Problem z zaworem mógł być przyczyną niepowodzenia lądowania modułu księżycowego Peregrine

WASZYNGTON — Lądownik księżycowy Peregrine firmy Astrobotic nie dotarł na Księżyc z powodu awarii jednego zaworu, co skłoniło do prac nad przeprojektowaniem zaworu i układu napędu masowego w większym lądowniku Griffin firmy.

Astrobotic wystartował 27 sierpnia Sprawozdanie komisji ds. przeglądu awarii Pierwsza misja Berggrena zbadała go w styczniu ubiegłego roku. W ramach misji doszło do wycieku paliwa kilka godzin po starcie, co uniemożliwiło statkowi próbę wylądowania na powierzchni Księżyca. Zamiast tego statek kosmiczny przeleciał przez przestrzeń księżycową przez 10 dni, po czym powrócił na powierzchnię południowego Pacyfiku.

Dochodzenie wykazało, że wyciek był prawdopodobnie spowodowany awarią zaworu kontroli ciśnienia (PCV), co umożliwiło niekontrolowany przepływ helu pod ciśnieniem do zbiornika utleniacza statku kosmicznego, powodując jego pęknięcie. Zawór o nazwie PCV2 działał normalnie podczas testów poprzedzających start, ale po wystrzeleniu uległ awarii.

Zawór utracił zdolność zamykania się z powodu „relaksacji wywołanej wibracjami” w gwintowanych elementach, co spowodowało awarię mechaniczną zaworu, powiedział podczas odprawy na temat raportu John Horak, profesor Uniwersytetu Stanowego Ohio, który przewodniczył komisji przeglądowej.

„Jeśli odpowiednio potrząśniesz, możesz uzyskać pewne zmiany w konfiguracji mechanicznej, które zapobiegną uszczelnieniu zaworu. Nie różni się to zbytnio od sytuacji, gdy zlew zaczyna kapać” – powiedział.

W ramach badań inżynierowie wzięli zapasowy zawór ciśnieniowy i poddali go działaniu wstrząsów i wibracji, takich jak te, na które narażony był zawór na statku kosmicznym. „Następnie polaliśmy go helem i po małej, umiarkowanej liczbie cykli zawór przeciekał. Słychać było wyciek z odległości około czterech stóp” – powiedział. W raporcie wskazano, że wskaźniki wycieków w tych testach były podobne do tych zaobserwowanych na statku kosmicznym.

Nieszczelność zaworu nastąpiła po kilku objazdach w rozwoju układu napędowego Peregrine. Początkowo w 2019 r. firma Astrobotic podjęła decyzję o zatrudnieniu dostawcy w celu opracowania systemu zasilania napędowego, ale po pandemii firma ta napotkała problemy w łańcuchu dostaw, co skłoniło firmę Astrobotic do przeniesienia prac do własnego zakładu na początku 2022 r.

Firma Astrobotic miała wówczas problemy z oryginalnymi zaworami PCV w tym systemie i w sierpniu 2022 r. zdecydowała się na zmianę dostawcy. Podczas gdy zawór utleniacza PCV2 nowego dostawcy przeszedł testy akceptacyjne, w podobnym zaworze na przewodzie ciśnieniowym zbiornika paliwa PCV1 wystąpiły nieszczelności. Firma Astrobotic naprawiła zawór PCV1 i stwierdziła, że ​​działa on normalnie. Następnie firma poddała statek kosmiczny serii testów środowiskowych, w tym testów wibracyjnych i akustycznych.

„Nadal postrzegamy PCV2 jako ryzyko” po tych testach przed startem, ze względu na poprawki PCV1, powiedział Sharad Bhaskaran, dyrektor Peregrine Mission One w Astrobotic. Firma zdecydowała się nie wykonywać żadnych napraw zapobiegawczych PCV2, ponieważ zawór ten nie przeciekał, a także dlatego, że jego lokalizacja w statku kosmicznym była trudno dostępna.

„Dostęp do pojazdu w celu naprawy lub wymiany wymagałby szeroko zakrojonych operacji chirurgicznych na statku kosmicznym” – stwierdził, a tym samym zanegowanie właśnie zakończonych testów środowiskowych zostałoby odrzucone. „To, w połączeniu z ryzykiem spowodowania uszkodzeń w przypadku demontażu i ponownego montażu statku kosmicznego, doprowadziło nas do wniosku, że najlepiej będzie przejść do następnej fazy programu i nie wymieniać PCV2”.

Horak powiedział, że komisja audytu nie winiła spółki za tę decyzję. „Nie widzę żadnych decyzji podjętych w okresie poprzedzającym premierę, w przypadku których powiedziałbym: «Hej, myślę, że powinieneś był zrobić to inaczej»” – powiedział. „Te decyzje były w dużej mierze rozsądne. Myślę, że proces decyzyjny w zespole był bardzo dobry”.

Wnioski wyciągnięte dla Griffina

Astrobotic wprowadza zmiany techniczne i inne w większym lądowniku księżycowym Griffin, którego wystrzelenie zaplanowano na koniec 2025 r. Steve Clark, wiceprezes ds. lądowników i statków kosmicznych w firmie Astrobotic, powiedział, że firma współpracuje z dostawcą zaworów, którego firma odrzuciła. Nazwij to, przeprojektowanie diody LED.

Układ napędowy Griffin będzie również wyposażony w regulator kontrolujący przepływ helu wykorzystywanego do zwiększania ciśnienia w zbiorniku, a także zapasowe zawory odcinające na wypadek awarii przeprojektowanych zaworów regulujących ciśnienie. „Jeśli zobaczymy ten sam mechanizm awarii w zaworach regulacji ciśnienia, zawór odcinający będzie również sposobem na kontrolowanie przepływu do zbiorników utleniacza i paliwa” – powiedział.

Astrobotic uwzględnia także inne środki naprawcze i zapobiegawcze wynikające z misji Peregrine. Peregrine doświadczył podczas lotu 24 problemów innych niż problem z zaworami, z których osiem uznano za „krytyczne dla misji”, ale zostały rozwiązane. Problemy te obejmowały problemy z oprogramowaniem lotu, systemami naprowadzania, nawigacji i kontroli, a także problem z siecią kosmiczną NASA używaną do komunikacji z Peregrine.

„Zespół kontroli lotów rozwiązał te problemy w czasie rzeczywistym” – powiedział, dodając: „Wszystkie wnioski wyciągnięte z tych problemów zostały również uwzględnione w GM1”. GM1 to oznaczenie firmy dla Griffin Mission One.

Misja ta miała na celu przewiezienie należącego do NASA statku Volatile Arctic Exploration Vehicle (VIPER) do południowego regionu polarnego Księżyca, ale w lipcu NASA ogłosiła, że ​​odwołała misję ze względu na przekroczenie kosztów i harmonogramu, mimo że pojazd został zmontowany i przeszedł testy środowiskowe . NASA zachowuje misję Commercial Lunar Payload Services (CLPS), którą przyznała firmie Astrobotic za tę misję, z planami zastąpienia pojazdu VIPER innym ładunkiem lub balastem.

Dyrektor generalny Astrobotic, John Thornton, powiedział podczas rozmowy, że na GM1 wciąż lata kilka mniejszych ładunków, w tym mały CubeRover opracowany przez firmę, a także NASA, Europejską Agencję Kosmiczną i nieujawnionego klienta.

„Przeprowadziliśmy dziesiątki rozmów z ludźmi, którzy chcą latać Griffinem. Niektóre z tych rozmów są bardziej zaawansowane niż inne. Teraz, gdy mamy dodatkową ładowność, prowadzimy rozmowy z wieloma stronami” – powiedział.

On i inni dyrektorzy firmy wyrazili optymizm co do perspektyw udanego lądowania Griffina pomimo nieudanej próby lądowania Berggrena. Misja Berggren pozwoliła firmie zdobyć doświadczenie w lotach na wielu podsystemach, które miały być używane na Griffinie. Misja dała także pracownikom firmy doświadczenie w obsłudze statku kosmicznego i radzeniu sobie z anomaliami.

Thornton dodał, że podejście CLPS polegające na współpracy z nowymi kompaniami desantowymi po znacznie niższych stawkach niż w przypadku tradycyjnych misji rządowych wymaga większej akceptacji ryzyka. „Próbujemy wykonać misję za cenę, która wcześniej nie była możliwa, dlatego podejmujemy decyzje dotyczące tego, na czym się skupimy i jak szybko możemy ją wystrzelić” – powiedział.

„Myślę, że jesteśmy bardzo blisko zwycięstwa z Berggrenem. Jestem pewien, że Griffin znajdzie właściwą równowagę i osiągniemy ten cel” – powiedział.

Związane z