Únikový test Crew Dragonu v číslech a zapeklitá otázka příčiny jeho aktivace

Minulý týden byl proveden úspěšný test záchranného systému Crew Dragonu a i když jsme o jeho průběhu věděli hodně už krátce po jeho dokončení, nebyla ještě k dispozici některá konkrétní čísla. SpaceX se však před pár dny podělilo o bližší informace o dosažených rychlostech, vzdálenostech či hodnotách přetížení. Zároveň však stále vládnou nejasnosti ohledně toho, co vlastně spustilo únikový systém a jaká byla posloupnost událostí. Zkusíme se tedy na tuto otázku podívat podrobněji.

Podrobnosti o průběhu testu

Hlavními hrdiny únikového testu, který proběhl 19. ledna, bylo osm motorů SuperDraco, které po aktivaci záchranného systému odnesly Crew Dragon pryč od Falconu 9. Ke spuštění motorů došlo přesně v čase 16:31:25 SEČ, tedy 85 sekund po startu. Motory po bleskurychlém natlakování nádrží s oxidem dusičitým a monomethylhydrazinem vyvinuly celkový tah ve výši 578 kN a podle SpaceX fungovaly naprosto perfektně. Během přibližně 7sekundového zážehu došlo k urychlení lodi z 1929 km/h na 2430 km/h, přičemž bylo naměřeno maximální přetížení 3,3 g. Crew Dragon nakonec dosáhl maximální rychlosti Mach 2,3 a výšky 40 km, kde odhodil trunk. Mimochodem, Crew Dragon nemá žádné aerodynamické řídicí plochy, a tak je během zážehu směrován pomocí extrémně rychlého přiškrcování jednotlivých motorů SuperDraco.

Raketa Falcon 9 mezitím vypnula svých devět motorů Merlin a začala se rozpadat následkem aerodynamického náporu. SpaceX ztratilo spojení s raketou 11 sekund po aktivaci záchranného systému Dragonu a když Falcon 9 vybuchl, Crew Dragon už byl v bezpečné vzdálenosti přibližně 1,5 kilometru od rakety.

Crew Dragon po odhození trunku ve výšce 40 km a otočení do optimální polohy pomocí korekčních trysek Draco začal klesat k zemi. Ve výšce 5,8 km došlo k vystřelení brzdících padáků a poté ve výšce 2 km byla vytažena čtveřice hlavních padáků. Kosmická loď nakonec přistála v Atlantiku ve vzdálenosti 42 km východně od rampy LC-39A, odkud o 8 minut a 54 sekund dříve odstartovala. Crew Dragon byl poté vyloven z vody lodí GO Searcher, která jej necelých 9 hodin od přistání dopravila zpět na pevninu.

Crew Dragon na lodi GO Searcher po úspěšném únikovém testu (Zdroj: NASA)

Inženýři SpaceX nyní pečlivě zanalyzují všechna získaná data z testu, a pokud bude vše v pořádku, před misí DM-2 s astronauty Bobem Behnkenem a Dougem Hurleym už bude SpaceX muset dokončit pouze dva testy padákového systému. Ty proběhnou přibližně v polovině února s novou sadou padáků.

Co způsobilo aktivaci záchranného systému?

Jak jsem zmínil v úvodu, stále není úplně jasné, jak přesně bylo naprogramováno spuštění záchranného systému. Před testem i po něm se totiž objevily informace z jinak spolehlivých zdrojů, které jsou ve vzájemném rozporu. Některé zdroje uvádějí, že záchranný systém se aktivoval v reakci na předem naplánované vypnutí motorů Merlin na Falconu 9. Jiné zdroje naopak tvrdí, že k vypnutí Merlinů došlo až následkem příkazu z Crew Dragonu, který jej vyslal v rámci aktivační sekvence záchranného systému, a ztráta tahu Falconu 9 tedy nemohla být prvotním spouštěčem. Jelikož jsou zdroje v přímém rozporu, některé z nich se musejí mýlit, avšak je obtížné určit které. Dají se najít dobré argumenty pro obě dvě možnosti. Rozhodl jsem se tedy jednotlivé zdroje uvést a zároveň nabídnout potenciální interpretace jejich informací. Sami si pak můžete udělat názor na to, jak to vlastně bylo. Zdroje jsou seřazeny chronologicky.

Environmentální studie

Už v roce 2018 jsme na ElonX informovali o tom, jak bude probíhat únikový test Crew Dragonu na základě zveřejněné studie ekologických dopadů tohoto testu. Jedná se o oficiální dokument vydaný v listopadu 2018, který SpaceX vypracovalo pro Federální leteckou správu. V něm je naprosto jednoznačně uvedeno (strana 2-1): „Falcon 9 bude nakonfigurován tak, aby se vypnul a vytvořil tak podmínky pro únikový test (simulace ztráty tahu). Dragon to poté automaticky detekuje a vyšle příkaz k přerušení letu a spuštění únikového systému.“

Potenciální vysvětlení: Dokument je více než rok starý a jeho sepsání pravděpodobně proběhlo ještě dříve. Plán průběhu testu v něm popsaný se tedy od té doby mohl změnit. A jelikož změna způsobu aktivace únikového systému nemá vliv na ekologický dopad testu, nebylo by nutné studii aktualizovat.

NASA

Agentura NASA na únikovém testu spolupracovala se SpaceX a v oficiálních materiálech před testem jasně uváděla: „SpaceX nakonfiguruje Crew Dragon tak, aby záměrně spustil svůj únikový systém před uplynutím 1 minuty a 30 sekund od startu. […] Jakmile začne úniková sekvence, motory Merlin na prvním stupni Falconu 9 se vypnou a zažehnou se motory SuperDraco na Crew Dragonu.“

Crew Dragon před testem únikového systému (Foto: Nathan Barker)

Benji Reed

Tiskové konference, která proběhla ještě před provedením únikového testu, se zúčastnil také Benji Reed, což je ředitel managementu pilotovaných misí ve SpaceX. Ten na otázku ohledně posloupnosti událostí během testu uvedl (čas 20:46): „Provedeme [předem naprogramované] přerušení letu, spustí se únikový systém a motory Falconu se vypnou. Takže tah na Falconu se vypne hned poté, co k tomu dojde.“

Elon Musk

Elon Musk během tiskové konference po testu (čas 43:11) odpovídal na otázku Tima Dodda (Everyday Astronaut) ohledně posloupnosti událostí během aktivace záchranného systému. Musk následně odpověděl na něco trochu jiného, a tak Tim poprosil o upřesnění: „Pořád mi není jasné, jestli se únikový systém spustil, protože se nejdříve vypnuly motory, nebo,“ načež ho Musk okamžitě přerušil: „Ne, to je součástí únikové sekvence.“ O něco později Musk dodal: „Jednou z věcí, které se provádějí v rámci únikové sekvence, je vyslání příkazu k vypnutí motorů [Merlin].“ Dále vysvětlil, co spustilo únikovou sekvenci: „V tomhle případě jsme nastavili spouštěče velmi nízko, aby ke spuštění došlo při specifické rychlosti.“

Doug Hurley

Astronaut NASA Doug Hurley, který v Crew Dragonu poletí na demonstrační misi DM-2, na tiskové konferenci po provedení únikového testu uvedl (čas 8:10): „Existuje několik různých automatických spouštěčů záchranného systému. V tomto konkrétním případě to byla ztráta tahu nosné rakety.“

Analýza videa

Čtenář ElonX s přezdívkou Raul v diskuzi na toto téma pod minulým článkem odkázal na podrobnou analýzu jednotlivých snímků z videa okamžiku aktivace záchranného systému. Z ní vyplývá, že první známky vypnutí Merlinů byly viditelné už 200 milisekund předtím, než byl vidět zážeh motorů SuperDraco. A jelikož se uvádí, že motory SuperDraco potřebují k dosažení plného tahu pouhých 100 milisekund, měl by to být jednoznačný důkaz, že vypnutí Merlinů proběhlo dříve než aktivace únikového systému.

 

Protiargument: Na Wikipedii je uvedeno tvrzení NASA, že údaj o 100 milisekundách u motoru SuperDraco se týká doby od zážehu po dosažení maximálního tahu. Pokud tedy nejde o dobu mezi vysláním příkazu k zážehu a dosažením plného tahu, nevíme, jak dlouho trvá celá sekvence, která zahrnuje například také natlakování nádrží před zážehem motorů SuperDraco. Elon Musk navíc během konference po únikovém testu zmínil (čas 43:55), že by rád zveřejnil podrobný rozpis věcí, ke kterým dojde při aktivaci únikového systému v průběhu přibližně 700 milisekund – od vyslání příkazu k vypnutí Merlinů až po zážeh motorů SuperDraco a oddělení od rakety. Nebral bych to jako jednoznačný důkaz, že od aktivace únikového systému až po odlet Crew Dragonu uplyne přesně 700 milisekund, ale může to posloužit jako indície k tomu, že celý proces trvá déle než 100 ms. A pokud to připustíme, tak výše uvedený rozbor videa už nemusí být zdaleka tak jednoznačný.

Vyjádření SpaceX po testu

Někdy v posledních dnech SpaceX poskytlo novinářům podrobnější informace o předběžných výsledcích provedeného únikového testu. Není jasné, jakou formou SpaceX informace předalo, ale spekuluje se o telefonické konferenci pro novináře. Minimálně dva novináři pak tyto informace zveřejnili. Irene Klotz z magazínu Aviation Week je nasdílela v sérii tweetů a Stephen Clark je shrnul v článku na webu Spaceflight Now.

Nás zajímá údaj o způsobu aktivace záchranného systému. Irene Klotz uvedla: „Únikový systém byl spuštěn na základě speciální konfigurace spouštěče minimální akcelerace při rychlosti 536 m/s.“ Stephen Clark ve svém článku uvedl podobnou informaci, ale s jinou formulací: „Crew Dragon zahájil svůj únikový manévr v čase 15:31:25 GMT – spuštění vyvolalo nízké nastavení na palubním akceleračním spouštěči.“ Bohužel není k dispozici přesné znění sdělení od SpaceX, a tak nevíme, jestli si některý z novinářů informaci až moc neupravil, čímž mohlo dojít k posunu významu.

Tyto informace jsou nejaktuálnější a měly by tedy být s největší pravděpodobností správné, ale bohužel obě formulace se podle diskutujících na Redditu a fóru NASA Spaceflight dají vyložit dvěma způsoby. Podle jedné interpretace byl spouštěč nastaven tak, aby k aktivaci únikového systému došlo po překročení určité minimální hodnoty zrychlení. Raketa totiž během letu upravuje tah motorů a například během max Q, tedy fáze letu s nejvyšším dynamickým namáháním, nejedou Merliny na plný výkon. Po překonání max Q však opět dojde ke zvýšení tahu motorů (oznámení můžete slyšet na záznamu živého přenosu) a zvýšení tahu má za následek zvýšení zrychlení. První intepretace je tedy taková, že jelikož SpaceX chtělo únikový test provést po max Q, což je uvedeno například v oficiálním press kitu, let byl naplánován tak, aby k aktivaci únikového systému došlo v momentě zrychlení následkem zvýšení tahu Merlinů po max Q.

Druhá interpretace bere výše uvedené informace od SpaceX jako důkaz toho, že aktivaci únikového systému způsobilo vypnutí motorů Merlin. Informace lze totiž chápat tak, že k zahájení únikového manévru došlo v okamžiku, kdy měřené zrychlení rakety kleslo pod určitou minimální hodnotu. A to by se v dané fázi letu dalo vysvětlit jedině vypnutím Merlinů.

Shrnutí

Pokud si to tedy shrneme, tak názor číslo 1, že aktivaci záchranného systému způsobilo vypnutí Merlinů, jednoznačně podporují informace z environmentální studie a prohlášení Douga Hurleyho. Názor číslo 2, tedy že k vypnutí Merlinů došlo až v rámci procesu aktivace únikového systému, který vyvolal jiný spouštěč, podporují prohlášení NASA, Benjiho Reeda a Elona Muska.

Pak tu máme analýzu videa, která podporuje názor číslo 1, ale podle mě pouze za předpokladu, že celý proces aktivace záchranného systému trvá méně než 200 ms, což není jisté. A nakonec tu jsou aktuální informace od SpaceX, které se dají interpretovat tak, aby podporovaly oba názory (navíc to komplikuje překlad do češtiny).

Která z uvedených možností vám tedy nakonec přijde pravděpodobnější a proč? Podělte se o svůj názor v komentářích!




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
52 Komentáře
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře