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

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

Oui.

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

Et concrètement, ça veut dire quoi?

Thierz a écrit:Oui.

Le "prior firing" bien différent d'un possible "during ignition sequence" laisse penser que l'anomalie ne survient pas au moment du mélange des ergols. 

Il PEUT donc s'agir d'un mise en configuration préalable du système SD. En général sur ce type de propulsion bi-ergols, pour la sauvegarde du personnel pendant les phases de préparation du lanceur, il y a un système à deux vannes en double barrage. Un des deux étant "armé" sur le pad avant décollage. C'est assez fréquent sur les satellites. Sur A5/ELA3, il est parfois demandé d'évacuer la Zone de Lancement pour réaliser ce type d'opérations. Dans ces phases transitoires un échauffement intempestif du composé hydraziné peut conduire à une explosion. Le SCA des A5G avait des Latching Valves par exemple...

On peut aussi imaginer comme je l'avais suggéré que s'agissant d'un système de sécurité à réaction rapide, il y a une phase de pressurisation extrêmement rapide des réservoirs d'ergols. Là dessus aussi on peut supputer des tas de possibles problèmes...

NSF nous apprend que la zone d'atterrissage 1 (LZ-1) est de nouveau opérationnelle après l'explosion de la capsule, elle accueillera le retour d'un des boosters latéraux de la prochaine FH.

https://www.nasaspaceflight.com/2019/06/nasa-payloads-next-falcon-heavy-lz-1/

[url=
[url=

SpaceX has been working well with NASA after April's Crew Dragon explosion in Florida. Two sources confirm issue is not with Super Draco thrusters, and probably will cause a delay of months, rather than a year or more.
— Eric Berger (@SciGuySpace) July 1, 2019

Selon Eric Berger qui se réfère à deux sources, l'accident ne viendrait pas des Super Draco et le délai de remise du programme Crew Dragon sur les rails, tout en étant significatif, ne serait pas catastrophique.

Cela étant, si l'accident ne vient pas des Super Draco, que s'est-il exactement passé ? Peut-on vraiment penser que la "tuyauterie" entre les réservoirs et les Super Draco, et que les réservoirs eux-mêmes, ne sont pas impliqués ?

Les deux hypothèses d'@Hadéen ci-dessus ne sont-elles pas toujours sur la table ?

Ah, enfin quelques fuites. Apparemment l'anomalie est enfin comprise, c'est rassurant. J'espère qu'on en apprendra plus.

Appartement la NASA en vient à reprocher à SpaceX son silence vis-à-vis du public sur cet incident. AMHA s'ils avaient communiqué, on aurait pu le leur reprocher également :D

https://twitter.com/JimBridenstine/status/1150123569994698753

Bon, il paraît que la prochaine fois on aura plus d'info.

Il n'est jamais trop tard... on a toujours très peu (voir aucune) info à ce sujet...

Oui. J'ai cru comprendre que la NASA avait reçu un rapport préliminaire mais n'avait pas communiqué dessus... L'arroseur arrosé, si c'est vrai...

Plus près de nous ... j'ai cru lire dans le Fil consacré à la perte du lanceur VEGA, qu' Arianespace était fustigée pour n'avoir pas encore amélioré sa communication et donné dans les heures qui suivaient, des éléments sur les raisons de ce crash.
L'argument massue avancé était même que tous les autres pays spatiaux, faisaient bien mieux (et "même les russes" ... étant l'argument suprême employé).

Et on nous aurait menti à l'insu de notre plein gré ? Space X et la NASA pourraient avoir fauté ? :Incroyable ! sage:

Apparemment on a un début officiel d'explication (pas encore le lien donc pas encore traduit)

<< SpaceX conducted a series of static fire engine tests of the Crew Dragon In-Flight Abort test vehicle on a test stand at SpaceX's Landing Zone 1, Cape Canaveral Air Force Station in Florida.


Crew Dragon's design includes two distinct propulsion systems - a low-pressure bi-propellant propulsion system with sixteen Draco thrusters for on-orbit maneuvering, and a high-pressure bi-propellant propulsion system with eight SuperDraco thrusters for use only in the event of a launch escape. After the vehicle's successful demonstration mission to and from the International Space Station in March 2019, SpaceX performed additional tests of the vehicle's propulsion systems to ensure functionality and detect any system-level issues prior to a planned In-Flight Abort test.


The initial tests of twelve Draco thrusters on the vehicle completed successfully, but the initiation of the final test of eight SuperDraco thrusters resulted in destruction of the vehicle. In accordance with pre-established safety protocols, the test area was clear and the team monitored winds and other factors to ensure public health and safety.


Following the anomaly, SpaceX convened an Accident Investigation Team that included officials from the National Aeronautics and Space Administration (NASA), and observers from the Federal Aviation Administration (FAA) and the National Transportation Safety Board (NTSB), and began the systematic work on a comprehensive fault tree to determine probable cause. SpaceX also worked closely with the U.S. Air Force (USAF) to secure the test site, and collect and clean debris as part of the investigation. The site was operational prior to SpaceX's Falcon Heavy launch of STP-2 and landing of two first stage side boosters at Landing Zones 1 and 2 on June 25, 2019.

Initial data reviews indicated that the anomaly occurred approximately 100 milliseconds prior to ignition of Crew Dragon's eight SuperDraco thrusters and during pressurization of the vehicle's propulsion systems. Evidence shows that a leaking component allowed liquid oxidizer - nitrogen tetroxide (NTO) - to enter high-pressure helium tubes during ground processing. A slug of this NTO was driven through a helium check valve at high speed during rapid initialization of the launch escape system, resulting in structural failure within the check valve. The failure of the titanium component in a high-pressure NTO environment was sufficient to cause ignition of the check valve and led to an explosion.


In order to understand the exact scenario, and characterize the flammability of the check valve's titanium internal components and NTO, as well as other material used within the system, the accident investigation team performed a series of tests at SpaceX's rocket development facility in McGregor, Texas. Debris collected from the test site in Florida, which identified burning within the check valve, informed the tests in Texas. Additionally, the SuperDraco thrusters recovered from the test site remained intact, underscoring their reliability.


It is worth noting that the reaction between titanium and NTO at high pressure was not expected. Titanium has been used safely over many decades and on many spacecraft from all around the world. Even so, the static fire test and anomaly provided a wealth of data. Lessons learned from the test - and others in our comprehensive test campaign - will lead to further improvements in the safety and reliability of SpaceX's flight vehicles.>>

Petite traduction google :

Le samedi 20 avril 2019 à 18:13 UTC, SpaceX a effectué une série d'essais statiques sur le véhicule de contrôle du véhicule d'essai d'abandon en vol Crew Dragon sur un banc d'essai situé dans la zone d'atterrissage 1 de SpaceX à Cape Canaveral Air Force. en Floride.

La conception de Crew Dragon comprend deux systèmes de propulsion distincts: un système de propulsion bi-propulseur basse pression avec seize propulseurs Draco pour manœuvrer en orbite, et un système de propulsion bi-propulseur haute pression avec huit propulseurs SuperDraco à utiliser uniquement en cas de lancer échapper. Après la mission de démonstration réussie du véhicule à destination et en provenance de la Station spatiale internationale en mars 2019, SpaceX a effectué des tests supplémentaires des systèmes de propulsion du véhicule afin de garantir leur fonctionnalité et de détecter tout problème au niveau du système avant un test d'abandon en vol planifié.

Les essais initiaux de douze propulseurs Draco sur le véhicule se sont terminés avec succès, mais le lancement du test final de huit propulseurs SuperDraco a entraîné la destruction du véhicule. Conformément aux protocoles de sécurité préétablis, la zone d’essai était dégagée et l’équipe a surveillé les vents et d’autres facteurs pour assurer la santé et la sécurité du public.

Suite à cette anomalie, SpaceX a réuni une équipe d’enquête sur les accidents, composée de représentants de la NASA et d’observateurs de la Federal Aviation Administration (FAA) et du National Transportation Safety Board (NTSB). un arbre de panne complet pour déterminer la cause probable. SpaceX a également travaillé en étroite collaboration avec l'US Air Force (USAF) pour sécuriser le site de test, ainsi que pour collecter et nettoyer les débris dans le cadre de l'enquête. Le site était opérationnel avant le lancement de STP-2 par Falcon Heavy de SpaceX et l'atterrissage de deux boosters latéraux de première étape dans les zones d'atterrissage 1 et 2 le 25 juin 2019.

Les premières analyses des données ont indiqué que l'anomalie s'était produite environ 100 millisecondes avant l'allumage des huit propulseurs SuperDraco de Crew Dragon et pendant la pressurisation des systèmes de propulsion du véhicule. Les preuves montrent qu'un composant présentant une fuite a permis à l'oxydant liquide - le tétroxyde d'azote (NTO) - de pénétrer dans les tubes d'hélium à haute pression lors du traitement au sol. Un bouchon de cet NTO a été entraîné à haute vitesse à travers un clapet anti-retour à l'hélium lors de l'initialisation rapide du système d'échappement de lancement, entraînant une défaillance structurelle du clapet anti-retour. La défaillance du composant en titane dans un environnement NTO à haute pression était suffisante pour provoquer l’inflammation du clapet anti-retour et a entraîné une explosion.

Afin de comprendre le scénario exact et de caractériser l'inflammabilité des composants internes en titane et du NTO du clapet anti-retour, ainsi que des autres matériaux utilisés dans le système, l'équipe d'investigation sur l'accident a effectué une série de tests sur le site de développement de fusées SpaceX à McGregor, au Texas. . Les débris recueillis sur le site d’essais en Floride, qui ont révélé une brûlure dans le clapet anti-retour, ont informé les essais au Texas. De plus, les propulseurs SuperDraco récupérés du site de test sont restés intacts, soulignant leur fiabilité.

Il est à noter que la réaction entre le titane et le NTO à haute pression n'était pas attendue. Le titane a été utilisé en toute sécurité pendant de nombreuses décennies et sur de nombreux engins spatiaux du monde entier. Malgré tout, le test de tir statique et l'anomalie ont fourni une mine de données. Les leçons tirées du test - et d'autres de notre campagne de test complète - permettront d'améliorer encore la sécurité et la fiabilité des véhicules de vol de SpaceX.

SpaceX a déjà initié plusieurs actions, telles que l'élimination de tout chemin d'écoulement dans le système d'échappement de lancement pour que le propulseur liquide pénètre dans le système de pressurisation gazeux. Au lieu de clapets anti-retour, qui permettent généralement au liquide de s'écouler dans un seul sens, des disques à éclatement, qui scellent complètement jusqu'à ouverture par une pression élevée, atténueront totalement le risque. Des tests approfondis et une analyse de ces mesures d’atténuation ont déjà commencé en étroite coordination avec la NASA et seront achevés bien avant les prochains vols.

Avec plusieurs véhicules Crew Dragon à différents stades de production et de tests, SpaceX a reporté les affectations d'engins spatiaux pour rester sur la bonne voie pour les vols du programme d'équipage commercial. Le vaisseau spatial Crew Dragon, initialement affecté à la deuxième mission de démonstration de SpaceX auprès de la Station spatiale internationale (Demo-2), effectuera le test d'abandon en vol de la compagnie. Le vaisseau spatial initialement affecté à la première mission opérationnelle (Crew-1) sera lancé dès que fait partie de Demo-2.

La team SpaceX vient de publier un communiqué directement sur leur site : https://www.spacex.com/news/2019/07/15/update-flight-abort-static-fire-anomaly-investigation

Je ne suis pas bien certain de comprendre : l'élément présentant la première fuite est-il en amont de ce clapet de non retour, ou est-ce le clapet en lui-même ?

montmein69 a écrit:Plus près de nous ... j'ai cru lire dans le Fil consacré à la perte du lanceur VEGA, qu' Arianespace était fustigée pour n'avoir pas encore amélioré sa communication et donné dans les heures qui suivaient, des éléments sur les raisons de ce crash.
L'argument massue avancé était même que tous les autres pays spatiaux, faisaient bien mieux (et "même les russes" ... étant l'argument suprême employé).

Et on nous aurait menti à l'insu de notre plein gré ? Space X et la NASA pourraient avoir fauté  ? :Incroyable ! sage:

Il ne faut pas confondre deux sujets. Le premier est celui de l’information sur le fait qu’un accident a eu lieu, sur les manifestations de cet accident et sur ses conséquences à l’endroit où il s’est produit. Aucune considération sérieuse ne peut justifier un retard dans la transmission au public des informations de ce type. La seule réserve, c’est que si des personnes sont accidentées, il ne faut communiquer sur leur sort que sur le fondement d’informations recoupées et par suite certaines. Ceci par respect pour la souffrance des familles. Mais c’est l’exception, et je le répète, la règle, dans ce domaine, c’est la retransmission de l’information en temps réel. 

Et puis, il y a un autre sujet, celui de l’information sur les causes d’un accident, sujet complexe relevant d’experts. La démarche, à cet égard, me paraît devoir être inverse dans beaucoup de situations. Donner des informations partielles sur un tel sujet peut être dangereux et repréhensible sur le plan déontologique. De telles fuites ont pour effet, voire pour objet, de gêner le travail des experts et enquêteurs, de fermer prématurément des portes et d’imposer des explications. Car dans une activité professionnelle, toute action de communication rétroagit sur le fond du travail lui-même.

Il peut éventuellement y avoir des points d’étape pour l’information du public, mais lors de ceux-ci, il faut distinguer clairement les certitudes, les questions, et les hypothèses. Ce qui suppose que dans la chaîne qui part de l’expert de base, qui passe par les chefs experts et qui aboutit aux communicants, il n’y ait aucune déformation. L’expert de base, dans une première étape de ses investigations, est en outre susceptible de se fourvoyer avant de découvrir un peu plus tard la bonne piste. Je préconise donc de ne communiquer en général que sur les expertises abouties. Et tant pis si le public (moi le premier) piaffe d’impatience. C’est respecter le public que de ne pas lui dire n’importe quoi, et c’est se protéger d’autres accidents du même type que de garder sous embargo les hypothèses provisoires.

Thierz a écrit:Je ne suis pas bien certain de comprendre : l'élément présentant la première fuite est-il en amont de ce clapet de non retour, ou est-ce le clapet en lui-même ?

Après un petit café ce matin, j'ai les idées plus claires. Apparemment il y a une fuite d'un AUTRE composant, qui a fait que l'oxydant (NTO) s'est présenté sur une soupape où il n'était pas prévu. La pression du NTO, associée à sa composition chimique (N₂O₄), ont détruit la soupape. Ce composant qui fuit en amont, on n'en entend pas beaucoup parler dans l'analyse, c'est peut-être là qu'il reste les derniers 20% à élucider. On met en place des sécurités pour le cas où une telle fuite se reproduirait, en remplaçant la soupape en titane par un "disque de rupture" (https://en.wikipedia.org/wiki/Rupture_disc in english).

J'espère qu'on en saura plus sur la fuite initiale, et la possible implication du précédent vol sur cette faiblesse : usure ? corrosion ? eau salée ?

Thierz a écrit:Je ne suis pas bien certain de comprendre : l'élément présentant la première fuite est-il en amont de ce clapet de non retour, ou est-ce le clapet en lui-même ?

Pas bien facile à dire... Comme toujours dans ce genre de circonstances, on doit se contenter d’un communiqué assez vague, qui utilise plein de mots savants pour faire croire à une certaine forme de transparence crédible, et qui est suffisamment alambiqué pour qu’on ne puisse pas en tirer grand chose...

Moi personnellement je comprends qu’il y avait bien une mise en configuration très rapide préalable à l’allumage des moteurs SD. Les 100 ms. Qu’une fuite de NTO avait fait migrer une faible quantité de NTO dans un clapet anti-retour situé à l’interface entre le réservoir de NTO et le circuit hélium de pressurisation. Et que sous l’effet de la pressurisation brutale, un échauffement du NTO s’est produit et a réagit avec un des composants internes non identifié du clapet anti-retour en Titane...

Si ce scénario se confirme, cela ne sera pas si simple à corriger. Par définition un organe comme cela (vannes, clapets, etc...) cela fuit toujours dans une certaine limite. Pour remédier au problème, c’est le design même du circuit qui devra être modifié.

Hadéen a écrit:Et que sous l’effet de la pressurisation brutale, un échauffement du NTO s’est produit et a réagit avec un des composants internes non identifié du clapet anti-retour en Titane...

J'ai l'impression au vu du communiqué que c'est le titane lui-même qui a réagi :

SpaceX a écrit:The failure of the titanium component in a high-pressure NTO environment was sufficient to cause ignition of the check valve and led to an explosion.

(...)

It is worth noting that the reaction between titanium and NTO at high pressure was not expected.

Le NTO est très corrosif sur les alliages de titane.
Sur la navette spatiale par exemple, les moteurs OMS utilisaient du MON (Mixed Oxides of Nitrogen), du NTO mélangé à du monoxyde d'azote afin de limiter les effets corrosifs.
https://fr.wikipedia.org/wiki/MON_(astronautique)

Un article de ArsTechnica qui reprend l'essentiel du communiqué qui est attribué à

On Monday, officials from SpaceX and NASA provided an update on the investigation of an anomaly that occurred in April, which destroyed a Crew Dragon spacecraft.

https://arstechnica.com/science/2019/07/spacex-near-completion-of-dragon-investigation-has-a-good-path-forward/

D'un point de vue chimique, tous les puissants oxydants sous haute pression et portés à haute température vont (c'est leur karma) oxyder tout ce qui est susceptible de l'être. Les métaux (réducteurs) et donc le titane vont subir cette réaction.

C'est de l'oxydo-réduction.
Le titane utilisé peut avoir des propriétés qui peuvent -dans une certaine mesure* - atténuer la cinétique de la réaction, mais là vu les conditions, cela ne joue plus. Il brûle (s'oxyde) quasi instantanément.

* il peut être recouvert d'une fine pellicule d'oxyde de titane qui empêche l'oxydation en profondeur (dans des conditions où cette couche résiste) ou s'il a subi un traitement de surface spécifique.

Petite expérience en laboratoire de chimie :

Dans un passage du texte rapporté par Hayabusa2015 on peut lire :

Additionally, the SuperDraco thrusters recovered from the test site remained intact, underscoring their reliability.

On va leur faire confiance (?) même si cela parait un peu surnaturel d'avoir pu récupérer intacts les SuperDraco après "l'anomalie" :dix:

Thierz a écrit:

Hadéen a écrit:Et que sous l’effet de la pressurisation brutale, un échauffement du NTO s’est produit et a réagit avec un des composants internes non identifié du clapet anti-retour en Titane...

J'ai l'impression au vu du communiqué que c'est le titane lui-même qui a réagi.

C'est clair que vu la tournure alambiquée du communiqué tout est possible. Mon strict point de vue est que je n'arrive pas à croire à une réaction du Titane... Pour "me" convaincre je constate qu'on parle ensuite des composants internes du clapet en Titane.

En tous cas cela ne sent pas bon pour ce type de design... Comme déjà évoqué ce système de sécurité est conduit à se mettre en configuration avant allumage dans des délais trés courts, ce qui engendre des phénomènes très rapidement variables. Et cela les ergols de ce type n'aiment pas cela... 

SpaceX arrivera sans nul doute à corriger cette anomalie particulière, mais le système global restera intrinsèquement peu fiable.

Scott Manley a fait une vidéo explicative du phénomène: