SpaceX afferma che la capsula Crew Dragon è esplosa a causa del fuoco esotico del titanio

SpaceX ha annunciato tramite un aggiornamento ufficiale e una teleconferenza i risultati preliminari di un'indagine sul fallimento convocata immediatamente dopo l'esplosione della capsula Crew Dragon C201 nel bel mezzo di un test di fuoco statico il 20 aprile. Presentata dal vicepresidente della Mission Assurance di SpaceX Hans Koenigsmann e dalla responsabile del programma commerciale dell'equipaggio della NASA Kathy Lueders, la chiamata ha fornito alcune piccole informazioni aggiuntive oltre a un comunicato stampa piuttosto ampio rilasciato poco prima. Secondo i risultati preliminari dell'indagine sul fallimento di SpaceX, l'esplosione della Crew Dragon non era correlata ai serbatoi di propellente della navicella, ai propulsori di manovra Draco o ai motori di interruzione SuperDraco. Piuttosto, la causa risiede in un’interazione chimica/materiale più esotica e inaspettata tra una valvola idraulica, un ossidante liquido e un sistema di pressurizzazione a base di elio.

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Secondo Hans Koenigsmann, SpaceX ha percorso circa l'80% del cosiddetto albero dei guasti, il che significa essenzialmente che l'indagine sul guasto è completa all'80%. Quel 20% aggiuntivo potrebbe certamente creare qualche imprevisto, ma il dirigente di SpaceX era abbastanza fiducioso che i risultati presentati il ​​15 luglio sarebbero stati rappresentativi della conclusione finale. La causa ultima (probabile) dell'esplosione estremamente energica e distruttiva della Crew Dragon è incentrata sull'esteso impianto idraulico SuperDraco/Draco della navicella e sul relativo sistema di pressurizzazione, che utilizza l'elio per mantenere i motori alimentati a pressione, i serbatoi del propellente e le linee di alimentazione intorno a 2400 psi ( 16,5 megapascal). Necessariamente, questo metodo di pressurizzazione implica che vi sia un contatto diretto tra il pressurizzante (elio) e l'ossidante/carburante, richiedendo quindi una sorta di valvola che impedisca al fluido pressurizzato di fluire nel sistema di pressurizzazione.

Durante i test antincendio statici del 20 aprile sulla capsula Crew Dragon C201 testata in volo, secondo quanto riferito è esattamente quello che è successo. Nel corso dei test a terra, una "valvola di ritegno" che separava il sistema di pressurizzazione e l'ossidante ha fatto trapelare ciò che SpaceX ha descritto come una "lumaca" di ossidante del tetrossido di azoto (NTO) nelle linee di pressurizzazione dell'elio. Circa T-100 millisecondi prima dell'accensione pianificata degli 8 motori SuperDraco abort del veicolo, il sistema di pressurizzazione si "inizializzava" rapidamente (cioè pressurizzava rapidamente l'ossidante e il carburante alle pressioni operative, ~2400 psi). Per fare ciò, l’elio viene rapidamente spinto attraverso una valvola di ritegno – progettata pensando all’elio a basso peso molecolare – per pressurizzare fisicamente i sistemi di propellente. Involontariamente, l'NTO che fuoriusciva "a monte" attraverso quella valvola veniva effettivamente portato con sé con lo scoppio ad alta pressione dell'elio. In sostanza, immagina di schiantarti con la macchina, solo per scoprire che il tuo simpatico e soffice airbag è stato accidentalmente sostituito con un sacco di sabbia, e potresti essere in grado di visualizzare le forze involontarie a cui è stata sottoposta la valvola di ritegno del Drago (l'airbag metaforico). quando una "proiettile" di ossidante denso vi è stata conficcata ad alta velocità.

Di per sé, questo tipo di modalità di guasto non è molto sorprendente e SpaceX potrebbe anche essere stata a conoscenza di una o più perdite della valvola di ritegno e aver accettato quello che riteneva fosse un rischio minore per continuare il test e forse esaminare le prestazioni di Dragon. in condizioni non ottimali. Ciò che SpaceX afferma di non aver realizzato era quanto energica potesse essere la reazione tra l'NTO e la valvola di ritegno. Secondo quanto appreso da SpaceX, il proiettile ad alta velocità di denso NTO stava viaggiando così velocemente e a una pressione così elevata che, colpendo la valvola di ritegno in titanio, ha letteralmente rotto la valvola e potrebbe aver acceso chimicamente il metallo, introducendo così un proiettile di NTO denso. bruciare l’NTO nel sistema NTO stesso liberato – in pratica un fiammifero gettato in una polveriera. Non è chiaro se l'accensione provenga da una reazione chimica tra il titanio (un metallo tecnicamente infiammabile simile al magnesio) e l'NTO, o se la fonte provenga dalla rottura della valvola in titanio, forse creando letteralmente una scintilla mentre i detriti metallici interagiscono violentemente. In ogni caso, la soluzione – come la percepisce SpaceX – è la stessa: invece di una valvola di ritegno meccanica (semplice ma non ancora passiva al 100%), la barriera tra pressurante e ossidante (oltre che carburante, molto probabilmente) sarà sostituita con qualcosa noto come disco scoppiato. Secondo Koenigsmann, esistono solo una manciata (~4) di queste valvole e quindi devono essere sostituite da dischi a scoppio, una soluzione relativamente rapida e semplice. I dischi a scoppio sono monouso e intrinsecamente non riutilizzabili, ma sono anche completamente passivi e semplici non perdere finché non viene sottoposto ad una specifica quantità di pressione. Poiché sono monouso, non possono essere testati direttamente prima del volo, limitando parte dell'affidabilità di principio a vantaggio di una barriera estremamente a prova di perdite.