Katastrofa SpaceShipTwo (31.10.2014)

[MarekFloryda]

Odpowiem bez cytatu bo cytowanie na iPadzie to udręka, szczegolnie jak chce sie zostawić tylko czesc wypowiedzi. Z tego co wyczytałem (patrz link do artykułu dwa posty wczesniej) N2O jest równie wrażliwe na wszelkie zanieczyszczenia, zwykła rdza moze doprowadzić do eksplozji (jest katalizatorem). Nie bronię H2O2 - woda utleniona pokazała wiele razy ze przy wysokim stężeniu nie jest bezpiecznym płynem. Niestety, w przypadku techniki rakietowej nie ma bezpiecznych substancji, nawet teoretycznie najbezpieczniejsza kombinacja - kerozyna i ciekły tlen potrafi pokazać rogi jak widzieliśmy w zeszłym tygodniu.

[Amizaur]

Ciekawa strona o podtlenku azotu i zagrożeniach:[...]

Marku, podobną stronę mógłbyś zrobić o oleju napędowym. Paliwo z definicji jest groźne, ale N₂O jest bezpieczniejszy od większości paliw używanych w technice rakietowej.

Zrób proszę , z ciekawością ją poczytam. To było by pewnie coś jak strona o niebezpieczeństwach związanych z zastosowaniem pewnej strasznie groźnej substancji, dwuwodorku tlenu .
Olej napędowy nie rozkłada się egzotermicznie i to pod wpływem niezbyt dobrze poznanych zjawisk . Wszelkie zagrożenia związane z użyciem oleju napędowego są dość dobrze poznane. Raczej nie sprawia niespodzianek, wiadomo jak go używać, kiedy jest bezpieczny, a czego z nim nie robić. Podobnie zapewne inne, szeroko używane paliwa rakietowe. Owszem, mogą być i bardziej wybuchowe i delikatne od N2O, ale są dobrze poznane i opanowane. A z N2O najwyraźniej dzieją się czasami różne dziwne rzeczy i nawet nikt nie jest pewny jak i czemu...

Podobnie jak też np. HTP (H2O2), wykorzystywany "od zawsze" w rakietach Sojuz do napędzania turbopomp (w każdej rakiecie jest kilka ton tego paliwa). Ma on niemal te same wady co wymieniony N2O, oraz wiele innych. Jego przypadkowa dekompozycja może być wywołana np. obecnością znikomego zanieczyszczenia organicznego (np. śladów smaru w niedoczyszczonym zbiorniku lub rurze). Ale ludzie jakoś Sojuzami latają.

Dlatego, że H2O2 jest używany w tej roli od niemal wieku, przez ten czas poznaliśmy go dobrze i nauczyliśmy się czego z nim nie robić, jakie środki bezpieczeństwa zachować. Teraz, po kilkudziesięciu latach stosowania jest na tyle poznany i opanowany, że używa się go do wynoszenia ludzi - ale np. zrezygnowano z użycia go jako utleniacza w torpedach jako zbyt niebezpiecznego (prawie wszędzie...).  Zauważ jednak, że ludzie wynoszeni w niebo przez Sojuza to po pierwsze profesjonaliści świadomi ryzyka - nikt nie twierdzi, że to tak samo bezpieczne jak lot rejsowy Boeingiem, po drugie dysponują oni środkami ratunkowymi które mogą zastosować w razie awarii silnika i które w pewnych fazach lotu mogą uratować im życie.  SpaceShipTwo nie dysponuje ŻADNYMI środkami ratunkowymi. Jakakolwiek eksplozja silnika ktora naruszy integralność konstrukcji = śmierci wszystkich pasażerów. 

[Amizaur]

Niestety ma wiele innych wad (temperatura!). N2O ma sporo "ciekawych" właściwości - np. kawitacja moze sie źle skończyć - zapadający sie pęcherzyk gazu w płynnym N2O ma energię wystarczająca do spowodowania lokalnej eksplozji ktora moze na tyle podgrzać ciecz wokół ze stanie sie ona superkrytyczna.

Z tego, co właśnie przeczytałem, to nie do końca. Kawitacja w teorii nie powinna być groźna w czystym N2O. Dlatego, że w przeciwieństwie do np. wody N2O jest dość ściśliwe (inaczej, sprężyste), spowodowane przez zapadnięcie się pęcherzyka uderzenie w ciecz jest nieźle amortyzowane i energia  jest dobrze rozpraszana, nie powstają bardzo wysokie ciśnienia ani temperatury. Jest to zresztą energia bardzo mała (tylko niesamowicie skoncentrowana) więc niewiele potrafi podgrzać. Dobra ściśliwość zmniejsza też skutki przeróżnych fal ciśnienia spowodowanych przez drgania, zamykanie zaworów itp. Co innego w zanieczyszczonym lub zbyt ciepłym N2O - wtedy inicjacja samopodtrzymującego się rozpadu z powodu kawitacji, "chlupania" lub fal ciśnienia nikt rozsądny nie wyklucza. Jest to zresztą jedyne możliwe wytłumaczenie kilku znanych eksplozji zbiorników N2O.

[MarekFloryda]

Kawitacja nie była by groźna gdyby nie to ze zamknięcie się pęcherzyka produkuje wystarczającą ilośc energii żeby nastąpiła detonacyjna dekompozycja na tlen i azot. A ta produkuje dużo energii. Na tyle dużo ze istnieje szansa podgrzania cieczy obok do temperatury superkrytycznej.

[Amizaur]

Kawitacja nie była by groźna gdyby nie to ze zamknięcie się pęcherzyka produkuje wystarczającą ilośc energii żeby nastąpiła detonacyjna dekompozycja na tlen i azot. A ta produkuje dużo energii. Na tyle dużo ze istnieje szansa podgrzania cieczy obok do temperatury superkrytycznej.

Chłodnego N2O w testach nie udawalo się zainicjować detonatorem z tetrylu (detonującym z energią o całe rzędy wielkości silniejszą niż pęcherzyk kawitacyjny). Więc podgrzanie wystarczającej  ilości chłodnej cieczy przez pęcherzyk wydaje się mało prawdopodobne. Gdyby było możliwe, to ciągle wybuchałyby zbiorniki nawet przechłodzonego N2O  (przy jakiejkolwiek operacji zagrożonej występowaniem kawitacji) i praktycznie nie dałoby się N2O używać.

To superkrytyczny i/lub zanieczyszczony N2O najwyraźniej potrafi (w zły dzień) zacząć się rozkładać od byle czego, więc możliwe, że i od kawitacji. Nikt tego zdaje się nie zaobserwował (inicjacji z powodu kawitacji) w warunkach laboratoryjnych. To po prostu prawdopodobne wyjaśnienie niewyjaśnionych eksplozji.

P.S. Swoją drogą, ciekawe jaki efekt miałby detonator z tetrylu umieszczony nie w kilkucentymetrowej rurce testowej ale w dużym zbiorniku pełnym schłodzonego N2O. Efekt mógłby być nieco inny. Ale też i energia detonatora jest w ogóle nieporównywalna do energii zapadającego się pęcherzyka.

[kanarkusmaximus]

No to was wszystkich zaskoczę. Możliwe, że wcale nie napęd odpowiada za katastrofę SS2! Silnik działał dobrze do momentu rozłożenia "skrzydełek" SS2!

Found fuel tank, oxidizer tank, and engine - no sign of burn through or being breached.

Hart: Review of cockpit forward looking camera shows that the feather was unlocked by the copilot.

Hart: Engine burn was nominal up until feather extension.

Approximately 2 seconds later, just above Mach 1.0, feathers moved toward the extended position...

Czyli wynika z tego, że coś nie tak było z konfiguracją aerodynamiczną SS2, która rozwaliła pojazd przy prędkości ponaddźwiękowej. Wygląda na to, że drugi pilot zmienił kształt skrzydełek SS2.

(Tak na marginesie - jak po polsku się pisze "unlock the feather"?)

[Matias]

Tyle stron rozprawiania o zbiornikach, silniku i paliwie, a okazać się może, że chodzi o błąd pilota lub awarię mechanizmu odblokowania "skrzydełek".

Na Internetach piszą, że odblokowanie skrzydełek nastąpiło przy zbyt małej prędkości (normalnie ma to miejsce przy prędkości większej od 1,4 Mach), co wpędziło całą maszynę w problemy aerodynamiczne - i to one stały się odpowiedzialne za dezintegrację SS2.

[Rafał]

(Tak na marginesie - jak po polsku się pisze "unlock the feather"?)

Chyba chodzi o zmianę geometrii skrzydeł.

Od paru lat dziwię się czemu tak wolno im idzie i czemu robią po 30 testów... teraz mam odpowiedź.

[Borys]

Tutaj o skrzydłach i ich geometrii (video): SpaceShipTwo 'Feather' Tail System Deployed Prematurely: NTSB

[KonradL]

W ogole jestem zdziwiony, ze "ogon" jest rozkladany tak nisko - sadzilem, ze system ten ma dzialac duzo wyzej, gdzie atmosfera jest juz rzadsza, a sam SS2 wytracil juz sporo predkosci na skutek wznoszenia.

Ale taki przebieg wypadkow chyba lepiej uzasadnia wielkosc i stosunkowo dobry stan szczatkow - w przypadku eksplozji  pewnie nie byloby co zbierac z tak malego i lichego samolociku.

[MarekFloryda]

System podwijania skrzydeł juz raz uratował pilotom życie o ile pamietam - SS2 wpadł w korkociąg i dopiero podwinięcie skrzydeł pozwoliło na wyprowadzenie go. Mozliwe ze tym razem tez było podobnie - piloci stracili kontrole nad pojazdem i w ramach ratowania sie uruchomili mechanizm. Przejście przez mach 1 jest dla wielu samolotów najtrudniejszym momentem. Ciekawe co wyjdzie z tego śledztwa, ale nie zwalajmy jeszcze winy na skrzydła, one były zaprojektowane do podwijania przy takich prędkościach, i pojazd nie powinien był koziołkowac. Jedno co mi do głowy przychodzi to to ze moze nie wolno uruchamiać skrzydeł przy włączonym silniku?

[verex]

Dziś rano czytałem artykuł na wp.pl o tym, że prawdopodobnie to właśnie skrzydło oderwało się od SS2, a silnik pracował prawidłowo. Ciekawe, że wszystkie media od razu zrzucały winę na silnik...

[Borys]

System podwijania skrzydeł juz raz uratował pilotom życie o ile pamietam

Tak, w maju 2011.

- SS2 wpadł w korkociąg i dopiero podwinięcie skrzydeł pozwoliło na wyprowadzenie go. Mozliwe ze tym razem tez było podobnie - piloci stracili kontrole nad pojazdem i w ramach ratowania sie uruchomili mechanizm. Przejście przez mach 1 jest dla wielu samolotów najtrudniejszym momentem. Ciekawe co wyjdzie z tego śledztwa, ale nie zwalajmy jeszcze winy na skrzydła, one były zaprojektowane do podwijania przy takich prędkościach, i pojazd nie powinien był koziołkowac. Jedno co mi do głowy przychodzi to to ze moze nie wolno uruchamiać skrzydeł przy włączonym silniku?

Nie demonizujmy też zawczasu napędu, który co prawda mógł przyczynić się do katastrofy (np. przez nadmierne wibracje) ale z całą pewnością nie wybuchł, nawet po uderzeniu w ziemię (cytując Christophera Harta, zbiornik i silnik są "nietknięte"). Wiele się prawdopodobnie wyjaśni wkrótce po przesłuchaniu drugiego pilota, który jest przytomny.

[verex]

Nie demonizujmy też zawczasu napędu, który co prawda mógł przyczynić się do katastrofy (np. przez nadmierne wibracje) ale z całą pewnością nie wybuchł, nawet po uderzeniu w ziemię (cytując Christophera Harta, zbiornik i silnik są "nietknięte").

I właśnie dlatego uważam, że hybrydy to jest bardzo dobry i bezpieczny napęd. Silnik nie wybuchnie nawet jak spadnie na ziemię, chyba że uszkodzi się zbiornik pod ciśnieniem. 

[kanarkusmaximus]

Jeszcze jedna ciekawostka:

Miles O'Brien ‏@milesobrien 21m21 minutes ago

Unlocking the feathering system on #SpaceShipTwo isn't the same as deploying it. Since pilot didn't do the latter, something else is in play

...czyli jak dobrze kumam, aerodynamiczna konfiguracja SS2 została "odblokowana" ale pojazd nie został przestawiony do tej konfiguracji. A to naprawdę ciekawa sprawa i może oznaczać, że coś "niekonwencjonalnego" się działo podczas tego feralnego lotu.

Czyli SS2 rozkłada swoje skrzydełka (zmiana konfiguracji aerodynamicznej) w przynajmniej dwóch etapach:
- odblokowanie z pozycji "1", tej ze skrzydłami wdzłuż kadłuba
- przełożenie do pozycji "2", tej z tylną częścią SS2 ustawioną pod kątem względem kadłuba pojazdu.

W tym przypadku nie nastąpiło przestawienie do pozycji 2... Dziwne!