Astronautika: misije

Pravo čudo je kako su neki događaju uzročno-posledično vezani. Ko bi rekao da će pad jednog teretnjaka dovesti u pitanje budućnost orbitne stanice veličine futbalskog terena.

Sve je počelo ovako. Prvog decembra 2016. u 15:51 po našem poleteo je sa bajkonurske rampe PU-5 (17P32-5) „Sojuz-U“. Raketa je nosila teretni brod „Progress MS-04“ („Progress No.434“), ili po Nasinoj klasifikaciji „65P“. Početne faze leta su se odvijale korektno, ali 6 minuta i 23 sekunde po lansiranju prestala je iznenada da stiže telemetrija dok je raketa bila na visini od 190 km. Elem, sve je nagoveštavalo da je došlo do katastrofe (eksplozije?) uzrokovane kvarom na trećem stepenu (БлокИ“) rakete. Zajedno sa raketom uništen je i “Progress MS-04”, zajedno sa 2.442 kg tereta namenjenog Međunarodnoj stanici (ISS), uključujući i novi skafander “Orlan-MKS”.

p1
„Progress MS-04“
u Bajkonuru.

Da bi dospeo u orbitu, III stepen je morao da dostigne brzinu od 526 metara u sekundi a ne 383 m/s, tako da su i brod i III stepen ostali na suborbitnoj putanji i zato pali u pustariju Republike Tive (Rusija), u blizini Mongolije. Bilo je to ukupno gledano 74. lansiranje u orbitu u 2016. i treće neuspešno (odn. četvrto ako računamo prevremenu eksploziju američkog „FalconaX“). Bilo je to i treće lansiranje broda „Progress“ te godine.

To je bio treći pad „Progressa“ u poslednjih šest godina, računajući gubitak „Progressa M-12M“ u avgustu 2011. i „Progressa M-27M“ u aprilu 2015. godine. Takav niz propusta je prilično zabrinjavajući obzirom na besprekornu istoriju lansiranja „Progressa“ u poslednjih nekoliko decenija. U sva tri navedena slučaja krivac je bio treći stepen (Blok „I“) rakete „Sojuz“. Ozbiljna stvar je da su se kvarovi javljali kod različiti modela raketa „Sojuz“, starog “Sojuza-U“ u slučaju „Progressa M-12M“ i „Progressa MS-04“, i modernog „Sojuza-2.1a“ u slučaju „Progressa M-27M“. Obe rakete na III stepenima koriste kerozinske motore RD-0110, mada je konstrukcija stepena kod obe rakete donekle različita.

p2
Četvorokomorni kerozinski motor RD-0110 (11D55) kompanije „KBHA“ iz Voronježa. Težina – 408,5 kg, prečnik – 2,24 m; potisak – 30,38 t;

Ove nesreće su posebno značajne jer se ponavljaju. Činilo se da kvarovi na „Sojuzima-U“ potpuno otklonjeni, ali to očigledno nije bio slučaj. „Progress MS-04“ je trebalo da bude poslednji takav brod lansiran „Sojuzom-U“, jer je planirano da se sledeće godine ove rakete zamene „Sojuzima-2.1a“, čim se otklone problemi koji su doveli do gubitka „Progressa M-27M“ (abnormalna rezonanca između „Progressa“ i Bloka „I“). „Sojuz-U“ je raketa sa najviše lansiranja u istoriji[1]792 misije od maja 1973.[2] – i do danas je jedna od najpouzdanijih na svetu (97,2%). Tužan kraj za istorijsku raketu.

p3
Trostepena raketa „Sojuz-U“ i količine komponenti goriva za svaki stepen.

 p4

Delovi „Progressa-M“ (11Ф615А55).

Posade na ISS imaju hrane i goriva na pretek, tako da gubitak tog broda nije predstavljao problem za logistiku stanice. Pored gorepomenutog „Progressa“, i Amerika je 2015. doživela gubitak „Dragona SpX-7“ a 2014. godine „Cygnusa Orb-3“. Trebalo je da se 3. decembra „Progress MS-04“ spoji sa modulom „Zvezda“ na ISS. Pri lansiranju, brod je bio težak 7.285 kg, sa 2.442 kg tereta u koji je spadalo sledeće:

  • 710 kg goriva za modul „Zvezda“.
  • 880 kg goriva za orbitno manevrisanje i podizanje orbite ISS.
  • 52 kg kiseonika (SrPK sistem).
  • 420 kg vode za sistem „Rodnik“.
    • 67 kg za gasni sistem SOGS. Uključuvao i filtere za CO2.
    • 253 kg vode za piće sistema SVO. Uključivao bakterijske filtere i sistem za prečišćavanje.
    • 83 kg za higijenu i sanitarni sistem (SGO). Uključivao kondejnere za kaku, filtere, receptore za urin i kaku, itd.
    • 115 kg odeće, lekova i sredstava za ličnu higijenu.
    • 316 kg hrane u kontejnerina (SOP).
    • 98 kg novi skafander „Orlan-MKS“ (SIZ sistem).
    • 32 kg za sistem za kontrolu temperature (SOTR).
    • 3 kg sistem za kontrolu unutrašnjosti (SUBA).
    • 1 kg kablova (SBI sistem).
    • 6 kg baterija i ostalih komponenti električnog sistema (SEP).
    • 1 kg personalni telefonski sistemi (STGS).
    • 16 kg tehničkih sistema i alata (STOP).
    • 25 kg potrepština za posadu (posebna hrana i piće, hard diskovi, pisma, itd.) (KSPE).
    • 18 kg naučnih instrumenata za ruski segment (KCN).
    • 140 kg za ruski modul „Rassvet“.
    • 87 kg opreme za američku posadu.

p5
Delovi „Progressa-M“.

Sve ovo gore je već deo istorije. Ono što se do danas postiglo moglo bi da se sažme na sledeće: već mesec dana ruski istražitelji nisu u stanju da jasno kažu kada će njihova raketa moći ponovo da ponese ljude na ISS. Ne treba smesti s uma da je to jedina raketa koja može da ponese kosmonaute i astronaute na stanicu. Naredna međunarodna posada bi trebalo da krene u orbitu 27. marta, ali dokle god se istraga ne završi i otklone se problemi, misija neće biti pokrenuta.

Dva dana nakon neuspelog lansiranja, državna korporacija „Roskosmos“ je obećala da će istragu zaključiti do 20. decembra. Međutim, uprkos nekim pomacima u razumevanju sekvenci u vreme nesreće, koreni uzroka nesreće ostaju sakriveni.

p6
Tank koji je pripadao „Progressu MS-04“ na tlu južnog Sibira.

Najveća zagonetka za inženjere koji rade na slučaju je podatak da nikakvog znaka problema nije bilo sve do 6 minuta i 23 sekunde trjanja leta. U tom trenutku, „Progress“ je leteo još uvek presporo da bi ušao u orbitu, ali je danas svima jasno da on sam nije uzrok kvara.

U nemogućnosti da otkriju jasne uzroke nesreće, istražitelji sada pokušavaju da uporede sekvence fatalnih misija dva „Progressa“ koja su lansirana 2011. i 2015, iako su očigledne sličnosti skoro nikakve.

Na osnovu izvora bliskih istražiteljima, incident od 1. decembra se dogodio u rasponu od samo deset milisekundi. Ta činjenica je odmah eliminisala brojne scenarije koje su inženjeri bili spremni da razmatraju, uključujući vrstu problema sa motorima koji je omeo lansiranje teretnjaka „Progress M-12M” 2011. godine. Tokom te misije, telemetrija je zabeležila naznaku mogućeg kvara u vidu porasta temperature u blizini izduvne grane gasnog generatora[3] četvorokomornog raketnog motora RD-0110 trećeg stepena. To je uputilo istražitelje na zaključak da normalna mešavina goriva, bogata gorivom, na izlazu iz gasnog generatora bila lišena kerozina. Kao rezultat, pregrejani gasovi su uspeli da progore cevi motora i izazovu uništenje rakete. Stručnjaci su došli do pretpostavke da je verovatno došlo do određenog delimičnog začepljenja u dotoku goriva, verovatno u sistemu hlađenja gasnog generatora, što je uzrokovalo redukovanja snabdevanja gorivom i na kraju do kvara, mada takvo začepljenje nije i definitivno potvrđeno.

Ipak, u pogledu letne dinamike, nesreća iz decembra 2016. ima nekakve sličnosti sa onom od 2001. zato što su se kvarovi dogodili tokom faze koja je izgledala kao stabilna faza uzletanja.

Po tome se ove dve nesreće razlikuju od nesreće od aprila 2015, kada je „Progress M-27M“ uništen zbog gašenja motora III stepena „Sojuza“. Inženjeri veruju da je potres nastao usled gašenja motora naterao da se preostalo gorivo unutar stepena ponašalo kao „vodeni čekić“, koji je polomio konstrukciju rakete. Nesreća od prošlog meseca, međutim, desila se tokom „mirne“ faze leta. Drugi stepen „Sojuza-U“ se normalno odvojio minut ipo ranije, a ubrzanje rarete se nalazilo negde oko ugodnih 1,5 G, rastući ponovo posle prestanka rada motora.

Drugim rečima, III stepen nije bio kritički opterećen kada se problem pojavio.

Dakle, ruski inženjeri su došli do alternativnih teorija koje su počele da cirkulišu i po ruskim medijima. Jedna hipoteza je sugerisala vibracije motora, koje su mogle da budu dovoljno nenormalne da preopterete strukturu rakete, a opet nedovoljne da proizvedu bilo kakav signal za upoređenje u telemetriji. Teoretski, mana u proizvodnji, kao npr. greška u varenju, mogla bi toliko da pogorša problem vibracija da dovede do katastrofe.

Nažalost, rakete „Sojuz-U“ nose premalo mernih senzora da bi oni potvrdili jednu ili drugu teoriju. Treći stepen posebno nema vibracione senzore i nosi samo par akcelerometara, a i ti postojeći ne sprovode merenja dovoljno često da bi detektovali nekakve brze događaje koji bi doveli do uništenja rakete.

Ironično, dodatni senzori su dodati na varijantu „Sojuz-2“ nakon gubitka „Progressa M-27M“ 2015. godine, ali su prethodno proizvedene rakete tipa „Sojuz-U“ ostale neizmenjene. Dakle, sem ako istražitelji ne pronađu dokaze o potencijalnim propustima u zavarivanju rezervoara, možda nikada nećemo sa sigurnošću doznati pravi uzrok gubitka „Progressa MS-04“, iako je generalni direktor RKK „Energije“, V. Solncev, zbog složenosti zadatka pozvao i stručnjake iz Nase, što je u ovakvim slučajevima praksa bez presedana.

p7
Faza spajanja „Progressa MS-04“ sa trećim stepenom rakete „Sojuz-U“.

 p8

„Sojuz-U“ (11U511U) nosi 6.950 kg u nisku orbitu. Proizvodi je kompanija RKC „Progress“.Prvi stepen se sastojiod 4 bočna bloka pojedinačne težine 43,3 t.

Misterija decembarskog kvara bacila je u dilemu celokupan ISS program, jer se i kapsule sa posadom „Sojuz-MS“ šalju u kosmos u principu sa istom raketom, „Sojuzom-FG“. Ako istražitelji ne budu uspeli da pronađu uzrok pada, sasvim je moguće da rukovodioci ISS ne dozvole lansiranje Jacka Fishera i Fjodora Jurčikina zakazano za 27. mart.

U ruskoj floti je ostala još samo jedan komad rakete „Sojuz-U“. Naredni teretni brod, sa oznakom „Progress MS-05“, trebalo bi da uzleti 21. februara. Ruski zvaničnici razmišljaju da prebace taj let sa „Sojuza-U“ na varijantu „Sojuz-2.1a“. Takav bi plan, ako bude usvojen, eliminisao mogućnost da problematična raketa „Sojuz-U“ uzleti pre sledeće misije sa posadom. Roskosmos bi voleo da ima najmanje jedan, a po mogućnosti dva, besprekorna „Sojuz“ leta koja bi proizvela dovoljno samopouzdanja da preduzmu misije s posadama. Zvaničnici se još nadaju da će ipak biti pronađen konačni uzrok decembarske nesreće; u suprotnom, sledeća posada za ISS će ostati na zemlji sve dok drugo post-accident „Progressovo“ lansiranje ne bude izvedeno poslednjom raketom „Sojuz-U“.

Da bi situacija bila komplikovanija, i novija raketa „Sojuz-2.1a“ ostaje pod lupom, makar zbog incidenta čiji je vinovnik bila tokom lansiranja „Progressa M-27“ u orbitu aprila 2015. godine.

p9
Postavljanje teretnjaka u vrh rakete.

p10

p11

Spajanje vrha rakete sa III stepenom.

https://youtu.be/4TQ6sCesmqU

p12

p13

p14

 

https://youtu.be/K_qivxqsXXo


[1] Ko ne zna da podsetim da je to izdanak slavne R-7 „Semjorke“ – prve interkontinentalne balističke rakete na svetu.

[2] Tj. 792 („Sojuz-U“) + 73 („Sojuz-U2“), od čega svega 22 neuspeha.

[3] Supersnažna pumpa koja pokreće turbopumpe za gorivo u motoru. Podsećam da su ruske raketne turbopumpe užasno snažne: pumpa motora RD-175 ima neverovatnih 257.000 KS, odn. kao 3 nuklearna ledolomca zajedno!

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži