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SpaceX, Elon Musk rivela le cause dell’incidente al Falcon 9 cargo diretto alla ISS

Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alle gentili donazioni di “gdbjoe*” e “fcolli*”. Se vi piace, potete incoraggiarmi a scrivere ancora (anche con un microabbonamento). Ultimo aggiornamento: 2015/07/21 22:50.

Elon Musk, CEO di SpaceX, ha spiegato oggi le cause del fallimento del lancio del missile Falcon 9, con la capsula cargo Dragon diretta alla Stazione Spaziale Internazionale, il 28 giugno scorso. Il vettore si era disintegrato poco più di due minuti dopo il decollo. C'è anche una pagina informativa sul sito di SpaceX.

Musk ha sottolineato che si tratta di risultati preliminari e non definitivi basati sull'analisi di circa 3000 canali di telemetria e dei rottami, ma la causa scatenante della distruzione del vettore e del suo carico (due tonnellate e mezza di rifornimenti e componenti per la Stazione) sarebbe stata la rottura di un singolo strut (un montante o un'asta di sostegno) in acciaio, lungo circa 60 centimetri e largo due e mezzo, che tratteneva uno dei serbatoi di elio situati all'interno del serbatoio d'ossigeno liquido del secondo stadio.

Questi serbatoi di elio servono a mantenere in pressione l'ossigeno liquido durante l'accensione del motore. L'elio al loro interno viene rilasciato progressivamente, passando attraverso il motore per scaldarsi, ed entra nel serbatoio dell'ossigeno.

I serbatoi di elio tendono fortemente a galleggiare all'interno del serbatoio d'ossigeno liquido, anche a causa dell'accelerazione durante il volo, che aumenta la spinta di galleggiamento: un effetto controintuitivo simile a questo. Per questo motivo questi serbatoi devono essere trattenuti da montanti come quello che ha ceduto.

Il montante è un componente standard usato in diverse centinaia di esemplari in ogni Falcon 9 e il suo cedimento è avvenuto sotto sollecitazioni cinque volte inferiori alla soglia di resistenza del componente. Il cedimento ha permesso che un serbatoio d'elio schizzasse in su e rilasciasse il proprio elio di colpo, producendo un eccesso di pressione nel serbatoio d'ossigeno liquido ancora pieno. Questo eccesso di pressione ha causato la rottura del serbatoio stesso e la disintegrazione di tutto il secondo stadio. Il primo stadio, fra l'altro, ha proseguito per alcuni secondi la propria corsa senza alcuna anomalia.

Migliaia di supporti analoghi, provenienti dallo stesso fornitore, avevano funzionato senza problemi nei voli precedenti, ma le verifiche effettuate dopo l'incidente hanno rivelato vari esemplari inadeguati agli standard. Musk non ha fatto il nome del fornitore, che verrà rimpiazzato. D'ora in poi ogni montante verrà collaudato singolarmente.

È interessante il metodo d'identificazione usato: la triangolazione acustica in aggiunta alla normale telemetria. “Abbiamo dei microfoni, tecnicamente sono degli accelerometri, in vari punti del secondo stadio e guardando l'esatta cronologia degli eventi ad alta frequenza [...] possiamo identificare il punto in cui è avvenuta la rottura.”

Musk ha notato, fra l'altro, che sarebbe stato probabilmente possibile salvare il carico e la capsula Dragon se il software di gestione del volo fosse già stato aggiornato per aprire automaticamente i paracadute in caso di malfunzionamento del secondo stadio: era una modifica prevista a lungo termine e già presente nella versione per equipaggi, ma ora verrà introdotta per il prossimo lancio cargo.

La capsula era infatti intatta dopo l'avaria del secondo stadio e i suoi sistemi di bordo sono rimasti in contatto via radio con i tecnici a terra fino a quando, non essendosi aperti i paracadute, la capsula è precipitata nell'oceano Atlantico colpendone la superficie ad alta velocità, disintegrandosi e rovinando completamente il carico. I resti della capsula non sono ancora stati trovati, ma le ricerche sono ancora in corso tramite minisommergibili comandati a distanza.

Ci vorranno alcuni mesi, ha detto Musk, prima che venga risolto il problema di questo montante attraverso un controllo di qualità più severo su ogni singolo pezzo. Non è stata indicata alcuna data di ripresa dei voli, ma non ricominceranno prima di settembre, stando a Musk. Il debutto del Falcon Heavy, il vettore gigante di SpaceX, è stato rinviato alla primavera del 2016.

Il CEO di SpaceX ha notato che molti dei tecnici dell'azienda non hanno mai assistito a un fallimento di lancio (l'ultimo risale al 2008) e quindi nella forma mentis di SpaceX è subentrato un eccesso di fiducia. Un calo d'attenzione che costerà all'azienda circa 110 milioni di dollari.


Fonti: Geekwire, The Register, Ars Technica (con audio delle dichiarazioni di Musk).
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Commenti (19)
"Migliaia di supporti analoghi, provenienti dallo stesso fornitore, avevano funzionato senza problemi nei voli precedenti, ma le verifiche effettuate dopo l'incidente hanno rivelato vari esemplari inadeguati agli standard. Musk non ha fatto il nome del fornitore, che verrà rimpiazzato."

Credo che "rimpiazzato" sia il più grosso understatement del secolo, fino a questo momento.
@Luigi Rosa "verrà subissato di cause legali e affossato" penso sia un'affermazione più verosimile.
Se il supporto non era conforme agli standard imposti da SpaceX ho idea che il fornitore dovrà pagare la sua parte di danno...
Non è detto.

Intanto devono dimostrare che lo strut fosse montato nella maniera corretta, poi che i test a terra non abbiano creato tensioni eccessive, etc. etc. In ogni caso, è abbastanza standard che componenti anche cruciali si rivelino al di sotto delle aspettative. E' successo per le valvole di una Dragon, per le valvole dei Merlin 9, e per migliaia di componenti. Progetti di successo come Apollo hanno pagato un pegno enorme per questo, per non parlare dello Space Shuttle... E' questa l'importanza dei test e dei fallimenti, ed è questo che rende praticamene impossibile fidarsi del disegno a tavolino.

Insomma, bisogna un po' inquadrare questo evento nello scenario di tutta la tecnologia aerospaziale e ricordarsi che, purtroppo, opera "all'osso", con enormi densità di energia e ridondanza ridotta (o nulla, come in questo caso), soprattutto quando si cerca di aggiungere funzioni aggiuntive come la riusabilità.

Ricordo che il rapporto tra massa a vuoto e massa a pieno del primo stadio di un Falcon 9, motori inclusi, è praticamente lo stesso di una lattina di Coca Cola... Provate a immaginare di avere questi margini a disposizione e avrete un'idea della raffinatezza del design di un vettore.
C'è anche da dire che molti sono rimasti un po' perplessi sapendo che SpaceX accetti la certificazione di componenti da terzi senza provvedere a controlli in proprio. A quanto mi risulta, questa pratica NON è standard nel settore aerospaziale, dove i componenti ricevuti da terze parti vengono testati individualmente, visto che i margini sono piuttosto ridotti (in genere 1.25 - 1.5 a quanto mi risulta).

Ovviamente la filosofia di SpaceX è proprio questa: trasformare il settore utilizzando procedure simili a quelle di settori più "facili", in modo da ridurre i costi. Ma la cosa si sta dimostrando complicata dal fatto che i margini ridottissimi rendono la cosa rischiosa. E' come quando compriamo prodotti più economici. Ci può andare bene, ma IN MEDIA prodotti più costosi avranno un'affidabilità superiore a quella di prodotti più economici (a parità di condizioni ovviamente, per esempio non si può paragonare un auto prodotta in 100 esemplari con una prodotta in un milione di esemplari). Il costo elevato è, in questo caso, una sorta di "assicurazione" pagata sul prodotto.

In pratica il costo di un Falcon 9, quando confrontato con un vettore come un Delta o un Ariane 5, deve essere adesso aumentato del valore di un intero vettore, carico e spese indirette (ritardi, rischi, etc.) inclusi, rispetto ad un vettore di marpioni del settore come ULA. Vedremo chi avrà ragione. Probabilmente entrambi...
pgc: tre cose. 1) nell'articolo di Paolo c'è scritto che quel montante era progettato per sostenere sforzi 5 volte superiori, quindi il coefficiente di dimensionamento è 5:1, non 1,25:1 o 1,50 (non metto in dubbio la tua affermazione ma è possibile che il pezzo specifico fosse stato sovradimensionato di un fattore diverso rispetto ad altre componenti). 2) credo che la storia di SpaceX possa testimoniare un'affidabilità rara nel campo aerospaziale anche perché, e arrivo al punto 3) che io sappia ci sono livello di ridondanza elevati, nei motori Merlin l'avionica è tripla; bisognerebbe esaminare nel dettaglio per dire se "vanno al risparmio" (passami questa semplificazione un po' brutale) e basta oppure se è più una questione di ottimizzazione... a giudicare dal livello di affidabilità raggiunto direi la seconda.

Poi è anche vero che nel caso di sollecitazioni anomale (vibrazioni o come dici tu semplicemente un difetto di montaggio) fai in fretta in quelle condizioni a superare il coefficiente di sovradimensionamento. E' anche vero che se hanno rilevato inadeguatezze nei singoli componenti il problema potrebbe essere altrove.

Consideriamo infine che si tratta di Musk e quando parla non è per informare ma per comunicare, come abbiamo già avuto modo di vedere più e più volte dice quello che fa comodo venga detto per lui e per le sue aziende... quindi potrebbe esser benissimo che il problema non sia il pezzo o il fornitore, però se vuoi limitare i danni... fai bene a sparare su un soggetto che tra l'altro, guarda caso, non dici nemmeno chi è =)

"A pensar male si fa peccato ma se c'è Musk ci si azzecca", mi sembra dicesse così la celebre frase :D Nota: non è una critica, ha tutta la mia stima proprio perché comunica le cose giuste per le aziende (poi magari m'incazzo perché delle volte sono palesemente balle, ma fa bene il suo lavoro), e poi fa molto Tony Stark :D
"...il serbatoio d'elio (che tende fortemente a galleggiare all'interno del serbatoio d'ossigeno liquido, anche a causa dell'accelerazione)"
Non capisco: mi viene da pensare che a causa del l'accelerazione il serbatoio galleggi di meno. O piuttosto che galleggi rispetto all'accelerazione del razzo e non alla gravità, che risulta secondaria in questa situazione. Ma forse non ho capito io...
Archimede diceva che un corpo riceve una spinta verso l alto pari al peso del liquido spostato. Il peso e dato da Rho per g, se g aumenta anche la spinta verso l alto aumenta
pgc: tre cose. 1) nell'articolo di Paolo c'è scritto che quel montante era progettato per sostenere sforzi 5 volte superiori, quindi il coefficiente di dimensionamento è 5:1, non 1,25:1 o 1,50 (non metto in dubbio la tua affermazione ma è possibile che il pezzo specifico fosse stato sovradimensionato di un fattore diverso rispetto ad altre componenti). 2) credo che la storia di SpaceX possa testimoniare un'affidabilità rara nel campo aerospaziale anche perché, e arrivo al punto 3) che io sappia ci sono livello di ridondanza elevati, nei motori Merlin l'avionica è tripla; bisognerebbe esaminare nel dettaglio per dire se "vanno al risparmio" (passami questa semplificazione un po' brutale) e basta oppure se è più una questione di ottimizzazione... a giudicare dal livello di affidabilità raggiunto direi la seconda.

(1) attenzione: il carico di rottura è 1.25 volte il carico MASSIMO (Working Load Limit) massimo. Il carico effettivamente sopportato dallo strut fino a quel momento è stato invece equivalente al 20% del carico massimo.

(2) SpaceX, all'inizio della sua carriera, ha subito 3 incidenti (escludendo questo). Ovviamente si trattava dell'inizio, quindi siamo portati a dire che non conta, ma a questo va aggiunto un fallimento parziale (mancata messa in orbita di un satellite). Se confrontato con un Delta o con un Ariane, non si tratta affatto di "affidabilità rara". Non sono affatto prevenuto verso SpaceX. Anzi, anni fa proprio su queste pagine mostrai che quelli di Musk non erano sogni impossibili ma progetti in qualche modo realistici. Tuttavia, proprio perchè mi baso sui fatti, debbo dire che fino ad oggi gli interrogativi di allora rimangono interrogativi. A tutt'oggi, nonostante gli indubbi successi e l'impatto immenso che SpaceX ha avuto su un settore congelato da anni, nessuno sa dire quanti dei propositi di Musk si realizzeranno. Che non vuol dire suggerire che non si realizzeranno, ma esattamene quello che ho scritto, cioè che nessuno può dirlo...

(3) la ridondanza del Falcon non è, per adesso, più elevata di quella di altri vettori. Lo dimostra quanto accaduto in questo caso. Anche lo Space Shuttle era in grado di arrivare in orbita con un motore su 3 non funzionante. Come puntualmente accaduto.

In definitiva, io sono un grande ammiratore di SpaceX e di Elon Musk. Ma non mi nascondo che ancora oggi nessuno può dire che cosa sarà in grado di fare e se ci sarà bisogno di un ennesima revisione dei suoi obiettivi. Che vuol dire quello che ho detto e non altro :)
scusa, mi sono espresso un po' malino a rileggermi... Volevo dire che il supporto ha ceduto quando era sottoposto ad un carico che era il 20% del carico massimo aspettato, mentre quello di rottura è tipicamente 1.25-1.5 volte quello aspettato. Come si vede non c'è un grandissimo margine di sicurezza in questo settore...

"Safe Working Load", “Rated Load” and “working load limit” o WLL indicano tutti lo stesso parametro in inglese (secondo la NASA per esempio).
@Unknown
Grazie, sono proprio un pirla! Ho perso una buona occasione per tacere... :)
Davide tranquillo, ci ho messo un attimo anche io eheh è parecchio controintuitivo
pgc: grazie per le risposte, ora mi è tutto più chiaro, sia le parti tecniche (il pezzo progettato per resistere a sforzi 5 volte maggiori e il coefficiente di dimensionamento di 1,25 / 1,50) sia quello che è il tuo pensiero, peraltro in larga misura condivisibile.
@pgc

quindi il pezzo era fatto per reggere 1 kg doveva rompersi a 1,25 kg ( o 1,5) e si è rotto a 200 gr di carico se ho capito bene ?

chiaro che 1 kg è scritto per semplificare.
Davide tranquillo, ci ho messo un attimo anche io eheh è parecchio controintuitivo

A questo serve "far di conto" e farlo il più accurato possibile.
Anch'io ci ho dovuto pensare un po' per capire la spiegazione del galleggiamento.

Il bello dei calcoli è che non si fanno influenzare dall'apparente intuitività di un fenomeno. (A patto di impostarli correttamente :-) )
segnalo che sull'articolo di Spaceflightnow relativo alla questione, c'è un interessantissimo dibattito tra Doug Lebo ed altri lettori sull'economia del Falcon. Doug è un impiegato di ULA (grossa compagnia concorrente di SpaceX), quindi le sue opinioni vanno "pesate" di conseguenza. Per esempio, compara i costi di Falcon e Delta senza considerare del tutto che i costi di SpaceX sono "prima della riusabilità" e quindi includono una larga porzione di R&D e innovazione.

Comunque consiglio di leggerlo a chi pratica l'inglese se si vuole avere un punto di vista partigiano, ovviamente, ma competente e dell'altra parte della barricata. In particolare, non condivido la sua opinione che "when SpaceX starts operating with the SAME CAPABILITY and the SAME RELIABILITY they will have the SAME PRICE." perchè si basa sul vecchio assunto secondo il quale non ci possa essere nulla di nuovo sotto il sole. Ma non me la sento nemmeno di assumere per vero il contrario, fino a quando non verrà dimostrato dai fatti.

http://spaceflightnow.com/2015/07/20/support-strut-probable-cause-of-falcon-9-failure/
Andrea: quindi il pezzo era fatto per reggere 1 kg doveva rompersi a 1,25 kg ( o 1,5) e si è rotto a 200 gr di carico se ho capito bene ?.

Esatto. Notare che quel range del fattore di sicurezza (factor of safety) per il settore aerospaziale si trova un po' ovunque su internet, per esempio qui e anche su Wikipeda.

Un'espressione ricorrente è che un aereo con un FoS superiore non riuscirebbe mai a sollevarsi da terra. Secondo altri sarebbe economicamente improponibile.
I complottisti direbbero che :
ci sarebbe da fare tutto un discorso fra' pubblico e privatizzazioni.
Il fine principale del privatizzato e' massimizzare i profitti e ridurre le spese..
E qual è il fine del pubblico?
Minimizzare i profitti e aumentare i costi?