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由SpaceX发射执行国际空间站补给任务

来源:未知  发布时间:2018-10-20 12:24

  2015年6月28日,由SpaceX发射执行国际空间站补给任务的猎鹰9号火箭在升空139秒后,突然放出大量白色烟雾随后失控解体,初步判断是二级火箭的液氧箱出现了异常超压而破损。

  在二级火箭的液氧箱内部,因固定氦气罐的支架折断,氦气罐在巨大的浮力下脱离原位置并碰撞破损,泄露出的高压氦气进入液氧箱使其压力增大并最终导致我们所看到的那一幕。从最初发现异常到所有遥测信号消失之间,只有短短的0.893秒。

  火箭内燃料箱过高,最常见的原因有两种。一是某物体起火,二就是氦气罐泄露。前者就是前者就是阿波罗13号飞船在奔月途中侧面被炸掉一大块的原因。而至于后者,燃料箱中的高压氦气罐,其作用是当燃料被消耗时,缓慢释放出氦气充满燃料箱中空出来的区域,让其内部保持一定的压强使得燃料能持续流向发动机。

  之所以使用氦气,是因为它不会与燃料、舱壁或者任何别的零件发生化学反应。然而由于高压氦气的密度远低于液氧,浸没在液氧中的氦气罐在火箭加速时会受到很大的浮力,就像一个强行塞入水下的气球一样。而上面提到的支架的作用,就是把这个氦气气球固定在“水”下。SpaceX买的这个支架被设计为可以承受10000磅的力,而在这次发射中仅仅2000磅就导致其断裂。仅此一个小小的失败造成了巨大的代价。

  可是,火箭都炸成渣了,录像也只拍摄到了外部的情况,SpaceX是怎么知道火箭内部具体发生了什么的呢?下面才是本次调查的惊艳之处:

  由于巨大的火箭在强劲的发动机的推动下并不是铁板一块,为了跟踪检测火箭不同部位受到的加速度,猎鹰9号上分布安装了许多加速计(Accelerometer,就是你手机里检测微信摇一摇的零件)。然而这些加速计做的实在是太精密了,加上采样频率又非常高,以至于把这些加速度数据连起来居然可以得到声波的震动。再综合分析不同位置加速计给出的数据,甚至可以看出声波是如何在火箭内部传播的!这些声音信号中就包括了液氧箱突然增压前的金属声,SpaceX通过三角测量定位出声音来原,并依此判断这极有可能是支架折断,氦气罐上浮脱离并与液氧箱内壁(也可能是挡在中间的别的东西)发生碰撞的声音。

  这些加速计根本不是设计来探测声波的,但在这次调查中却意义重大。设想一下,如果没有发现撞击声,谁又会想到氦气罐上浮这个可能性?SpaceX说不定还在怀疑氦气罐罐体本身是不是有缺陷而忽略那几根不起眼的小支架,无论他们怎么样加固罐体,同样的事故还是无从杜绝。事后SpaceX对那批支架进行了大量测试,发现确实有一些次品在受到远低于设计上限的外力时便提早失效。

  对于此次发射失败的调查还未结束,之后SpaceX肯定还会对调查结果进一步更新。但是即使以目前的结果看来,能从一堆碎片中如此细腻地还原出发射失败前0.893秒内发生的一。

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