buducnost. A vzdy lepsie prist o tento centralny stupen ako o Block 5, ktory bude startovat na FH uz nabuduce.

    Jirka Hadač
    Host
    Jirka Hadač

    Zajímavý postřeh, to dodávám sám za sebe. Ale je otázka, jestli se dá laicky ověřit, neviděl jsem jedinej záznam přistávacího zážehu centrálního stupně. Námitka může znít, že byla tuším vidět footage entry-burn, ale ve světle těch informací o TEA+TEB je otázka, jestli se entry-burn dělá stejnými motory jako landing burn. A pak samozřejmě podle polohy konstrukce bočních stupňů.
    Nezdar? Jasné, jako fanoušci sme moc namlsaní, osobně mě to maličko zarmoutilo, ale byl jsem realista a už večer vysvětloval kamarádovi, že jak se hned nepochlubí přistáním (záběry), tak to nejspíš je v křemíkovém nebi. Telemetrie budou mít plno, jasné, kontrola by byla taky zajímavá, ale osobně si myslím, že je větší úspěch pro firmu to průkazné zapálení 2. stupně po 6 hodinách, z toho koukají hezké peníze (nové zakázky).

    Zdeněk
    Host
    Zdeněk

    Nejvíc se těším na to co Elon řekl po startu FH na konferenci. Už se nemůžu dočkat. 👏

    Ričrd
    Host
    Ričrd

    “…což znamená, že se sama vznítí při kontaktu se vzduchem.”

    Mám za to, že se vznítí při vzájemném kontaktu. Předpokládám, že TEA-TEB obsahují kyslík a že tedy fungují i ve vakuu.

    Jan
    Host
    Jan

    Ahoj, nemělo by se spíše TEA-TEB smíchat s LOX, než se vzdušným kyslíkem, přeci jenom nahoře ho moc není…

    RvN
    Host
    RvN

    Děkuji za zajímavý rozbor, už se těším na článek z tiskovky

    Franta
    Host
    Franta

    Pro milovníky kvalitního 3D zvuku.

    P. Roth
    Host
    P. Roth

    Ironií osudu je, že použité stupně se v pořádku vrátily a zbrusu nový se teď válí na dně oceánu.

    Štěpán Pikna
    Host
    Štěpán Pikna

    Jak řekl Musk : jsem rád že se vrátily oba boostry boční, protože na nich byly titanová kormidla, a ty jsou neskutečně drahá…
    Je otázka nakolik je to odlehčené, ale asi byli rádi, že se vrátili dva s titanem než jeden na zkoušky…

    P. Roth
    Host
    P. Roth

    Nevíte někdo proč mají LZ 1 a LZ 2 jinou barvu, má to nějaký praktický důvod?

    Petr Kašpar
    Host
    Petr Kašpar

    Aby bylo poznat, ze zamenili zabery z jednotlivych boosteru 😀

    Lubo
    Host
    Lubo

    Ahoj,
    nevíte, jestli někdo vypočítal, kdy se Tesla přiblíží k Marsu na pár tisíc kilometrů, nebo kdy se s Marsem střetne?

    entes
    Host
    entes

    nesrazi se, nejbliz ma byt nejakych 7 milionu kilometru. Coz je 1/5 vzdalenosti mezi Zemi a Marsem. Myslim ze oni vlastne nemeli za hlavni cil se marsu priblizit, jen demonstrovat ze doleti dal nez je Mars. Ale i kdyby, vzhledem k tomu ze bateriim uz dosla stava tak ani zadne zabery ani nic uz nebude.

    Lubo
    Host
    Lubo

    Kdyžtak mě opravte, ale předpokládám, že při každém obletu slunce budou průsečíky trajektorií v jiné vzdálenosti od Marsu.
    Proto se ptám, jestli třeba za 10 000 obletů neproletí třeba jen 500 km od povrchu planety, tedy jestli to jde nasimulovat.

    Radim Szkandera
    Host
    Radim Szkandera

    Nasimulovat samozřejmě jde, ale dráha Tesly a Marsu má rozdíl v deklinaci 5 nebo 7 stupňů, takže se dráhy (ikdyž to tak může při pohledu na oběžné drahy vypadat) nikdy neprotnou, tím pádem je i nulová šance srážky, nebo přiblížení…