United Launch Alliance ha identificado la causa raíz de una falla que destruyó la etapa superior de su cohete Vulcan a fines de marzo. Según el director ejecutivo de la empresa, Tory Bruno, la etapa superior del Centaur V falló debido a una tensión superior a la prevista cerca de la parte superior del tanque de propulsor de hidrógeno líquido y una soldadura ligeramente más débil.

Bruno describió la naturaleza de la falla y los pasos que la compañía está tomando para remediarlo durante una teleconferencia con reporteros espaciales el jueves. Dijo que United Launch Alliance está trabajando para volar el cohete Vulcan de carga pesada en su misión de debut durante el cuarto trimestre de este año.

falla del tanque

La etapa superior Centaur V fue destruida durante las pruebas de presión en el Marshall Space Flight Center en Alabama el 29 de marzo. Bruno dijo que esta era la prueba número 15 en una serie de 45 pruebas para calificar la etapa Centaur para todos los perfiles de misión potenciales. Sin embargo, aproximadamente a la mitad de la prueba, el tanque de hidrógeno comenzó a tener fugas y, en el transcurso de cuatro minutos y medio, la fuga se expandió.

Durante este tiempo, el hidrógeno se filtró en un área confinada del banco de pruebas, un espacio relativamente cerrado. Después de que alcanzó una concentración inflamable y encontró una fuente de ignición, el hidrógeno se incendió. Esto dañó gravemente el banco de pruebas, así como el tanque de hidrógeno y el tanque de oxígeno líquido, cargados con nitrógeno líquido para esta prueba.

Rápidamente, el equipo de investigación de fallas identificó que la fuga se produjo en el domo delantero, o sección superior, del tanque de hidrógeno. Al analizar piezas del tanque usando «fractografía», Bruno dijo que los investigadores pudieron identificar dónde se originó la grieta en el tanque de acero inoxidable, cerca de la parte superior de la cúpula.

Para comprender la naturaleza de la falla, Bruno dijo que la compañía ejecutó un modelo de alta fidelidad de las cargas y tensiones en el domo de hidrógeno en este lugar y descubrió que allí había cargas inesperadamente más altas. Además, el equipo analizó la resistencia de las soldaduras cercanas y descubrió que no eran tan altas como las evaluadas anteriormente.

«Las dos cosas juntas, cargas más altas y una resistencia un poco más baja en la soldadura, son las que causaron que comenzara la fisura», dijo. «La otra cosa que les pediría que apreciaran, dado que estamos siendo completamente transparentes aquí, es que ya llevamos 15 pruebas, lo que es considerablemente más prueba y exposición a muchos más ciclos de presión y mucho, mucho más tiempo con el estructura sentada bajo presión de lo que sucedería en un solo vuelo».

Acciones correctivas

Para abordar la falla, Bruno dijo que la solución es relativamente sencilla. El área cercana a la falla se reforzará con un anillo adicional de acero inoxidable y tiras de metal. Estas acciones correctivas agregarán alrededor de 140 kg a la masa de la etapa superior, que caracterizó como una pérdida insignificante de capacidad de carga útil en un vehículo proyectado para levantar 27 toneladas métricas a la órbita terrestre baja.

La compañía está preparando un nuevo domo con estas correcciones, y este tanque Centaur V se someterá a varias pruebas de presión adicionales para verificar su comportamiento previsto. Además, la etapa superior Centaur V que se iba a utilizar en el vuelo de debut del cohete Vulcan, conocida como la misión Cert-1, ya que es el primero de dos vuelos de certificación para la Fuerza Espacial de EE. UU., se envió desde el sitio de lanzamiento de regreso a la fábrica de la compañía en Decatur, Alabama. Sufrirá modificaciones similares.

Bruno dijo que realizar las pruebas de calificación finales para la anomalía Centaur V y modificar la versión de vuelo del tanque son los dos pasos finales necesarios antes de que Vulcan pueda lanzarse. Dijo que estaba satisfecho con el desempeño de la primera etapa del cohete durante una prueba reciente de «disparo de preparación para el vuelo», cuando los motores BE-4 del cohete se encendieron durante unos segundos.

«Estábamos muy, muy satisfechos con el disparo de preparación para el vuelo», dijo Bruno. «Todo fue fenomenal. Y no hubo, diré, ninguna acción requerida en ninguno de los hardware, ninguno de los procedimientos».

Cronograma

Bruno dijo que anticipa un período de cuatro a seis semanas entre la finalización de las pruebas de calificación y el lanzamiento de Vulcan. Esta misión llevará un módulo de aterrizaje lunar para Astrobotic, así como dos satélites de prueba para la megaconstelación Project Kuiper de Amazon. Además de la preparación del cohete, la fecha de lanzamiento de la misión Astrobotic también estará determinada por las condiciones de iluminación en la Luna para el módulo de aterrizaje, por lo que solo hay unas pocas fechas de lanzamiento aceptables por mes.

El segundo vuelo de Vulcan lanzará la nave espacial Dream Chaser para Sierra Space. CNBC informó esta semana que uno de los dos motores BE-4 destinados a volar en este núcleo Vulcan explotó durante las pruebas de aceptación en junio en las instalaciones de Blue Origin en el oeste de Texas. Bruno dijo que era bastante rutinario que las piezas de cohetes fallaran en esta prueba de aceptación, especialmente en las primeras etapas de desarrollo. Dijo que Blue Origin entiende la causa del problema y tiene motores adicionales en construcción.

Suponiendo que esta segunda misión de certificación ocurra durante el primer trimestre de 2024, United Launch Alliance y la Fuerza Espacial de EE. UU. necesitarían algunos meses para revisar los datos de estos dos primeros lanzamientos. Después de eso, el cohete Vulcan sería certificado para lanzamientos de seguridad nacional. Bruno dijo que la compañía tiene como objetivo el segundo trimestre de 2024 para este lanzamiento inicial de la Fuerza Espacial.

Como suele ser el caso en las misiones espaciales, esa línea de tiempo parece bastante optimista. Pero parece que United Launch Alliance tiene un camino claro para finalmente lanzar su cohete Vulcan y preparar el vehículo para un extenso manifiesto que incluye tanto misiones para el ejército como docenas de vuelos para la constelación Kuiper de Amazon.