Проклятие гелия: Peregrin не долетел до Луны тоже из-за утечки газа
С того момента, как американский посадочный аппарат Peregrine («Сапсан») попытался взять Луну штурмом, но не сделал этого и сгорел в атмосфере Земли, прошло около семи месяцев. После бесславной «кончины» зонда сотрудники компании-разработчика Astrobotic опубликовали результаты расследования причин произошедшего и привлекли к работе целых 34 эксперта. Судя по всему, совершить посадку на Луну «Сапсану» помешал клапан, регулирующий давление гелия в двигательной установке.
Запуск аппарата Peregrine с помощью ракеты Vulcan Centaur 8 января в сторону Луны прошел успешно. Однако спустя несколько часов Astrobotic заявила, что ее разработка не сможет добраться до пункта назначения из-за утечки гелия, которая помешала выстроить ориентацию «Сапсана» и провести необходимые коррекции траектории. В результате полет посадочного аппарата до орбиты Луны и обратно продлился 10 дней и 8 часов, а затем он сгорел в атмосфере Земли.
По итогам расследования, результаты которого были обнародованы 27 августа, стало известно, что утечка произошла из-за неисправности клапана регулирования давления газа наддува. В результате этого гелий неконтролируемо поступал в бак с окислителем и повредил его. Во время предстартовых испытаний клапан работал нормально, но вышел из строя после запуска, вероятно, потеряв герметичность из-за вибрации ракеты в полете.
«Если хорошенько встряхнуть клапан, можно добиться изменений в конфигурации его механики, из-за чего герметичность будет нарушена. Это практически ничем не отличается от того, когда образуется течь из вашей кухонной раковины», — объяснил Джон Хорак, возглавлявший группу по расследованию и наблюдательный совет.
Чтобы выяснить причину утечки гелия, инженеры протестировали запасной клапан, аналогичный установленному на «Сапсане», подвергнув его воздействию ударов и вибрации — то есть условиям, подобным тем, которые испытывает устройство в космосе. «Затем мы подали в него гелий, и после небольшого количества циклов клапан дал течь», — добавил Хорак. В отчете отмечается, что частота утечек в ходе этих испытаний была аналогична той, которая наблюдалась на Peregrine.
Вероятно, проблемы с клапаном могли возникнуть на одном из этапов разработки двигательной установки лунного аппарата. В 2019 году Astrobotic доверила этот вопрос компании-исполнителю в рамках аутсорсинга, но последняя столкнулась с трудностями на фоне пандемии коронавируса. В итоге Astrobotic пришлось взять эту работу на себя, но довольно скоро у нее возникли проблемы с оригинальными клапанами системе наддува.
В августе 2022 года компания решила сменить поставщика, который разработал клапан для бака окислителя. Он успешно прошел приемо-сдаточные испытания, в то время как аналогичный клапан в баке горючего, напротив, дал течь. Astrobotic удалось его отремонтировать, интегрировать в аппарат и провести совместные вибрационные и акустические испытания. С клапаном бака окислителя компания не проводила никаких профилактических ремонтов — во-первых, он не протекал, во-вторых, до него не так-то просто было добраться.
«Чтобы получить к нему доступ для проведения ремонта или замены, потребовалось бы обширного «вскрытия» космического аппарата, — объяснил Хорак, добавив, что после такой операции нужно было бы снова проводить виброакустические и вакуумные испытания. — Наряду с риском нанесения некоторого ущерба в случае демонтажа и повторной сборки космического аппарата, это привело нас к выводу, что лучше всего перейти к следующему этапу программы, а не заменять клапан бакая окислителя PCV2».
Наблюдательный совет не стал винить Astrobotic в этом решении. Тем не менее компания хочет сделать работу над ошибками, чтобы не допустить подобных оплошностей при работе над более крупным посадочным аппаратом Griffin. Его запуск запланирован на конец 2025 года, и сейчас Astrobotic работает над изменением конструкции клапана вместе с другой компанией (ее название не раскрывается). Кроме того, двигательная установка Griffin будет оснащена регулятором для управления потоком гелия и резервными запорными клапанами на случай выхода из строя клапана наддува баков.
Посадочная платформа Griffin, аналогичная по массе с аппаратом Peregrine, должна будет совершить посадку в районе Южного полюса Луны. Изначально предполагалось, что она доставит на своем борту луноход VIPER, который бы изучил области постоянного затенения в кратерах. Однако не так давно стало известно, что NASA решило отказаться от ровера, хотя он был уже почти готов. Сейчас Astrobotic активно ищет замену этой полезной нагрузке.
