Місячний посадковий апарат Peregrine компанії Astrobotic не зміг дістатися Місяця через відмову одного клапана, що призвело до необхідності перепроєктувати клапан і всю рухову систему більшого місяцеходу Griffin компанії.
27 серпня компанія Astrobotic опублікувала звіт спеціальної комісії, яка вивчала політ першої місії Peregrine у січні. Через кілька годин після старту стався витік палива, що завадило космічному апарату здійснити посадку на Місяць. Замість цього апарат протягом 10 днів літав у навколомісячному просторі, а потім повернувся в атмосферу Землі над південною частиною Тихого океану.
Розслідування показало, що витік, найімовірніше, був спричинений несправністю клапана контролю тиску (PCV), що призвело до неконтрольованого витоку гелію в бак окислювача космічного корабля і його розриву. Клапан, позначений як PCV2, працював нормально під час передстартових випробувань, але відмовив після запуску.
За словами Джона Хорака, професора Університету штату Огайо, який очолював комісію, клапан втратив здатність до герметизації через «спричинене вібрацією ослаблення» в різьбових компонентах, що призвело до механічної поломки клапана.
У рамках дослідження інженери взяли запасний клапан PCV і піддали його ударам і вібраціям, подібним до тих, яких зазнає клапан на космічному кораблі. «Потім ми наповнили його гелієм, і після помірної, невеликої кількості циклів клапан дав текти. Витік можна було почути на відстані приблизно чотирьох футів», — сказав він. У звіті зазначається, що швидкість витоку в цих випробуваннях була аналогічна тій, що спостерігалася на космічному кораблі.
Витік клапана стався після кількох поворотів у розробці рухової установки Peregrine. У 2019 році компанія Astrobotic вирішила передати розробку рухової установки на аутсорсинг постачальнику, але після пандемії в нього виникли проблеми з ланцюжком постачання, що змусило Astrobotic на початку 2022 року перенести цю роботу на внутрішній ринок.
Потім у Astrobotic виникли проблеми з оригінальними PCV у цій системі, і в серпні 2022 року було ухвалено рішення про зміну постачальника. У той час як клапан окислювача, PCV2, від нового постачальника пройшов приймальні випробування, аналогічний клапан на лінії для нагнітання тиску в паливному баку, PCV1, дав текти. Astrobotic відремонтувала PCV1 і виявила, що він працює нормально. Потім компанія провела серію екологічних випробувань космічного апарата, включно з вібрацією та акустикою.
Як заявив Шарад Бхаскаран, керівник першої місії Peregrine в Astrobotic, після цих передстартових випробувань у компанії все ще вважали використання PCV2 ризикованим. Але компанія вирішила не проводити попереджувальний ремонт PCV2, оскільки цей клапан не протікав, а також тому, що його розташування в космічному кораблі було набагато більш важкодоступним. «Щоб дістатися до нього для ремонту або заміни, потрібні були б великі хірургічні операції на космічному кораблі», — сказав він, і в цьому разі щойно завершені екологічні випробування виявилися б недійсними. «Це, а також ризик завдати шкоди, якби ми дезінтегрували і зібрали космічний корабель, привело нас до висновку, що найкраще перейти до наступного етапу програми і не замінювати PCV2».
Хорак сказав, що комісія не засудила компанію за це рішення. Я не бачу жодного рішення, ухваленого під час підготовки до запуску, про яке я б сказав: «Я думаю, вам слід було вчинити інакше», — сказав він. «Ці рішення були цілком розумними. Я думаю, що команда ухвалювала дуже правильні рішення».
Уроки, здобуті для Griffin
Тепер Astrobotic включає технічні та інші зміни, на основі досвіду місії Peregrine, у свій більший місячний корабель Griffin, запуск якого заплановано на кінець 2025 року. Стів Кларк, віцепрезидент Astrobotic з наземних і космічних апаратів, сказав, що компанія працює з постачальником клапана над зміною конструкції клапана. Назву постачальника не називають.
У руховій установці Griffin також буде встановлений регулятор для контролю потоку гелію, використовуваного для нагнітання тиску в баку, а також резервні запірні клапани на випадок несправності перепроєктованих PCV. «Якщо ми побачимо такий самий механізм відмови клапанів контролю тиску, то клапан засувки буде також контролювати потік у баки окислювача і палива», — сказав він.
Astrobotic також впроваджує інші коригувальні та профілактичні рішення, які були прийняті за результатами місії Peregrine. Крім проблеми з клапаном, на модулі Peregrine сталося 24 аномалії в польоті, вісім із яких було визнано «критично важливими», але їх усунули. Бхаскаран зазначив, що серед цих проблем були проблеми з льотним програмним забезпеченням, системами наведення, навігації та управління, а також одна проблема з мережею NASA Deep Space Network, яка використовувалася для зв'язку з Peregrine.
«Вони були вирішені в режимі реального часу командою управління польотом», — сказав він. «Усі уроки, витягнуті з них, були використані і в GM1». GM1 — це позначення першої місії Griffin.
Ця місія мала доставити марсохід NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) до південної полярної області Місяця, але в липні NASA оголосило про відмову від програми VIPER через перевищення витрат і порушення графіка, незважаючи на те, що марсохід уже зібрано, і він проходить екологічні випробування. NASA зберігає замовлення на комерційні послуги з доставки місячного корисного навантаження (CLPS), яке воно надало компанії Astrobotic для цієї місії, і планує замінити VIPER іншими корисними навантаженнями або баластом.
Джон Торнтон, виконавчий директор Astrobotic, сказав під час телефонної розмови, що на GM1 зараз заплановано кілька невеликих корисних навантажень, включно з маленьким місяцеходом, розробленим компанією, а також отриманими від NASA, ESA і нерозкритого замовника.
«У нас були десятки розмов із людьми, які хочуть політати на Griffin», — сказав він. «Тепер, коли у нас є додаткова вантажопідйомність, ми ведемо переговори з багатьма сторонами».
Він та інші керівники компанії заявили, що з оптимізмом дивляться на перспективи успішної посадки Griffin, незважаючи на те, що Peregrine навіть не спробував приземлитися. Місія Peregrine дала змогу компанії отримати досвід польотів багатьох підсистем, які будуть використовуватися на Griffin. Місія також дала співробітникам компанії досвід управління космічним кораблем і роботи з аномаліями. «Я думаю, що ми були дуже, дуже близькі до цього з «Сапсаном», — сказав Торнтон. «Я впевнений, що Griffin досягне потрібного балансу, і ми зможемо приземлитися».
