Aterizarea lui Astrobotic nu a ajuns pe Lună din cauza unei supape defectuoase

La șapte luni după ce primul său aterizare lunar nu a ajuns pe Lună, Astrobotic a anunțat marți că nava spațială a fost lovită de o defecțiune a unei supape care a făcut ca un rezervor de propulsor să explodeze pe orbită. Următoarea încercare de aterizare a companiei, folosind o navă spațială mult mai mare, va include remedieri pentru a preveni un eșec similar.

Primul aterizare Peregrine de la Astrobotic, pe care compania l-a numit Peregrine Mission One, lansat pe 8 ianuarie la bordul primei rachete Vulcan a United Launch Alliance. Dar la scurt timp după ce s-a despărțit de rachetă în spațiu, aterizatorul a întâmpinat probleme în timp ce trecea printr-o secvență de activare pentru a începe să își amorseze sistemul de propulsie.

Un comitet de evaluare a stabilit că „cea mai probabilă cauză a defecțiunii a fost o defecțiune a unei singure supape de control a presiunii de heliu numită PCV – supapă de control al presiunii 2, în cadrul sistemului de propulsie”, a spus John Horack, un veteran al industriei spațiale și profesor de aerospațiu și inginerie mecanică la Universitatea de Stat din Ohio.

Heliul ar fi trebuit să presurizeze sistemul de propulsie al lui Peregrine și să forțeze combustibilul și oxidantul din rezervoarele de stocare de la bordul landerului în motoarele mici de rachetă ale navei spațiale pentru a arde și a genera forță.

„PCV2 a suferit o pierdere a capacității de etanșare care s-a datorat cel mai probabil unei defecțiuni mecanice a supapei cauzate de relaxarea indusă de vibrații între unele componente filetate care se află în interiorul supapei, deci o defecțiune adânc în interiorul supapei în sine”, a spus Horack, care a condus ancheta Astrobotic cu privire la eșecul landerului Peregrine.

Nu a durat mult până când defecțiunea supapei a avut consecințe catastrofale pentru aterizatorul lunar Peregrine al Astrobotic, care încerca să devină prima navă spațială din SUA din 1972 care a realizat o aterizare ușoară pe Lună.

„La acționarea, deschiderea și închiderea PCV2, heliul a început să curgă necontrolat în rezervorul de oxidant, ceea ce a provocat o suprapresurizare semnificativă și rapidă a rezervorului”, a declarat John Thornton, CEO-ul Astrobotic. „Din păcate, rezervorul s-a rupt apoi și, ulterior, a scurs oxidant pentru restul misiunii.”

Controlorii de la sol ai Astrobotic, care lucrează dintr-un centru de control de la sediul companiei din Pittsburgh, au acționat rapid pentru a stabiliza situația pe navă spațială. Motoarele landerului au folosit combustibil cu hidrazină amestecată cu tetroxid de azot pentru a genera tracțiune, dar, având în vedere reducerea ofertei sale de tetroxid de azot, Peregrine nu a putut manevra pe orbita în jurul Lunii și să încerce o aterizare.

Dar compania a menținut în viață dispozitivul de aterizare, iar echipele de la sol au putut face mici ajustări pentru a se asigura că panourile solare ale lui Peregrine sunt îndreptate spre Soare pentru a produce energie pe măsură ce acesta se arcuia pe o buclă care ajungea aproximativ la distanța Lunii. La zece zile și jumătate de la lansare, gravitația Pământului l-a tras înapoi în atmosferă și a ars peste îndepărtatul Ocean Pacific.

Astrobotic a dezvoltat și construit aterizatorul Peregrine sub contract cu NASA, care a acordat companiei un contract de 108 milioane de dolari pentru a livra pe suprafața lunii o suită de încărcături științifice sponsorizate de guvern. Peregrine Mission One a fost prima misiune lansată sub umbrela programului Commercial Lunar Payload Services (CLPS) al NASA, care cumpără transport de la furnizori comerciali pentru încărcături utile științifice care se îndreaptă spre Lună.

Merg pe Lună cu buget redus

Se pare că oficialii Astrobotic erau conștienți de riscul ca o supapă de control a presiunii să se defecteze pe nava spațială Peregrine. Landerul avea două dintre aceste supape, una controlând fluxul de heliu în rezervorul de combustibil și alta în rezervorul de oxidant. În timpul testării la sol înainte de misiune, supapa de control a presiunii de pe partea de combustibil a început să curgă, așa că inginerii au schimbat-o cu una nouă. Supapa similară de pe partea oxidantului, care a eșuat în spațiu, nu a prezentat probleme în timpul testelor la sol, conform lui Sharad Bhaskaran, directorul misiunii Astrobotic pentru Peregrine Mission One.

Deși supapa de control al presiunii de pe partea oxidantului a avut același design, Astrobotic a decis să nu o înlocuiască, deoarece în acest sens ar fi necesitat dezasamblarea unor porțiuni mari din aterizatorul Peregrine, întârziind și mai mult lansarea misiunii, care rula deja cu câțiva ani în urmă programului.

Testele unei supape de control a presiunii de rezervă care au fost efectuate în urma misiunii Peregrine au confirmat că s-ar putea scurge după ce inginerii au supus-o la vibrații precum cele pe care le-ar experimenta în timpul lansării unei rachete.

„Aveți o componentă filetată în interiorul supapei”, a spus Horack. „Deci vă puteți gândi la un șurub și o șaibă sau la orice componentă filetată. Și dacă îl scuturați suficient, puteți obține unele modificări în configurația mecanică care vor împiedica așezarea supapei. Și nu este aproape deloc diferit de când chiuveta începe să picure în bucătărie. Apa trece prin sigiliu și iese pe cealaltă parte. În acest caz, este heliu și este presiune mare, așa că este mult mai greu de izolat.”

Astrobotic nu a identificat furnizorul terț care a furnizat supapa de control al presiunii, dar oficialii au spus că compania lucrează cu furnizorul său pentru a reproiecta componenta. „Este puțin diferită de supapa reală care a zburat pe Peregrine, același furnizor, dar am lucrat îndeaproape cu ei pentru a reproiecta funcționarea internă”, a declarat Steve Clarke, vicepreședintele Astrobotic pentru aterizare și nave spațiale.

Următorul aterizare al lui Astrobotic, numit Griffin, este mai mare și mai complex decât Peregrine. Va folosi supapele de control a presiunii reproiectate, iar Astrobotic va instala regulatoare de presiune și așa-numitele supape de blocare în sistemul de heliu de pe Griffin. Aceste noi componente ar controla fluxul de heliu în rezervoarele de propulsor în cazul unei defecțiuni similare a supapei de control a presiunii în următoarea misiune a Astrobotic, au declarat oficialii marți.

„Avem o fiabilitate sporită acum în sistem pentru a atenua această defecțiune într-un singur punct”, a spus Clarke.