SpaceX宣布查明猎鹰9火箭爆炸原因,因温度过低,液氧变成固态氧,遇碳发生爆炸
今年9月1号,SpaceX的猎鹰9火箭在发射台上进行燃料填充时突发爆炸,事后SpaceX方面一直未查明原因。时隔整整两个月,SpaceX在正式宣布——找到了Falcon 9火箭爆炸的原因。Elon Musk在接受CNBC的一个电话采访中首次对外界透露:问题主要出在温度太低,作为推进剂使用的液态氧变成了固态氧,后者与氧气罐内包含液氦的碳复合材料瓶发生反应,引发爆炸。
Elon Musk 还特别表示,这是SpaceX解决过的最棘手的谜题,结果让他大吃一惊,因为爆炸的原因在整个火箭历史上从未出现。
具体来说,目前 SpaceX 使用的猎鹰9号Full Thrust 火箭燃料组合为“液氧 + RP-1 航空煤油”,Elon Musk表示,之所以采用液氧也是为了压缩存储体积,对于氧气来说,-182.962 °C是氧的沸点,这也是氧气液态与气态的临界点;-218.79 °C是氧的熔点,这是氧气液态与固态的临界点。
因此,为了让氧保持液态,就需要维持一个介于这两个温度之间的环境。但地球上并不存在如此“强劲”的制冷设备,因此SpaceX的做法是用更冷的东西来保温。这也是为什么猎鹰9号内部还带上了液氦。氦的沸点和熔点分别为-268.928 °C、和272.20 °C,氦具备保持氧维持液氧状态的能力,但液氦同样也拥有让氧变成固态的能力。
上面提到,作为推进剂使用的液态氧变成了固态氧,后者与氧气罐内包含液氦的碳复合材料瓶发生反应,引发爆炸。这些装有液氦的材料瓶位于氧气罐的上部,其主要作用是在推进剂冲出罐体时用于填充罐体的剩余空间并为罐体加压。液氦瓶被服碳复合材料,冷凝形成的固态氧遇碳发生燃烧,导致爆炸。
这也应该就是最终原因:液氦控制不到位,让氧气在关键部位变成了固体,最终导致爆炸。
Elon Musk在采访中表示,SpaceX的工程师在德克萨斯州的又复现了一遍当时猎鹰9号火箭的燃料填充过程,发现在相似的情况下的确会再次发生爆炸。
不过虽然爆炸原因终于找到,SpaceX 目前已经承受了很多损失。NASA、国际海事卫星都取消或推迟了原定使用 Falcon 9 的发射任务,本来NASA已经打算在2017年末或2018年的商业乘务计划(Commercial Crew Program)中,使用SpaceX向国际空间站来回运送NASA航天员,现在他们则可能会转向SpaceX 其中一个竞争对手 Orbital ATK。
周五,美国宇航局与航天公司Orbital ATK宣布,Orbital下一次向国际空间站运送物资的任务将使用联合发射同盟(ULA)生产的阿特拉斯-5重型运载火箭,而不是Orbital的Antares火箭。这一调整将能够让美国宇航局在等待SpaceX恢复火箭发射时,额外向空间站运送660磅(约合300公斤)的物资。
但 Elon Musk 和 SpaceX 仍保持乐观态度,并且打算在今年12 月中旬恢复猎鹰9号火箭的发射。与此同时,SpaceX宣称为了防止类似事故再次发生,他们将集中优化燃料填充过程中的氦填充流程。
马斯克并未披露下一次火箭发射将会执行哪项任务,也没有指明SpaceX是在佛罗里达肯尼迪航天中心使用新的发射台发射,还是到加州范登堡空军基地的西海岸发射场进行发射。SpaceX还有大约70项发射任务尚未完成,总价值超过100亿美元。