Лунный посадочный модуль Peregrine компании Astrobotic не смог добраться до Луны из-за отказа одного клапана, что привело к работе по перепроектированию клапана и всей двигательной системы на более крупном посадочном модуле компании Griffin.

27 августа Astrobotic опубликовала отчет комиссии по расследованию причин аварии, которая изучила полет миссии Peregrine Mission One в январе. Эта миссия столкнулась с утечкой топлива через несколько часов после запуска, что помешало космическому аппарату попытаться совершить посадку на Луну. Космический аппарат вместо этого летал в окололунном пространстве в течение 10 дней, прежде чем войти в атмосферу над южной частью Тихого океана.

Расследование показало, что утечка, скорее всего, произошла из-за неисправности клапана регулирования давления (PCV), что позволило неограниченному потоку гелия-нагнетателя попасть в окислительный бак космического аппарата, разорвав его. Клапан, обозначенный как PCV2, работал нормально во время предстартовых испытаний, но вышел из строя после запуска.

Клапан потерял способность герметизировать из-за «релаксации, вызванной вибрацией», в резьбовых компонентах, что привело к механическому отказу клапана, сказал Джон Хорак, профессор Университета штата Огайо, возглавлявший комиссию по расследованию причин аварии, на брифинге об отчете.

«Если вы достаточно сильно потрясете его, вы можете получить некоторые изменения в механической конфигурации, которые не позволят клапану герметизировать. Это практически не отличается от того, как ваша раковина начинает капать», — сказал он.

В рамках расследования инженеры взяли запасной PCV и подвергли его воздействию ударных и вибрационных нагрузок, подобных тем, которые испытывал клапан на космическом аппарате. «Затем мы подали на него гелий, и после умеренного, небольшого количества циклов клапан протекал. Вы могли слышать, как он течет примерно с расстояния в четыре фута», — сказал он. В отчете отмечалось, что скорости утечки в этих испытаниях были аналогичны тем, которые наблюдались на космическом аппарате.

Утечка клапана произошла после нескольких поворотов в разработке двигательной системы Peregrine. Изначально в 2019 году Astrobotic решила передать разработку системы подачи топлива поставщику, но эта компания столкнулась с проблемами с цепочками поставок после пандемии, что привело к тому, что Astrobotic взяла эту работу на себя в начале 2022 года.

Затем Astrobotic столкнулась с проблемами с оригинальными PCVs в этой системе, и в августе 2022 года она решила перейти к другому поставщику. Хотя окислительный клапан PCV2 от этого нового поставщика прошел приемочные испытания, аналогичный клапан на линии для подачи давления в топливный бак PCV1 испытывал утечки. Astrobotic отремонтировала PCV1 и обнаружила, что он работает нормально. Затем компания провела серию экологических испытаний космического аппарата, включая вибрацию и акустику.

«Мы все еще рассматривали PCV2 как риск» после этих предстартовых испытаний, сказал Шарад Бхаскаран, директор миссии Peregrine Mission One в Astrobotic, из-за ремонта PCV1. Компания решила не проводить никаких профилактических ремонтов PCV2, поскольку этот клапан не протекал, а также потому, что его местоположение в космическом аппарате было гораздо труднеедоступным.

«Чтобы получить к нему доступ для ремонта или замены, потребовалась бы обширная операция на космическом аппарате», — сказал он, и в процессе этого были бы аннулированы только что завершенные экологические испытания. «Это, наряду с риском нанесения какого-либо ущерба, если бы мы демонтировали и собрали космический аппарат, привело нас к выводу, что лучше всего перейти к следующему этапу программы и не заменять PCV2».

Хорак сказал, что комиссия по расследованию причин аварии не обвиняла компанию в этом решении. «Я не вижу никаких решений, принятых в процессе, ведущем к запуску, где я бы сказал: «Эй, я думаю, вы должны были сделать это по-другому», — сказал он. «Эти решения были довольно здравыми. Я думаю, что процесс принятия решений командой был очень хорошим».

Astrobotic внедряет технические и другие изменения из Peregrine в свой более крупный лунный посадочный модуль Griffin, запуск которого намечен на конец 2025 года. Стив Кларк, вице-президент по посадочным модулям и космическим аппаратам в Astrobotic, сказал, что компания работает с поставщиком клапанов, который компания отказалась назвать, над перепроектированием клапана.

В двигательной системе Griffin также будет регулятор для управления потоком гелия, используемого для подачи давления в бак, а также резервные запорные клапаны на случай неисправности перепроектированных PCVs. «Если бы мы наблюдали тот же механизм отказа на клапанах регулирования давления, запорный клапан также был бы способом управления потоком в окислительные и топливные баки», — сказал он.

Astrobotic также внедряет другие корректирующие и профилактические меры, которые возникли в результате миссии Peregrine. Peregrine столкнулся с 24 аномалиями в полете помимо проблемы с клапаном, восемь из которых считались «критическими для миссии», но были устранены. Бхаскаран сказал, что эти проблемы включали проблемы с полетным программным обеспечением и системами наведения, навигации и управления, а также одну с сетью дальней космической связи NASA, используемой для связи с Peregrine.

«Они были решены в реальном времени командой по управлению полетами», — сказал он. «Все эти уроки, извлеченные из них, были внедрены и в GM1». GM1 — это обозначение компании для Griffin Mission One.

Эта миссия должна была доставить марсоход NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) в южную полярную область Луны, но в июле NASA объявило о том, что отменяет VIPER из-за превышения бюджета и сроков, несмотря на то, что марсоход собран и проходит экологические испытания. NASA сохраняет заказ на коммерческие лунные полезные грузы (CLPS), который оно выдало Astrobotic для этой миссии, с планами заменить VIPER другими полезными грузами или балластом.

Джон Торнтон, главный исполнительный директор Astrobotic, сказал в телефонном разговоре, что на GM1 есть несколько небольших полезных грузов, которые все еще будут запускаться, в том числе небольшой CubeRover, разработанный компанией, а также от NASA, ESA и неназванного клиента.

«У нас были десятки разговоров с людьми, которые хотят полететь на Griffin. Некоторые из них более продвинуты, чем другие», — сказал он. «Теперь, когда у нас есть дополнительная грузоподъемность, мы ведем переговоры с несколькими сторонами».

Он и другие руководители компании выразили оптимизм по поводу перспектив успешной посадки Griffin, несмотря на то, что Peregrine даже не попытался совершить посадку. Миссия Peregrine позволила компании получить опыт полетов на многих подсистемах, которые будут использоваться на Griffin. Миссия также дала персоналу компании опыт работы с космическим аппаратом и устранения аномалий.

Торнтон добавил, что подход программы CLPS к работе с новыми компаниями-разработчиками посадочных модулей по ценам, значительно более низким, чем традиционные правительственные миссии, требовал большей готовности к риску. «Мы пытаемся выполнить миссию по цене, которая никогда раньше не была возможна, и поэтому у нас есть решения о том, на чем сосредоточиться и как быстро мы можем добраться до запуска», — сказал он.

«Я думаю, мы подошли очень, очень близко» с Peregrine, — сказал он. «Я очень уверен, что Griffin найдет правильный баланс, и мы совершим эту посадку».