יום שבת, 2 במרץ 2013

דרקון בצרות

שיגור הפלקון-9 ובראשו קפסולת הדרגון.
בבוקר יום שישי שוגר טיל פלקון-9 ממתקן השיגור בקייפ קנברל, ובראשו חללית האספקה דרגון. טיסה זו היא הטיסה המסחרית השניה של הדרגון לתחנת החלל הבינלאומית, ולמעשה הטיסה המסחרית השניה אי פעם לתחנת החלל.

בשיגור הקודם של הדרגון ארע כשל באחד המנועים הראשיים של משגר הפלקון, תקלה שנפתרה מיידת על ידי מחשב המשימה, אבל גבתה מחיר מלווין תקשורת שהצטרף לשיגור כמטען משני. הלווין לא נכנס למסלולו המתוכנן ולא יכול היה לבצע את משימתו. הדרגון, לעומתו, הגיע למסלול והמשיך בתכנית ההתקרבות והעגינה בתחנת החלל.




הפעם הסתיים השיגור באופן מושלם. מנועי ה"מרלין" פעלו כצפוי, הפרדת השלבים בוצעה בדיוק בזמן הנכון ומסלול הטיסה היה תקין. למרות זאת, רגעים ספורים לאחר הפרדת הדרגון מהשלב השני של הפלקון, נפסק במפתיע השידור החי.
צופים שראו גם את הטיסות הקודמות של הדרגון הבינו מיד שדבר מה אינו כשורה. בעבר נמשך השידור עד לאחר פרישת הכנפיים הסולריות, כי זהו השלב הקריטי שבלעדיו לא תוכל החללית לייצר חשמל למערכותיה. המצברים של הדרגון יכולים להספיק ל- 14 שעות לכל היותר, לא מספיק כדי להגיע לתחנת החלל.
ההודעה הרשמית שהגיעה היתה שהשיגור הסתיים באופן מוצלח, והדרגון הגיע למסלול המתוכנן. עם זאת, ישנה אנומליה בדרגון והצוות עובד על ניתוח המצב.

מכאן והלאה, כל המידע שהשתחרר מחדר הבקרה הגיע דרך הטוויטר של מנכ"ל SPACEX אילון מאסק, והיה חשוף לכל העוקבים שלו. אפילו בדיווח הרשמי של נאס"א בעקבות התקלה, לא היה מידע חדש מלבד חזרה על הודעות הטוויטר של מאסק.

במהלך כל הליך שיגור, נמצאת החללית שבראש המשגר במצב ארוז, מקופלת כדי למלא נפח קטן ככל שניתן. רוב (או כל) מערכותיה כבויות כדי לא להפריע למערכות המשגר, ומערכת הדלק אטומה ומנוטרלת כדי למנוע ירי או פיצוץ במהלך השיגור.
לכן לאחר הפרדת החללית מהמשגר, נדרשת החללית לבצע מספר תהליכים כדי להשמיש את מערכותיה. התהליך הסטנדרטי הוא פתיחת צנרת הדלק ודחיסת מיכלי ההודף כדי שהחללית תוכל להשתמש במנועים הרקטיים להכוונה ותיקון המסלול שלה, ומיד לאחר מכן פרישת הכנפיים הסולריות כדי שתוכל לייצר חשמל מאור השמש.
חללית הדרגון. החץ מצביע על פתחי המנועים הרקטיים.

החיווי של התקלה היה שחלק ממכלי המחמצן לא הגיעו ללחץ תקין. מנועי הדרגון הם למעשה רקטות הפועלות על ידי תגובה בין שני כימיקלים נוזליים - דלק ומחמצן, שהמפגש שלהם בתוך המנוע יוצר את הבעירה. הנוזלים מאוחסנים במכלי לחץ, ונדחסים באמצעות גז הליום לקראת הפעלתם הראשונית. רק לאחר שהדיחוס מושלם, מאפשרת התוכנה של החללית למנועים לפעול.
בדרגון ישנן ארבע קבוצות מנועים, ולכל אחת מהן סט מכלים נפרד. נראה היה שהתוכנה מונעת את פעולתם של שלוש מתוך ארבע קבוצות המנועים. הסיבה הסבירה ביותר, כפי שהוסבר בדיעבד בתדריך לתקשורת, היא קפיאתו את נוזל המחמצן שבתוך המכלים, ובמצב מוצק אין הוא מסוגל להידחס שבצנרת, כך שקריאות הלחץ הראו ערכים לא נומינליים.

מערכת ההנעה של הדרגון בנויה עם יתירות כפולה, כלומר הוא יוכל לבצע את משימתו במלואה גם עם שתי קבוצות מנועים מושבתות. זה לא מצב רצוי כמובן, אבל מספיק כדי לקבל אישור להתקרב לתחנת החלל.
לכן כששלוש קבוצות מנועים לא פעלו, נדרש להפעיל לפחות את אחת הקבוצות האחרות. המהנדסים של SPACEX הצליחו לזהות ולתקן את הבעיה תוך זמן קצר והפעילו אחת מקבוצות המנועים, ובזאת איפשרו לדרגון לתקן את מסלולו כדי להתחיל בהתקרבות לתחנת החלל.
לאחר מכן נפרשו הכנפיים הסולריות, וכמה שעות אחר כך נפתרה התקלה גם בקבוצות המנועים האחרות.
למעשה, העיכוב העיקרי במתן הפתרון היה שההזדמנות לפיקוד מהקרקע איננה רציפה, ורק כאשר חלף הדרגון מעל אוסטרליה, ניתן היה לשדר אליו פקודות.


הדרגון חזר לתפקוד תקין לגמרי, ללא נזקים שיוריים. בגלל העיכוב בתיקון המסלול, נדחתה העגינה בתחנת החלל ליום ראשון. האסטרונאוטים בתחנת החלל אינם נואשים לאספקה שבדרך, כך שאפילו אסון בשיגור הדרגון לא היה מכניס אותם למצוקה.

אחרית דבר

טיסות חלל אינן משימה קלה או פשוטה. היא דורשת מיומנות הנדסית גבוהה ביותר, וצוותים מיומנים שמסוגלים לפעול בקור רוח ולפתור תקלות מורכבות ובלתי צפויות גם במצבי לחץ.
בגלל מורכבות המערכות המוטסות, לעולם אין משימת חלל מושלמת, ותמיד ישנן הפתעות. תכנון נכון מסוגל לכל היותר להקטין את הסיכוי לתקלות חמורות, לצמצם מראש את הנזקים הפוטנציאלים של תקלות אפשריות, ולהשאיר מרווח פעולה עבור מקרים שבהם משהו לא צפוי קורה. אבל בסופו של דבר, תכנון מערכת מוגבל על ידי הדמיון והמשאבים של המתכננים, והתקלות הקטסטרופליות הן אלו שהתרחשו עקב המוגבלויות הללו.
לכן לא ניתן למנוע לחלוטין תקלות, וגם אסונות עוד יקרו, אבל לכל הפחות חייבים ללמוד מהם כדי שהאמינות והבטיחות של הטיסות תגדל.
הדרגון אמור להתחיל להטיס בני אדם בעוד כמעט שלוש שנים. עד אז ידרש מ- SPACEX ללמוד מהשגיאות ולהוכיח את בטיחות הרכב שלהם.

השידור של שיגור הדרגון:

___________________________________
קרדיט לסרט ולכל התמונות: SPACEX

7 תגובות:

  1. יואב, יש כמה אי דיוקים ברשומה ורצף האירועים שציינת אם תרצה, אשמח לפרט

    השבמחק
  2. 1. הפנלים הסולאריים היו אמורים להיפרש אוטומטית לאחר השמשת ארבעת קבוצות המנועים, מכיוון שתהליך ההשמשה לא הסתיים, הפנלים לא נפרשו.
    2. בסוף תהליך ההשמשה רק קבוצות מנועים אחת עבדה, אך לא בצורה מלאה
    3. תנאי להתחברות ל-ISS : לפחות שלוש מארבע קבוצות המנועים צריכות להיות תקינות
    4. מאחר ולפי הטלמטריה מנגנון פרישת הפנלים עמד לקפוא (אני מניח שזה מנגנון סטנדרטי שקופא במינוס 55) הוחלט לעשות פרישה יזומה ידנית שעברה בהצלחה
    5. בעזרת רשת התקשורת של נאס"א הקשר עם הדראגון, כולל הזדמנויות פיקוד היה רציף
    6. במהלך חקירת התקלה לא בוצעו תמרונים
    7. הצוות ב SpaceX ניסה "לטלטל" קצת את מערכת הדיחוס ולהפעילה כמה וכמה פעמים.
    8. באופן לא צפוי, חסימת המחמצן נעלמה בשלב מסויים וכל ארבעת קבוצות המנועים הושמשו והוכרזו תקינות (לא היה חשד של קפיאת מחמצן במיכלים, מפני שהסבירות שמחמצן יקפא בתוך המיכלים נמוכה ביותר)
    9. הדראגון ביצע תמרון תיקון מסלול במגמה להיפגש עם תחנת החלל מחר

    לי כל רצף הארועים מזכיר איזה לווין ששוגר באפריל 2008 וסבל אף הוא מהתנהגות משונה של מערכת ההנעה, עד שהתברר שיש קטע צנרת מחמצן שקופאת אם לא דואגים לחמם אותה...

    השבמחק
    תשובות
    1. תודה. גם לי זה הזכיר את המקרה ההוא.
      צודק לגבי הקפיאה בצנרת. לא הבנתי נכון את ההערה ממסיבת העיתונאים. תודה על התיקון.
      לא היתה לי כוונה לפרט את כל פרטי התהליך אלא רק את החשובים שבהם.
      תוכל לציין מקורות לגבי סעיפים 3 ו- 5? אני ראיתי פירוט שונה.

      מחק
  3. גם אני קורא טוויטים, אבל לא רק של אילון מאסק
    :-)
    ואני תוהה למה לא היה להם טיימר לפרישת הפנלים...

    השבמחק
    תשובות
    1. בלי מקורות אני לא יכול להתייחס. אשמח לתקן על סמך מקור מהימן, אם יש כזה.
      טיימר לפרישת פנלים אולי קיים, אבל המצבר שלהם יכול להחזיק מעמד הרבה שעות אז לא ראינו אותו בפעולה.
      על פי התדריך לתקשורת הם פרשו את הפנלים משתי סיבות -
      1. הם התחילו להתקרר לטמפרטורות נמוכות מדי שהיו עלולות לסכן את הפרישה.
      2. כדי להאט את קצב הסחרור של הקפסולה.

      מחק
  4. אנחנו מותאמים לכוכב עליו אנו חיים: כל יציאה ממנו מכריחה אותנו להתמודד עם אתגרים שאיננו בנויים להם.
    ואף על פי כן נוע תנוע.

    השבמחק