Dragon 2 - Anomalie lors d'une mise à feu statique

Je n'ai pas lu tous les messages précédents car j'attends des informations officielles de Space X pour comprendre l'incident.

Toutefois, je poste ce message car il semble qu'un nouvel incident s'est produit lors d'un test de parachutage de la capsule au mois d'avril et que ce sujet n'a pas été évoqué.
(La capsule n'aurait pas survécu au test de largage avec un parachute défaillant)
https://twitter.com/nextspaceflight/status/1126217877307236353

Giwa a écrit:Il serait intéressant d’en savoir plus sur les raisons techniques qui obligent à utiliser l’hélium  plutôt que le diazote pour la pressurisation des  Superdracos .
En effet le premier est bien plus cher et il faut que ces raisons soient impératives.

Je ne pense pas qu'il faille chercher l'explication dans la relation ergols / gaz de pressurisation mais plutôt dans les performances intrinsèques du système de pressurisation.

L'hélium moins visqueux est souvent plus facile à mettre en œuvre par les organes micro-mécaniques des filtres, tuyauteries, détenteurs, calibrages... De plus il faudrait voir la difference de comportement du fluide azote ou hélium vis à vis des variations importantes de température rencontrées au cours du profil de mission de la capsule.

EDIT: Vous noterez que je n'ai pas avancé l'argument de la differrence de masse embarquée... Vu les quantités nécessaires, l'impact doit demeurer marginal.

Il semble donc que Musk est pieds et poings liés concernant la communication. Ce sont certainement des directives de la NASA. Il ne communique plus mon plus sur Starhopper. Y a -t-il un autre problème ?

Hadéen a écrit:

Giwa a écrit:Il serait intéressant d’en savoir plus sur les raisons techniques qui obligent à utiliser l’hélium  plutôt que le diazote pour la pressurisation des  Superdracos .
En effet le premier est bien plus cher et il faut que ces raisons soient impératives.

Je ne pense pas qu'il faille chercher l'explication dans la relation ergols / gaz de pressurisation mais plutôt dans les performances intrinsèques du système de pressurisation.

L'hélium moins visqueux est souvent plus facile à mettre en œuvre par les organes micro-mécaniques des filtres, tuyauteries, détenteurs, calibrages... De plus il faudrait voir la difference de comportement du fluide azote ou hélium vis à vis des variations importantes de température rencontrées au cours du profil de mission de la capsule.

EDIT: Vous noterez que je n'ai pas avancé l'argument de la differrence de masse embarquée... Vu les quantités nécessaires, l'impact doit demeurer marginal.

La différence de poids est quand même significative sous forme liquide.
0.125 kg/L pour l'hélium.
1.24 kg/L pour l'azote.

Giwa a écrit:Il serait intéressant d’en savoir plus sur les raisons techniques qui obligent à utiliser l’hélium plutôt que le diazote pour la pressurisation des Superdracos .

Pure supputation (je n'ai pas d'info sur le sujet).

Space X a basé la pressurisation des réservoirs de ses lanceurs sur l'utilisation de l'hélium. Après quelques ennuis (qui avaient conduit à l'anomalie/accident  Amos 6), ils ont fiabilisés les réservoirs pour les conditions qu'ils devaient supporter en créant leur propre "chaine" de fabrication.
Leurs installations sont aussi conçues pour l'hélium (stockage, distribution ...).

Si ce système a été considéré fiable, aussi, pour l'utilisation avec des Super Dracos* , ils peuvent avoir considéré que rien ne justifiait de changer de gaz de pressurisation et donc de devoir à nouveau procéder à une qualification pour un nouveau système utilisant l'azote. Et cela s'accompagnait de prévoir une installation adéquate pour fournir/utiliser l'azote.
Comme cela a été rappelé (souvent) un nombre important de tests de fonctionnement avaient donné satisfaction.
Le surcoût du gaz utilisé ne justifiait peut-être pas - à leurs yeux - un argument irréfutable pour une modification de leur pratique.
Dans ce cas .... ce serait un choix.

* je ne connais pas les conditions habituelles du stockage et d'utilisation de l'hélium envisageables dans ce type de motorisation. le choix de l'azote semble la règle pour les autres utilisateurs (capsules, sondes ,  ???)

On saura à l'issue de l'enquête (les impatients vont devoir se faire une raison ) si l'utilisation de l'hélium telle qu'installée a pu engendrer (ou non) le phénomène. Et si c'était le cas quelles mesures prendre pour y remédier.
Pour l'instant ... on en est réduit à des hypothèses.

vp a écrit:Toutefois, je poste ce message car il semble qu'un nouvel incident s'est produit lors d'un test de parachutage de la capsule au mois d'avril et que ce sujet n'a pas été évoqué.

Il faudrait faire un sujet séparé, chaque anomalie chez soi, et les capsules seront bien gardées :D

@montmein69:à propos de l’emploi de l’hélium ou du diazote pour la pressurisation, voici Ceci . On peut en tirer quelques autres supputations même si cela ne concerne les hypergols des Superdracos.
Peut-être le diazote ne procure pas une détente aussi rapide que l’hélium, nécessaire pour alimenter la chambre de combustion en hypergols dans une situation d’urgence pour un sauvetage à cause de sa plus grande viscosité et aussi par une chute de pressurisation par dissolution partielle de ce gaz dans les hypergols qui sont des molécules azotées.
Mais par contre l’étanchéité des valves avant ouverture est plus difficile à maîtriser.
??????

Additifs au message précédent :
Confirmation que la détente du gaz hélium est plus rapide que celui du diazote puisque que sa masse molaire est 7 fois plus petite et que c’est un gaz monoatomique tandis que le diazote est diatomique.
A propos des canons à gaz léger  :https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Canon_à_gaz_léger:

.La vitesse de détente est d'autant plus grande que le couple pression-température est grand et que la masse molaire est petite. Les performances maximales sont donc obtenues avec les gaz légers tels que l’hélium ou l'hydrogène  

De plus un réservoir à hélium sous pression sera plus léger qu’un autre contenant du diazote et cela est important pour une capsule spatiale.

Merci pour ces précisions.

Permettez-moi d'émetttre de purs spéculations pour identifier l'origine de l'anomalie. 
D'entrée de jeu, j'accuse le plus grand causeur de troubles en astronautique: le Capteur!

En regardant la vidéo, on a l'impression que la déflagration a débuter dans la partie supérieure G de la capsule, et épargnant la partie inférieure une fraction de seconde. Hors, en regardant les photos de différentes étapes d'assembalge des Dragons 2, il n'y a aucun réservoir à ce niveau, ils sont tous dans la partie inférieure.
Que peut-il donc y avoir en supérieur gauche? Mon hypothèse est qu'il s'agit d'une canalisation d'un des ergols qui montent puis doit faire un arc ou un coude pour redescendre vers un SuperDraco.
Il y aurait avant celui-ci probablement la vanne d'ouverture et de régulation de puissance (elles doivent etre à ce niveau pour individualiser la poussée des 8 SuperDracos). Hors nous avons appris que ces vannes étaient à 1/2 seconde d'entrer en fonction, et par conséquent celles-ci et les SuperDracos ne sont probablement pas en cause. 

Hypothèses de séquence d'amorçage. Je présume qu'elle se fait en 2 étapes pour éviter un changment trop rapide de presssion dans les canalisations. D'abord ouverture des vannes d'ergols avec leur pression intrinsecte de remplissage. Puis ouverture des vannes des réservoirs d'hélium pour pressuriser au maximum le circuit. (Il y a probablement 2 à 4 systèmes indépendants de réservoirs ergols + hélium)

L'anomalie a surpri tout le monde, autant les ingénieurs SpaceX que ceux NASA. Chaque élément de ce système a été conçu et testé pour bien faire le travail sans rupture, dans les paramètres de pression prévus. Alors autre hypothèse y a-t-il eu surpression  ??

Après le tests des Dracos, les réservoirs ont probablement été remplis à nouveau. Et c'est là que pourrait intervenir notre satané capteur de pression dans un des réservoirs d'hélium. Donnant une pression basse erronée, ce réservoir pourrait s'être retrouvé surpressurisé, sans que personne ne puisse la savoir. Puis tel que ci-haut ouverture des vannes en 2 étapes, et là tout un système se serait retrouvé au delà de leur valeur de presssion de leur conception. Finalement rupture à son niveau le plus faible, soit un coude ou un embranchement. 

Je sais que c'est un peu futil d'élaborer des scénarios avec le peu d'information qu'on a et surtout ma faible connaissance dans l'ingénérie astronautique en particulier du Dragon 2, mais j'avais le goût de partager mes réflexions.

Ma foi... Pourquoi pas ? Ca peut se tenir, mais je me demande s'ils n'ont pas plusieurs capteurs pour de genre de chose, a minima un dans la capsule, et un sur le matériel de remplissage (banc de test).

Arès F a écrit:
Chaque élément de ce système a été conçu et testé pour bien faire le travail sans rupture, ...

C'est mieux en effet 

Arès F a écrit:Permettez-moi d'émetttre de purs spéculations pour identifier l'origine de l'anomalie. 
D'entrée de jeu, j'accuse le plus grand causeur de troubles en astronautique: le Capteur!

En regardant la vidéo, on a l'impression que la déflagration a débuter dans la partie supérieure G de la capsule, et épargnant la partie inférieure une fraction de seconde. Hors, en regardant les photos de différentes étapes d'assembalge des Dragons 2, il n'y a aucun réservoir à ce niveau, ils sont tous dans la partie inférieure.
Que peut-il donc y avoir en supérieur gauche? Mon hypothèse est qu'il s'agit d'une canalisation d'un des ergols qui montent puis doit faire un arc ou un coude pour redescendre vers un SuperDraco.
Il y aurait avant celui-ci probablement la vanne d'ouverture et de régulation de puissance (elles doivent etre à ce niveau pour individualiser la poussée des 8 SuperDracos). Hors nous avons appris que ces vannes étaient à 1/2 seconde d'entrer en fonction, et par conséquent celles-ci et les SuperDracos ne sont probablement pas en cause. 

Hypothèses de séquence d'amorçage. Je présume qu'elle se fait en 2 étapes pour éviter un changment trop rapide de presssion dans les canalisations. D'abord ouverture des vannes d'ergols avec leur pression intrinsecte de remplissage. Puis ouverture des vannes des réservoirs d'hélium pour pressuriser au maximum le circuit. (Il y a probablement 2 à 4 systèmes indépendants de réservoirs ergols + hélium)

L'anomalie a surpri tout le monde, autant les ingénieurs SpaceX que ceux NASA. Chaque élément de ce système a été conçu et testé pour bien faire le travail sans rupture, dans les paramètres de pression prévus. Alors autre hypothèse y a-t-il eu surpression  ??

Après le tests des Dracos, les réservoirs ont probablement été remplis à nouveau. Et c'est là que pourrait intervenir notre satané capteur de pression dans un des réservoirs d'hélium. Donnant une pression basse erronée, ce réservoir pourrait s'être retrouvé surpressurisé, sans que personne ne puisse la savoir. Puis tel que ci-haut ouverture des vannes en 2 étapes, et là tout un système se serait retrouvé au delà de leur valeur de presssion de leur conception. Finalement rupture à son niveau le plus faible, soit un coude ou un embranchement. 

Je sais que c'est un peu futil d'élaborer des scénarios avec le peu d'information qu'on a et surtout ma faible connaissance dans l'ingénérie astronautique en particulier du Dragon 2, mais j'avais le goût de partager mes réflexions.

Pour ma part, je trouve ton scénario très convaincant @Arès F. Je dois même dire que je suis bluffé. Avec peu d'éléments, tu as bâti un raisonnement qui se tient.

Cela étant, c’est un peu comme dans un bon film policier. Tout semble converger à un moment donné  pour accabler un suspect. L’enquête semble finie. Et puis, l’affaire rebondit à la stupéfaction générale et on découvre alors pourquoi le coupable n’est pas le suspect et pourquoi le suspect, malgré les apparences, est innocent.

Mais supposons que ton explication, @Arès F, soit la bonne. Quelle parade pourrait alors être trouvée pour que cela ne se reproduise plus jamais ?

Une approche consisterait à mettre trois capteurs là où il y en a un seul. Pas deux capteurs, car si leurs réponses sont opposées, le système se bloque. Il en faut donc au moins trois.

Ces autres capteurs pourraient ne pas faire des mesures dans les mêmes plages de pression que le 1er : ils seraient dans ce cas conçus pour ne détecter que les processus de montée vers des surpressions explosives, cela en vue de déclencher une régulation en sens inverse. 

Toutefois, plus on complique, et plus la combinaison des hypothèses peut exposer à d’autres risques.

Au-delà de quelques généralités, mes suggestions de profane n’ont très probablement aucune pertinence, ou si elles en ont une, le hasard m’aura beaucoup aidé. Les experts de SpaceX sauront ce qu’il faut faire.

Ce qui fait la force de cette entreprise, c’est que ses équipes savent où elles veulent aller et ne lâchent jamais prise face à un problème. Elles sont comme les soldats de Stalingrad défendant le sol de la Sainte Russie.

Arès F a écrit:Permettez-moi d'émetttre de purs spéculations pour identifier l'origine de l'anomalie. 
D'entrée de jeu, j'accuse le plus grand causeur de troubles en astronautique: le Capteur!

En regardant la vidéo, on a l'impression que la déflagration a débuter dans la partie supérieure G de la capsule, et épargnant la partie inférieure une fraction de seconde. Hors, en regardant les photos de différentes étapes d'assembalge des Dragons 2, il n'y a aucun réservoir à ce niveau, ils sont tous dans la partie inférieure.
Que peut-il donc y avoir en supérieur gauche? Mon hypothèse est qu'il s'agit d'une canalisation d'un des ergols qui montent puis doit faire un arc ou un coude pour redescendre vers un SuperDraco.
Il y aurait avant celui-ci probablement la vanne d'ouverture et de régulation de puissance (elles doivent etre à ce niveau pour individualiser la poussée des 8 SuperDracos). Hors nous avons appris que ces vannes étaient à 1/2 seconde d'entrer en fonction, et par conséquent celles-ci et les SuperDracos ne sont probablement pas en cause. 

Hypothèses de séquence d'amorçage. Je présume qu'elle se fait en 2 étapes pour éviter un changment trop rapide de presssion dans les canalisations. D'abord ouverture des vannes d'ergols avec leur pression intrinsecte de remplissage. Puis ouverture des vannes des réservoirs d'hélium pour pressuriser au maximum le circuit. (Il y a probablement 2 à 4 systèmes indépendants de réservoirs ergols + hélium)

L'anomalie a surpri tout le monde, autant les ingénieurs SpaceX que ceux NASA. Chaque élément de ce système a été conçu et testé pour bien faire le travail sans rupture, dans les paramètres de pression prévus. Alors autre hypothèse y a-t-il eu surpression  ??

Après le tests des Dracos, les réservoirs ont probablement été remplis à nouveau. Et c'est là que pourrait intervenir notre satané capteur de pression dans un des réservoirs d'hélium. Donnant une pression basse erronée, ce réservoir pourrait s'être retrouvé surpressurisé, sans que personne ne puisse la savoir. Puis tel que ci-haut ouverture des vannes en 2 étapes, et là tout un système se serait retrouvé au delà de leur valeur de presssion de leur conception. Finalement rupture à son niveau le plus faible, soit un coude ou un embranchement. 

Je sais que c'est un peu futil d'élaborer des scénarios avec le peu d'information qu'on a et surtout ma faible connaissance dans l'ingénérie astronautique en particulier du Dragon 2, mais j'avais le goût de partager mes réflexions.

Quelques réflexions additionnelles :

- Attention à ne pas donner trop d'importance à cette histoire de 1/2 seconde. Il n'y a pas si longtemps on parlait encore d'un accident 10 secondes avant l'allumage avec une certaine conviction. De plus, quand on parle de 500 ms, il faut commencer à prendre en compte la cadence d'acquisition des mesures.

- Si les mesureurs de la pression interne des réservoirs d'ergols sont fonctionnels pour la conduite des opérations, ils sont a minima, redondés. Conséquemment, la double panne est nettement moins probable.

- L'allumage des SD à des fins d'extraction de la capsule étant un système de sécurité ultime, il est nécessairement trés réactif. Une pressurisation trop rapide de tuyauteries remplies de gaz (air ou hélium) peut conduire à un échauffement brusque et non souhaité. Et ce gaz chaud peut conduire à une inflammation et par conséquent une explosion des ergols hydrazinés. A toutes fins utiles on se réfèrera à l'explosion soudaine de TELSTAR 402 juste après sa mise en orbite GTO par Ariane.

EDIT: Au regard de ma grande maîtrise de la chimie, je me garderai bien d'utiliser des concepts et notions que je ne comprends pas. Il y a sur ce forum des initiés en la matière. Je pense à @Giwa qui me semble bien compétent et rigoureux en la matière. Tout cela pour dire que l'anomalie TELSTAR 402 avait été associée à une compression adiabatique de l'hélium au contact de l'hydrazine.

Effectivement comme le suggère Hadéen, d’autres causes qu’une réaction entre le MMH et N₂O₄ sont à explorer, en particulier une décomposition brutale du MMH par compression adiabatique sous l’effet de piston de l’hélium pressurisé
A propos de cette décomposition comme de celle de l’hydrazine sans radical méthyle, il existe toute une littérature comme https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0082078465801837

[quote="Arès F"]Permettez-moi d'émetttre de purs spéculations pour identifier l'origine de l'anomalie. 
D'entrée de jeu, j'accuse le plus grand causeur de troubles en astronautique: le Capteur!

Hum...

Je lis qu'un réservoir eût été sur-pressurisé à cause de la lecture erronée d'un capteur sur réservoir, amenant une recharge du système à une pression double du nominal, pour schématiser.
Oui, c'est tentant, mais...

Le circuit de remplissage a son (ses?) propre capteur qui empêchera de toute façon, quelle que soit la  lecture de celui de réservoir, d'augmenter la pression d'hélium d'un facteur 2. Le circuit de remplissage est conçu  pour créer une pression nominale dans les réservoirs, et il ne pourrait pas générer plus de pression que prévu. Sauf bien sur si c'est le circuit de charge est en cause. Mais c'est un autre problème.

Mais  après avoir dézingué l'hypothèse d'un capteur indiquant faussement un manque de pression, si on introduisait celle très voisine d'un capteur indiquant une pression normale alors qu'elle serait beaucoup trop basse. A l'allumage, gros déséquilibre des proportions d'hypergols par quasi-défaut de l'un des deux, et jaillissement dans un environnement d'allumage normal du moteur apparié ou des trois autres paires...   Voire si un déséquilibre en hypergols, en fait un surcroit relatif de l'un d'eux dans la réaction, peut engendrer une telle anomalie.  

Mais impossible d'avoir un avis compétent sur le sujet, les spécialistes que j'ai essayé de contacter ne peuvent ou ne veulent répondre.

:bave:

@jmfret. Je comprends bien que vous soupçonnez un déséquilibre dans le rapport de mélange ayant conduit à une combustion explosive dans une des chambres de propulsion.

Il est vrai que les spécialistes de ce type d'ergols se font de plus en rares... Comme l'utilisation de ces ergols nuisibles à l'humain et à la planète...

Maintenant pour les quelques moteurs à ergols stockables que j'ai pu connaître, je n'ai jamais entendu parler d'une quelconque criticité du rapport de mélange dans les phases transitoires d'allumage... Avez-vous un exemple particulier en tête auquel on pourrait raccrocher cette anomalie ?

Giwa a écrit:Effectivement comme le suggère Hadéen, d’autres causes qu’une réaction entre le MMH et N₂O₄ sont à explorer, en particulier une décomposition brutale du MMH par compression adiabatique sous l’effet de piston de l’hélium pressurisé
A propos de cette décomposition comme de celle de l’hydrazine sans radical méthyle, il existe toute une littérature comme https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0082078465801837

De facto, une compression adiabatique du MMH (mono méthyl Hydrazine, l'un des hypergols) par effet piston de l'hélium, comprendre que l'espace imparti au MMH se réduit brutalement à la mise sous pression (loi de conservation de l'énergie), provoque une hausse cataclysmique de température (qui a été en caisson de décompression connait ce phénomène, à moindre échelle...) et une CRT, une "thermolyse rapide en milieu confiné", en clair, un gros boum.

C'est seyant, comme explication. Mais une seule fois sur plus de 600 essais d'allumage, çà semble vraiment pas de chance.

Par contre, j'y vois un écueil. Pour que cette variation du volume imparti au MMH, cet effet piston, ait lieu dans de telles proportions, ne semblerait-il pas plus logique que l'anomalie ait lieu dans une canalisation plutôt que dans le réservoir, où la différence des volumes impartis risque moins d'être importante, compte tenu des quantités théoriques engagées ? Or, théoriquement, toujours, l'hélium n'a pas vocation à atteindre ces canalisations...

Par contre, cela pourrait bien corroborer la thèse d'un réservoir de MMH quasiment vide alors que le capteur dirait qu'elle est OK, ce qui conduirait, un, à sa non-complétion, et deux, à la mise sous pression, à forcer peu de MMH dans les conduites contenant dès lors aussi l'hélium, amenant la CRT et l'anomalie...

Hadéen a écrit:@jmfret. Je comprends bien que vous soupçonnez un déséquilibre dans le rapport de mélange ayant conduit à une combustion explosive dans une des chambres de propulsion.

Il est vrai que les spécialistes de ce type d'ergols se font de plus en rares... Comme l'utilisation de ces ergols nuisibles à l'humain et à la planète...

Maintenant pour les quelques moteurs à ergols stockables que j'ai pu connaître, je n'ai jamais entendu parler d'une quelconque criticité du rapport de mélange dans les phases transitoires d'allumage... Avez-vous un exemple particulier en tête auquel on pourrait raccrocher cette anomalie ?

Hello, Hadéen!

Non, pas de précédent à ma connaissance.

L'hypothèse du déséquilibre des hypergols me semblait simplement seyante. Mais faute d'éclairage d'un spécialiste sur la question, probablement un peu trop proche du stratégique, je me borne aux hypothèses, en en mesurant les potentiels respectifs.

D'où mon rebond aussi sec sur un cas de figure théorique d'anomalie par CRT du MMH...

Il y en aura d'autres, très probablement. Ici comme à la Nasa ou chez SpaceX, qui ont pourtant un accès aux informations déterminantes!

Mise à jour sur l'anomalie :

https://twitter.com/NASAWatch/status/1133441235144847360

Rien ne fuite sur l'origine présumée du problème... On ne sait même pas s'ils ont significativement avancé... C'est dur.

Cependant un article de SFN:
https://spaceflightnow.com/2019/05/28/nasa-says-spacex-readying-crew-dragon-capsule-for-possible-piloted-test-flight-by-end-of-year/

"In parallel with an on-going failure investigation, SpaceX is readying downstream Crew Dragon spacecraft for flight in hopes that corrective actions can be implemented in time to launch two astronauts to the International Space Station before the end of the year, a senior NASA manager said Tuesday."

En parallèle à l'investigation, SpaceX prépare le Crew Dragon pour le DM-2, avec espoirs que des correctifs puissent s'intégrer au bon moment pour le lancement de 2 astronautes vers la SSI, avant le fin de l'année, selon ce qu'une directrice de la NASA (Kathy Lueders) aurait dit ce mardi (28-05-2019).

Info quand même à noter c'est le basculement des capsules DEMO2->InFlyAbort et CREW1->DEMO2. On pouvait s'en douter, mais c'est une confirmation

Thierz a écrit:Rien ne fuite sur l'origine présumée du problème... On ne sait même pas s'ils ont significativement avancé... C'est dur.

Et du coup, on ne sait rien de l'ampleur des modifications correctives qui sont nécessaires ...

hopes that corrective actions can be implemented in time to launch two astronauts to the International Space Station before the end of the year

Cela tient un peu de l'incantation pour le moment.

De toutes façons, ces exemplaires étaient déjà dans un état de construction avancée, je pense que si SpaceX pense pouvoir continuer l'assemblage tout en conservant des marges de manœuvre pour adapter aux entournures, c'est qu'ils doivent avoir une assez bonne idée de ce qui s'est passé et des composants qu'il faudra revoir. Enfin... J'espère.

"Anomaly occured prior to SD firing" est sûrement l'information la plus importante de cette "sobre" analyse...