SpaceXは、クルードラゴンカプセルがエキゾチックなチタン火災で爆発したと発表

SpaceXは、4月20日の静的火災試験の最中にクルードラゴンカプセルC201が爆発した直後に招集された故障調査の暫定結果を公式アップデートと電話会議を通じて発表した。 SpaceXのミッション保証担当副社長のハンス・ケーニヒスマン氏とNASA商業乗組員プログラムマネージャーのキャシー・ルーダース氏が主催したこの電話会議では、直前に発行されたかなり広範なプレスリリースを超える、ちょっとした追加の洞察が得られた。 スペースXの故障調査の暫定結果によると、クルードラゴンの爆発は、宇宙船の推進剤タンク、ドラコの操縦スラスター、スーパードラコの停止エンジンとは無関係だった。 むしろ、原因は、配管バルブ、液体酸化剤、ヘリウムベースの加圧システムの間の、より風変わりで予期せぬ化学的/材料的相互作用にあります。

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ハンス・ケーニヒスマン氏によると、スペースX社はフォールト・ツリーとして知られるもののおよそ80％を進んでおり、本質的には故障調査が80％完了したことを意味する。 この追加の 20% は確かにいくつかの変化球を投げかける可能性がありますが、SpaceX 幹部は、7 月 15 日に提示された結果が最終結論を表すものになるとかなり自信を持っていました。 クルードラゴンの非常にエネルギー的で破壊的な爆発の最終的な（可能性の高い）原因は、宇宙船の大規模なスーパードラコ/ドラコ配管とそれに関連する加圧システムを中心にしています。加圧システムは、加圧エンジン、推進剤タンク、供給ラインを約 2400 psi に保つためにヘリウムを使用しています。 16.5メガパスカル）。 必然的に、この加圧方法は、加圧剤（ヘリウム）と酸化剤/燃料が直接接触することを意味するため、加圧流体が加圧システムに流入するのを防ぐ何らかのバルブが必要になります。

4月20日の飛行実績のあるクルードラゴンカプセルC201の静的火災試験中に、まさにそれが起こったと伝えられている。 地上試験の過程で、加圧システムと酸化剤を分離する「逆止弁」から、スペースXが説明した四酸化窒素酸化剤（NTO）の「スラグ」がヘリウム加圧ラインに漏れた。 車両の 8 基の SuperDraco アボート エンジンの計画点火までの約 T-100 ミリ秒で、加圧システムは急速に「初期化」されました (つまり、酸化剤と燃料が動作圧力、約 2400 psi まで急速に加圧されました)。 これを行うために、低分子量ヘリウムを念頭に設計された逆止弁を通してヘリウムを急速に押し出し、推進剤システムを物理的に加圧します。 意図せずして、そのバルブを通って事実上「上流」に漏れた NTO は、ヘリウムの高圧バーストとともに運ばれました。 つまり、車を衝突させた後、そのふわふわしたエアバッグが誤って砂の入った袋に置き換わっていることに気づくという状況を想像してください。ドラゴンの逆止弁 (比喩的なエアバッグ) が意図せぬ力を受けていたことを想像できるかもしれません。高密度の酸化剤の「スラグ」が高速で突っ込まれたとき。

それ自体、この種の故障モードはそれほど驚くべきことではなく、スペースXは、テストを継続し、おそらくドラゴンの性能を調べるために、ある種の逆止弁の漏れを認識し、軽微なリスクであると信じていたものを受け入れた可能性さえあります最適ではない条件下で。 SpaceXは、NTOと逆止弁の間の反応がどれほど活発であるかを認識していなかったと言っている。 SpaceXの理解では、密度の高いNTOの高速スラグは非常に高速かつ高圧で移動していたので、チタン製逆止弁に衝撃を与えて文字通りバルブを破壊し、金属に化学的に発火させ、その結果、スラグが発生した可能性があるとしている。解放された NTO システム自体に NTO を焼き込むことは、実質的には火薬庫にマッチを投げ込むようなものです。 発火の原因がチタン（技術的にはマグネシウムに似た可燃性金属）とNTOの間の化学反応から来たのか、あるいはチタンのバルブが粉々に砕け散り、おそらく文字通り金属の破片が激しく相互作用して火花を発生させたことから発生したのかは不明である。 いずれにしても、SpaceX が認識している解決策は同じです。機械式逆止弁 (シンプルではありますが、100% 受動的ではありません) の代わりに、加圧剤と酸化剤 (燃料も同様に) の間の障壁が、次のようなものに置き換えられます。バーストディスクとして知られるもの。 ケーニヒスマン氏によると、これらのバルブはほんの一握り (約 4 個) しか存在しないため、比較的迅速かつ簡単に修正できるバースト ディスクに交換する必要があるとのことです。バースト ディスクは使い捨てで本質的に再利用できませんが、完全に受動的で簡単な方法でもあります。一定量の圧力がかかるまで漏れません。 これらは使い捨てであるため、飛行前に直接テストすることができず、非常に漏れのないバリアのために原則的な信頼性の一部が制限されます。

結局、ケーニヒスマン氏とルーダース氏は、スペースX社のクルードラゴンの今後の試験と打ち上げのスケジュールや、爆発により最終的にどのような遅れが生じるのかについての質問には答えることをわざわざ避けた。 それにも関わらず、二人とも明るい気持ちを持っており、その響きによると、クルードラゴンへの遅れは、圧力容器やエンジンの故障による遅れと比較すると、はるかに深刻ではないでしょう。 NASAは当面、クルードラゴンによる国際宇宙ステーションへの初の有人打ち上げの暫定目標を2019年11月中旬と発表しているが、ルーダース氏とケーニヒスマン氏は2019年の打ち上げに期待を表明したが、その確率について具体的な見積もりを与えることは拒否した。発生している。

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