Autor: TH Anand RaoStarszy pracownik naukowy, Centrum Studiów nad Siłami Powietrznymi

Słowa kluczowe: Nieudane starty, Przypadkowy start, Załoga ISS, iSpace

Ostatnie kilka tygodni było nieco trudne dla lotów kosmicznych, rakiety i statki kosmiczne cierpiały na niepowodzenia. W czerwcu i lipcu 2024 r. doszło do nieoczekiwanych awarii w działalności kosmicznej, w tym niektórych z udziałem uznanych graczy na tej arenie, co splamiło ich historię bezpieczeństwa w lotach kosmicznych. Na przestrzeni lat awarie systemów kosmicznych były łagodzone dzięki automatyzacji procedur i zdalnemu monitorowaniu stanu systemu. Jednak szybki wzrost aktywności kosmicznej, który zaobserwowano w ostatnich latach, mógł mieć pewien wpływ na zdolność operatorów kosmicznych do podejmowania ryzyka. Poniżej przedstawiono krótką narrację każdego incydentu:

(a) Przypadkowy start chińskiej rakiety 30 czerwca 2024 r. można nazwać wypadkiem, a nie porażką. Przypadkowy start miał miejsce podczas statycznego testu ogniowego pierwszego stopnia Tianlong-3 z wyrzutni. Rakieta ta należała do prywatnej chińskiej firmy o nazwie Space Pioneer, znanej również jako Tianbing Technology, i miała zostać wystrzelona w kosmos w nadchodzących tygodniach. Prawdopodobną przyczyną jest awaria konstrukcyjna połączenia między korpusem rakiety a stanowiskiem testowym, zwanym również punktem kotwiczenia, powodująca start rakiety. Komputer pokładowy automatycznie się wyłączył, a rakieta spadła w głęboką górę bardzo blisko stanowiska testowego. Nie zgłoszono żadnych ofiar.[1][2]

(b) Kolejna awaria startu z Chin miała miejsce 10 lipca 2024 r. Siódmy start rakiety Hyperbola-1 chińskiej firmy iSpace nie osiągnął orbity. Pierwszy, drugi i trzeci stopień rakiety działały normalnie, ale czwarty stopień działał nieprawidłowo, co doprowadziło do niepowodzenia misji startowej. W związku z tą awarią wskaźnik powodzenia startów iSpace spadł poniżej 50 procent.

(c) Start Ariane-6 9 lipca 2024 r. przebiegał zgodnie z planem, aż do momentu, gdy drobna przeszkoda pod koniec lotu spowodowała nieukończoną misję. Zaplanowano deorbitację, aby umieścić rakietę na trajektorii, która miałaby się spalić nad południowym Pacyfikiem. Kontrolowany powrót w celu spalenia miał być demonstracją zaangażowania Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) w politykę „zerowych śmieci”. Ostatecznie deorbitacji nie udało się zainicjować, ponieważ pomocniczy zespół napędowy (APU), który spręża zbiorniki ciekłego tlenu i wodoru, uległ awarii, uniemożliwiając ponowne zapłony. Chociaż misja zakończyła się sukcesem w postaci umieszczenia satelitów na orbicie, ujawniła ona awarię silnika rakietowego.[3] Ariane należy do najbardziej niezawodnych dostawców usług startowych na światowym rynku transportu kosmicznego.

(d) Najbardziej niezawodna rakieta SpaceX, Falcon 9, doznała katastrofalnej i nieoczekiwanej awarii po starcie 11 lipca 2024 r. Niedługo po starcie drugi stopień rakiety nie zapalił się i nie mogła osiągnąć zaplanowanej orbity. 20 satelitów Starlink na pokładzie pozostało na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) poniżej pożądanej wysokości, co nie jest zrównoważoną orbitą. Incydent spowodował nie tylko utratę 20 satelitów Starlink, ale także uziemienie rakiety Falcon 9 w celu przeprowadzenia dalszych dochodzeń. Rakieta Falcon miała przewieźć moduł ładunkowy Cygnus na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), a później przewieźć zastępczą załogę na ISS, ale oba te działania zostały opóźnione.[4]

(e) Boeing Starliner, którym leciało dwóch astronautów, w tym Sunita Williams, na początku czerwca tego roku doznał awarii, która została wykryta po dokowaniu statku kosmicznego do ISS. Dwóch astronautów utknęło na ISS bez dostępnego statku zastępczego, co wydłuża ich planowany czas pobytu na ISS na czas nieokreślony. Zgłoszono, że pięć silników kapsuły załogi uległo awarii podczas zbliżania się do ISS 6 czerwca 2024 r., jednak dokowanie przebiegło bezpiecznie.[5]

Wydarzenia te zwróciły uwagę na niepewność, jaka istnieje w lotach kosmicznych, pomimo postępu technologicznego i udoskonalenia procedur i sprzętu. Zmiennych jest zbyt wiele, a zachowania sprzętu w warunkach mikrograwitacji nie można przewidzieć z całą pewnością, mimo że przed montażem i startem przeprowadzane są obszerne testy i symulacje. Mogą zdarzyć się awarie i trzeba być przygotowanym na mechanizmy i ćwiczenia, aby sobie z nimi poradzić, niezależnie od tego, czy wynikają z awarii technicznej, czy błędu ludzkiego. Zaawansowane modelowanie komputerowe i dziesięciolecia doświadczenia w wysyłaniu rakiet w kosmos dały projektantom systemów kosmicznych znacznie lepsze wyobrażenie o tym, czego się spodziewać. Jednak niewiadome nadal istnieją, a zachowanie nowego systemu w kosmosie pozostaje hipotetyczne aż do pierwszego startu.[6]

Statystycznie rzecz biorąc, wskaźniki awaryjności na przestrzeni dekad były w miarę stałe. Chociaż można się spodziewać, że awaria nowych systemów będzie wyższa i wyniesie około 30 procent, to po dziesiątym starcie ustabilizuje się na poziomie około 5-6 procent. Historyczny wskaźnik awaryjności startów misji załogowych jest znacznie niższy i wynosi około 2 procent, a tylko około 1 procent wiąże się z całkowitą awarią.[7] Mogą istnieć podobieństwa środowiskowe prowadzące do porównania wskaźników wypadków lotniczych i wskaźników awarii w kosmosie, jednak porównanie tych dwóch może nie być sprawiedliwe, ponieważ ilość aktywności lotniczej w powietrzu jest znacznie wyższa niż obecna aktywność w kosmosie. Dane statystyczne zarejestrowane przez dawną stronę internetową www.spacelaunchreport.com przedstawiają następujący raport o awariach startów:[8]

Statystyczny rejestr nieudanych startów w misjach kosmicznych

Źródło: Tabela według autora

Misja Gaganyaan, wspólny projekt Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych (ISRO) i Indyjskich Sił Powietrznych (IAF), ma na celu szybkie umieszczenie indyjskich astronautów na orbicie. Gdy ludzie biorą udział w starcie kosmicznym, konieczne są dodatkowe środki ostrożności i kontrole, aby zapewnić bezpieczeństwo załogi. ISRO starannie opracowało sekwencję działań, aby uwzględnić dwa starty bezzałogowe przed faktyczną załogową misją kosmiczną. Wszelkie zauważone wady lub błędy w misji bezzałogowej będą wymagały dodatkowej misji bezzałogowej, aby upewnić się, że problem zostanie rozwiązany. Dzięki takiemu podejściu szanse na niepowodzenie misji załogowej zostaną zminimalizowane. Pomimo wszelkich środków ostrożności ISRO i IAF muszą być przygotowane na nieprzewidziane okoliczności, a wszystkie możliwe sytuacje muszą zostać dokładnie przećwiczone.

Kultura wojskowa wymaga, aby wszystko poszło dobrze za pierwszym razem. Jednak w kosmosie nie zawsze jest możliwe wykonanie idealnej misji, pomimo postępu technologicznego. Roztropność wymaga, aby oczekiwać najlepszego możliwego wyniku, ale być przygotowanym na najgorszy scenariusz. W latach 60. zarówno amerykański program kosmiczny, jak i program kosmiczny Związku Radzieckiego przeszły przez proces prób i błędów, wielokrotnie próbując wylądować na Księżycu, ale im się nie udało. Wyciągnęli wnioski z każdej próby i włączyli je do swoich działań. Misje kosmiczne powinny wyjść silniejsze, gdy coś pójdzie nie tak. Pierwsze misje na Księżyc zakończyły się niepowodzeniem, w tym lądowanie na Chandrayaan w Indiach, ale dostarczyły lekcji, jak osiągnąć sukces w kolejnych misjach. Epicki dialog „Porażka nie wchodzi w grę”, wygłoszony przez aktora Eda Harrisa w roli legendarnego dyrektora operacji lotniczych NASA Gene’a Kranza w filmie „Apollo 13” z 1995 r.,[9] brzmi przekonująco tylko w filmach. W badaniach i rozwoju porażka jest rzeczywiście możliwością, którą należy uwzględnić w planowaniu. Należy ją postrzegać jako konieczny cel nauki na drodze do sukcesu.

******

KLIKNIJ, ABY ZOBACZYĆ PDF

Notatki

[1] „Chińska rakieta rozbija się po „przypadkowym” wystrzeleniu”, BBC1 lipca 2024 r., dostęp 18 lipca 2024 r.

[2] Michael Wall, „Niezbyt statyczny ogień: prywatna chińska rakieta przypadkowo wystrzelona podczas testu”, Space.com02 lipca 2024, at Dostęp 18 lipca 2024

[3] Jeff Foust, „When a workhorse falters”, The Space Review, 15 lipca 2024 r., dostęp 18 lipca 2024 r.

[4] Tamże.

[5] David Propper, „Astronauci uwięzieni w kosmosie z powodu problemów ze Starlinerem są pewni, że Boeing bezpiecznie dowiezie ich do domu”, Nowy Jork Post10 lipca 2024 r., dostęp 20 lipca 2024 r.

[6] Stephen Dowling, „Jakie są szanse na udany start w kosmos?” wiadomości BBC19 maja 2023 r., dostęp 18 lipca 2023 r.

[7] Tamże

[8] Radu Weiss, „Jaki jest współczynnik sukcesu/porażki rakiet kosmicznych?”, Stack Exchange: Eksploracja kosmosu, dostęp 21 lipca 2024 r.

[9] „W kosmosie porażka jest opcją — często jedyną” Natura9 maja 2023 r., dostęp 21 lipca 2024 r.