Es ist fast sieben Monate her, seit Peregrine, die silberne Raumsonde, die zum Mond gestartet war, über dem Pazifischen Ozean verglühte.
Die Mission war ein bedauerlicher (und größtenteils langanhaltender) Misserfolg. Nach ihrem Start am 8. Januar schien die Raumsonde Peregrine mehr als eine Woche lang durch den Weltraum zu wandern, ohne weit zu kommen, kehrte dann schließlich zur Erde zurück und landete in Teilen auf unserem Planeten. Darüber hinaus war diese Saga besonders spannend, weil Peregrine so wichtig war. Es war die erste vertraglich vereinbarte Mission im Rahmen des Commercial Lunar Payload Program der NASA, das Raumschiff, das für den Jungfernflug der Vulcan Centaur-Rakete ausgewählt wurde, und führte Experimente, technische Arbeiten und Demonstrationen durch. Bitcoin Ihre letzte Ruhestätte sollten sie auf dem Mond finden.
Seit Peregrine am 18. Januar gesunken ist, haben die Designer des Rovers bei Astrobotic Technology an seiner Autopsie gearbeitet und 34 Experten aus Regierung, Industrie und internen Experten mit dieser Aufgabe beauftragt. Am Dienstag (27. August) gaben sie endlich die Ergebnisse bekannt. Kurz gesagt scheint es, dass die Raumsonde Peregrine ein defektes Helium-Druckregelventil hatte. Es heißt PCV2.
Laut von Astrobotic veröffentlichten Berichten nach der Mission ein Berichtlitt das PCV2-Ventil unter einem sogenannten „Verlust der Dichtfähigkeit“, der wahrscheinlich auf (seien Sie darauf vorbereitet) „mechanischen Fehler zurückzuführen ist, der durch vibrationsbedingte Entspannung zwischen den Innengewindekomponenten des Ventils verursacht wurde“.
„Denken Sie an eine Schraube, eine Unterlegscheibe und eine Gewindekomponente. Wenn Sie sie ausreichend schütteln, können Sie eine mechanische Konfiguration erhalten, die das Schließen des Ventils verhindert“, sagte John Horak, Vorsitzender des Untersuchungsteams und des Überprüfungsausschusses der Mission, gegenüber Reportern Dienstag (27. August).
Dies hatte schwerwiegende Folgen – die Tatsache, dass das PCV2 seine Fähigkeit zum Versiegeln verlor, bedeutete, dass das, was es versiegeln sollte, nicht richtig versiegelt war. Im Wesentlichen kontrollierte PCV2 (und sein Gegenstück PCV1) den Fluss von gasförmigem Helium zwischen verschiedenen Tanks. PCV1 kümmerte sich um den Fluss zwischen dem Drucktank und den Kraftstofftanks, während PCV2 für den Fluss zwischen dem Drucktank und den Oxidationsmitteltanks verantwortlich war. Da PCV2 nicht funktionierte, konnte es den ihm zugewiesenen Heliumfluss nicht richtig regulieren.
„Es ist nicht viel anders, als wenn Wasser in die Küchenspüle tropft“, sagt Horak. „Das Wasser fließt durch den Stopfen und kommt auf der anderen Seite wieder heraus, aber in diesem Fall besteht das Wasser aus Helium und steht unter hohem Druck, sodass es viel schwieriger einzudämmen ist.“
Bezogen auf: Der Ausfall des Mondlanders Peregrine wird das ehrgeizige kommerzielle Monderkundungsprogramm der NASA nicht stoppen
Es ist erwähnenswert, dass im Astrobotic-Bericht festgestellt wird, dass PCV2 ein bekanntes Risiko für Peregrine darstellt. Erstens wechselte das Unternehmen im August 2022 während des Baus des Fahrzeugs den PCV-Lieferanten – eine Änderung, die stattfand, weil die ursprünglichen PCV-Komponenten, die zur Steuerung des Heliumdrucks in den Kraftstoff- und Oxidationsmitteltanks verwendet wurden, „wiederholt ausfielen“. Nach diesem Wechsel und nach der Installation der PCVs des neuen Lieferanten kam es jedoch auch beim neuen PCV1 während der Tests zu Undichtigkeiten.
Das Team konnte das PCV1-Problem sehr schnell beheben, da sich PCV1 in einem leicht zugänglichen Bereich des Raumfahrzeugs befand – PCV2 wurde jedoch nicht zweimal überprüft. Dies liegt zum Teil daran, dass es während der Tests nicht versagt hat, und zum Teil daran, dass es sich tief im Fahrzeug befand. „Reparaturen oder der Austausch hätten umfangreiche chirurgische Eingriffe an der Raumsonde erfordert, um wichtige Elemente – große Elemente – aus der Raumsonde zu entfernen, was die gerade abgeschlossenen Abnahmetests zunichte gemacht hätte“, sagte Sharad Bhaskaran, Missionsmanager von Peregrine, während der Konferenz . „Das sind sehr zeitaufwändige und teure Tests.“
„Dies, gepaart mit dem Risiko, Schäden zu verursachen, wenn wir das Raumschiff zerlegen und wieder zusammenbauen, führte uns zu dem Schluss, dass es besser ist, mit der nächsten Phase des Programms fortzufahren, anstatt PCV2 zu ersetzen, und mit dem Flug fortzufahren“, fügte Bhaskaran hinzu .
Spiel für Spiel
Um insgesamt zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen, verwendete das Team ein zusätzliches Ventil, um PCV2 in einer kontrollierten Umgebung zu modellieren, und zwang dieses Ventil dann dazu, Bedingungen zu unterziehen, die denen ähnelten, denen PCV2 während seiner Reise im Weltraum ausgesetzt war. Beispielsweise war die PCV2-Version am Boden Druckstößen, Vibrationen und Zyklen ausgesetzt. Das Team maß dann, welche Art von Lecks das invertierte Modell verursachen würde – und tatsächlich entsprach die von ihnen ermittelte Leckrate „ungefähr der von Peregrine gemeldeten Rate“.
„Nach einer kleinen, moderaten Anzahl von Zyklen begann das Ventil undicht zu werden, und das Geräusch des Lecks war aus einer Entfernung von etwa einem Meter zu hören“, sagte Horak.
Darüber hinaus heißt es in dem Bericht: „Bei der anschließenden Demontage des Ventils zeigte sich, dass sich die Gewindeverbindung im Ventil gelöst hatte und der primäre Montagering des Ventils entlang der Dichtfläche beschädigt war.“
Diese Schlussfolgerung ermöglichte es dem Überprüfungsausschuss auch, eine Art detaillierte Darstellung des kurzen Lebens von Peregrine zu erstellen.
Im Bericht heißt es, dass nach dem Start alles großartig aussah. Nach der Trennung schien alles noch gut zu sein. Das Problem scheint insbesondere nach der Ausführung von PCV1 und PCV2 aufzutreten. Der PCV1 ging zuerst aus und funktionierte einwandfrei, dann funktionierte er nicht mehr wie geplant. Allerdings zeigte PCV2 beim Herunterfahren Anzeichen eines Fehlers.
„Die Telemetrie zeigte einen kontinuierlichen und unkontrollierten Druckanstieg in den Oxidationstanks unterhalb von PCV2 sowie einen Druckabfall im Heliumtank“, heißt es in dem Bericht.
Weniger als 90 Sekunden später erreichte das Fahrzeug sein Limit. Anschließend passten die Bediener den Kurs des Fahrzeugs wie geplant auf die Sonne an (um die Solarpaneele aufzuladen), erlebten jedoch eine unerwartete Änderung der Fluglage. Der Ausfall des PCV2 führte zum Bruch des Oxidationsmitteltanks und übte ein externes Drehmoment auf das Raumschiff aus. Damals gab es drei erfolglose Versuche, das Problem zu beheben, aber selbst als es versiegelt war, war das PCV2 intern undicht. Zu diesem Zeitpunkt musste das Team auf der Welle reiten.
„Ich denke, die Entscheidungen, die zu jedem Zeitpunkt getroffen wurden, waren fundierte technische Entscheidungen und fundierte Programmierentscheidungen“, sagte Horak. „Wenn Sie mich fragen, was ich mir gewünscht hätte, würde ich mir ein robusteres Ventildesign wünschen.“
Nach etwa zwei Stunden ließ das Leck nach – doch Berggren war bereits verschwunden. Das Team konnte bald ein von einer der Kameras der Raumsonde aufgenommenes Bild wiederherstellen, das einen Teil der hervorstehenden Isolierung zeigte. „Dies lieferte den ersten visuellen Beweis für die Anomalie, indem es eine Verschiebung der MLI-Wärmedecken zeigte, die um das Raumschiff gewickelt waren, und die Hypothese eines Bruchs des Oxidationsmitteltanks stützte“, heißt es in dem Bericht.
Zu diesem Zeitpunkt manövrierten die Bediener den Rover so nah wie möglich an die Sonne, da seine Batterien langsam leer wurden. Dieses Manöver gelang. Also versuchte das Team, den Plan umzusetzen, Peregrine – behindert oder nicht – zum Mond zu transportieren. Doch dieser Plan ging nicht auf, vor allem weil das Raumschiff nach dem Leck schwer zu manövrieren war.
Eine Landung war nicht mehr möglich und die Betreiber suchten nach neuer Hoffnung, indem sie das Raumschiff von allen möglichen Daten bereinigten, um sicherzustellen, dass so etwas nicht noch einmal passieren würde.
„Ich würde sagen, dass unser Missionseinsatzteam auf die harte Tour gelernt hat – nun ja, bei der Arbeit – und jetzt sehr erfahren darin ist, wie man dieses Raumschiff im Mondraum fliegt, also „unter ungewöhnlichen Umständen.“ Er fügte hinzu: „Das Team hat jetzt gute Erfahrungen.“
Es gibt Grund, nach vorne zu blicken.
Das ist nicht das Ende
Das Team plant, den nächsten Mondlander namens Griffin bis Ende 2025 an Bord einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete zu starten und am Südpol des Mondes zu landen. „Wir haben die Zuverlässigkeit des Antriebssystems auf Griffin wirklich verbessert“, sagte Clark und verwies auf Dinge wie größere Tanks und ein längeres Zufuhrsystem, da es sich um einen größeren Lander handelt.
„Wenn dieses Ventil auf die gleiche Weise ausfällt wie bei der ersten Peregrine-Mission, wird es ein Backup-System geben, das das Helium kontrollieren kann“, sagte John Thornton, CEO von Astrobotic, während der Konferenz.
Beispielsweise, erklärte Clark, habe die Gruppe ein Absperrventil hinzugefügt sowie zusätzliche Unterstützung durch einen Helium-Druckregler. „Es unterscheidet sich ein wenig von dem eigentlichen Ventil, das auf Peregrine geflogen ist“, sagte Clark. „Derselbe Hersteller, aber wir haben eng mit ihnen zusammengearbeitet, um die Innenteile neu zu gestalten.“
Obwohl Griffin nicht die Gelegenheit haben wird, als erster kommerzieller Rover auf dem Mond zu landen – der Odysseus-Lander von Intuitive Machines gewann den Titel kurz nach Peregrine – wird er einen wichtigen Punkt im Zeitplan für kommerzielle Mondprojekte insgesamt markieren.
Was Peregrine betrifft? Nun, ein Aspekt dieser Geschichte, den das Team definitiv hervorhebt, ist, dass Peregrine Mission One Teil des Commercial Lunar Payload Services (CLPS)-Programms der NASA war. Der gesamte Zweck von CLPS besteht darin, einen Markt zu schaffen, auf dem Unternehmen Mondlander zu relativ geringeren Kosten bauen können, und dann kann die NASA (und alle anderen) dafür bezahlen, Material in dieses Fahrzeug einzubauen. Alles in allem war Peregrines Budget also nicht so schlecht. Zum Vergleich: Es waren etwa 100 Millionen US-Dollar, was eine riesige Summe ist. eine Menge, Für die Welt der Weltraumforschung ist dieses Projekt jedoch zu bescheiden. Denken Sie an das James-Webb-Weltraumteleskop, ein 10-Milliarden-Dollar-Observatorium, das derzeit auf der Seite der Erde stationiert ist, die niemals der Sonne zugewandt ist.
„Wenn sich das James-Webb-Weltraumteleskop, Gott bewahre, nicht einschaltet, stecken wir wirklich fest“, sagte Jack Burns, emeritierter Professor am Fachbereich Astronomische und Planetenwissenschaften und am Fachbereich Physik der Universität Colorado, Boulder, hat es mir erzählt.
Technisch gesehen bietet das kommerzielle Mondprogramm der NASA eine gewisse Flexibilität. „Die Idee hinter dem CLPS-Programm ist ein schneller Zugang und eine schnelle Bereitstellung von Diensten“, sagte Burns.
„Eines der interessanten Szenarien, die wir betrachten – weil es sich mittlerweile als Raumfahrzeug in diesem Weltraum bewährt hat – ist die Möglichkeit, es als Schlepper oder als alternativen Raumfahrzeugbus zu verwenden“, sagte Thornton. „Es ist voll funktionsfähig. Es ist zehneinhalb Tage lang im Weltraum geflogen; die Avionik funktioniert; die Batterien funktionieren; die Sonnenkollektoren funktionieren; die Kommunikation funktioniert; die Grundlagen, alles funktioniert – bis auf den Ventilausfall.“
„Manchmal fallen Geräte plötzlich aus, und manchmal denke ich, dass Dinge plötzlich ausfallen“, sagte Horak.