Что произошло с 1-й ступенью в миссии Starlink-5 и почему ступень Falcon 9 не смогла вернуться ? Наше расследование
Привет всем подписчикам сообщества SpaceX!
18 марта 2020, время таймера трансляции SpaceX T+00:02:22, в нижней части ракеты Falcon 9 происходит некая вспышка. Через несколько секунд происходит плановое отключение двигателей 1-й ступени и расстыковки 1-й и 2-й ступени ракеты. Cтупень после этого планово начинает разворачиваться и выходить на траекторию входа в атмосферу. Всё кажется идёт хорошо. На отметке T+00:06:39 вдоль ступени пролетает объект, который скорее всего представляет из себя иней (почти в каждом запуске это можно наблюдать), но к нему вернёмся чуть позже, а сейчас должен произойти важный этап возвращения ускорителя. Происходит включение двигателей и ракета выдаёт тормозной импульс для входа в атмосферу (Entry Burn), звучит команда о положительном завершении процедуры и через несколько секунд картинка со ступени зависает. Через некоторое время SpaceX заявляют на стриме, что ступени не удалось сесть на платформу. Она была потеряна.
Официальная версия
Момент вспышки: "Произошло раннее отключение одного из двигателей, но это не повлияло на вывод полезной нагрузки" (Илон Маск)
Напомним, Falcon 9 может вывести на необходимую орбиту 2-ю ступень даже при отказе 2-х из 9-и двигателей [на 1, 2-ом графике в посте хорошо видно когда именно отключился двигатель].
До этого преждевременное отключения двигателей Merlin происходило только в миссии CRS-1 в 2012 году. С учётом количества полётов двигателей, включая повторные (а это 9+1 в 83 запусках Falcon 9 и 27+1 в запусках Falcon Heavy - то есть 914 полных цикла) надёжность двигателей серии Merlin составляет 99,78%.
Отметим, что сам Илон Маск не комментировал причину не возвращение ступени, а лишь утвердительно ответил на фразу: "1-я ступень Falcon 9 отправила себя в карантин в океан".
Однако оговорился, что: "Старт на днях был прерван из-за немного более высокой мощности двигателей. Возможно, но не очевидно, что это связано с сегодняшним случаем. Этот ускоритель был сильно изношен, поэтому произошедшее - это не большой сюрприз".
Телеметрия запуска. Стрелкой отмечено прекращение работы одного двигателя
Планируемый и реальный график ускорения
Альтернативные версии
Вспышка
Мы опросили наших экспертов и версии её появления самые разные (подчеркнём особо, что всё это лишь версии, информации по инциденту слишком мало):
"Может быть всё что угодно, например, поломка форсунки камеры в отказавшем двигателе"
"Прогар камеры или сопла двигателя и его отключение по датчику давления"
Отметим, что конструкция двигательного отсека Falcon 9 сделана таким образом, чтобы минимизировать даже последствия взрыва двигателя, каждый двигатель находится в бронекамере, чтобы при взрыве не повредить другие двигатели и было больше шансов выполнить основную миссию.
Кстати, вспышку также было видно с Земли, отметка на 3:51
НЛО
Вернёмся к моменту пролёта странного объекта вдоль ступени ракеты.
Действительно, если версия с повреждением двигателя имела место быть, отделение от ракеты каких-либо частей - выглядит вполне правдоподобной. Но при этом они не отделялись не в момент переворота ступени, не когда динамические нагрузки во время входа в плотные слои атмосферы достигли максимума.
Скорее всего перед камерой пролетел иней скопившийся в круглых полостях ракеты и вылетевший в какой-то момент, это происходит почти в каждом запуска и пополняет коллекцию "сенсаций" в сети из разряда: "НЛО пролетело рядом с ракетой SpaceX" или "крыса проползла по двигателю". Конечно, на 100% сказать что это такое могут только сами SpaceX, но нам кажется, что истина где-то рядом
Тормозной импульс и потеря ступени
На сколько нам известно из трансляции SpaceX, Entry Burn был дан во время и его продолжительность соответствовала плану (хотя некоторые всё-таки видят его странным и возможно это не просто так), следовательно единственное, что могло отличать его от нормального импульса - была его мощность [на видео ниже хорошее сравнение полёта Falcon 9 в 4-й и 5-й миссии Starlink]. Если предположить, что вышедший из строя двигатель не участвовал в нём, то становится понятно, что ступень не смогла достаточно замедлиться, что в итоге привело к вхождению её в плотные слои атмосферы со скоростью больше расчётной, перегреву конструкций и выходу из строя ускорителя из-за повышенных динамических и тепловых нагрузок.
При этом, если всё-таки предположить, что двигатель ранее был повреждён, набегающий поток мог ворваться внутрь двигательного отсека и в итоге начал разрывать ступень изнутри, приведя к её разрушению.
Но даже если двигатель был цел, причиной потери ступени могло стать нестабильное поведение ускорителя на фазе входа из-за усложнившейся аэродинамики донной части и в итоге её разрушение аэродинамическими силами от набегающего потока. Отметим, что после завершения тормозного импульса ступень была довольно нестабильна и её рули активно вмешивались в её стабилизацию.
Как бы то ни было сигнал с неё пропал и ступень в любом случае была потеряна, а её остатки упали в закрытый район Атлантического океана.
Факт для размышлений: ещё ни одна ступень Falcon 9 не вернулась из миссий Starlink после смены схемы вывода спутников с обычной, когда до развёртывания проходит ~ час, на 15 минутную... При этом, местоположение плавучей платформы в запусках Starlink-4 и Starlink-5 было одинаковым [заключительная картинка в посте]
Место запланированной посадки 1-й ступени миссии Starlink-5
Тормозной импульс B1048.5
Заключение
Независимо от причин неудавшегося возвращения ступени и преждевременного отключения одного из двигателей, SpaceX, по заверениям Илона Маска, проведут тщательное расследование причин произошедшего. Ступень же уже вошла в историю космонавтики, как первая орбитальная ракета на жидкостном топливе совершившая 5 успешных полётов!
Надеемся, что данный инцидент не повлияет на пусковую программу SpaceX этого года и в частности миссию DM-2. Отметим, что на следующий день после запуска Starlink-5 NASA обнародовала заявление, согласно которому пилотируемый полёт корабля Crew Dragon c экипажем состоится не ранее мая, как и заявлялось представителями SpaceX ранее.
Это последний взгляд на ракету-носитель
