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Mar 24, 2024

Vulcan의 상부 스테이지는 더 높은 응력과 약한 용접으로 인해 실패했습니다.

Eric Berger - 2023년 7월 13일 오후 6시 32분(UTC) United Launch Alliance는 3월 말 Vulcan 로켓의 상부 단계를 파괴한 고장의 근본 원인을 확인했습니다. 회사의 말에 따르면

에릭 버거 - 2023년 7월 13일 오후 6시 32분(UTC)

United Launch Alliance는 3월 말 Vulcan 로켓의 상부 단계를 파괴한 실패의 근본 원인을 확인했습니다. 회사의 CEO인 Tory Bruno에 따르면 Centaur V 상부 스테이지는 액체수소 추진제 탱크 상단 근처의 예상보다 높은 응력과 약간 약한 용접으로 인해 실패했습니다.

브루노는 목요일 우주 기자들과의 원격 회의에서 실패의 성격과 회사가 이를 해결하기 위해 취하고 있는 조치를 설명했습니다. 그는 United Launch Alliance가 올해 4분기에 첫 임무를 수행하기 위해 무거운 리프트 Vulcan 로켓을 비행하기 위해 노력하고 있다고 말했습니다.

Centaur V 상단 스테이지는 3월 29일 앨라배마주 마샬 우주 비행 센터에서 압력 테스트를 하는 동안 파괴되었습니다. Bruno는 이것이 모든 잠재적 임무 프로필에 대해 Centaur 스테이지의 자격을 부여하기 위한 일련의 45개 테스트 중 15번째 테스트라고 말했습니다. 그러나 테스트 중간쯤에 수소탱크에서 누출이 시작되었고, 4분 30초가 지나면서 누출이 확대되었습니다.

이 기간 동안 상대적으로 밀폐된 공간인 시험대의 제한된 공간으로 수소가 누출되었습니다. 가연성 농도에 도달하고 발화원을 찾은 후 수소에 불이 붙었습니다. 이로 인해 테스트 스탠드는 물론, 이번 테스트에 사용된 액체질소가 담긴 수소탱크와 액체산소탱크도 심각한 손상을 입었습니다.

고장 조사팀은 매우 빠르게 수소 탱크의 전방 돔, 즉 상단 부분에서 누출이 발생했음을 확인했습니다. Bruno는 조사관들이 "파괴 분석"을 사용하여 탱크 조각을 분석하여 돔 상단 근처에서 스테인리스 스틸 탱크의 균열이 발생한 위치를 정확히 찾아낼 수 있었다고 말했습니다.

고장의 성격을 이해하기 위해 Bruno는 회사가 이 위치의 수소 돔에 대한 하중과 응력에 대한 충실도가 높은 모델을 실행한 결과 그곳에서 예기치 않게 더 높은 하중이 있음을 발견했다고 말했습니다. 또한 팀은 인근 용접 강도를 분석한 결과 이전에 평가한 것만큼 높지 않다는 사실을 발견했습니다.

"용접의 더 높은 하중과 다소 낮은 강도라는 두 가지가 함께 균열이 시작된 원인입니다."라고 그는 말했습니다. "우리가 완전히 투명하게 공개하고 있기 때문에 제가 여러분께 감사드리고 싶은 또 다른 점은 우리가 이미 15번의 테스트를 진행했다는 것입니다. 이는 훨씬 더 많은 테스트와 더 많은 압력 주기에 대한 노출이며, 훨씬 더 많은 시간을 단일 비행에서 일어날 수 있는 것보다 더 큰 압력을 받고 있는 구조입니다."

이 실패를 해결하기 위한 해결책은 상대적으로 간단하다고 Bruno는 말했습니다. 고장난 부분은 추가로 스테인리스 스틸 링과 금속 스트립으로 강화됩니다. 이러한 시정 조치로 인해 상부 스테이지의 질량이 약 140kg 증가하게 되며, 이는 27미터톤을 지구 저궤도까지 들어올릴 것으로 예상되는 차량의 탑재량 용량이 미미한 손실로 특징지어집니다.

회사는 이러한 수정 사항을 적용하여 새로운 돔을 준비하고 있으며 이 Centaur V 탱크는 예상 동작을 확인하기 위해 몇 가지 추가 압력 테스트를 거칠 예정입니다. 또한 미 우주군에 대한 두 번의 인증 비행 중 첫 번째 비행이므로 Cert-1 임무로 알려진 Vulcan 로켓의 데뷔 비행에 사용되었던 Centaur V 상단 스테이지가 다음과 같이 배송되었습니다. 발사 장소는 앨라배마 주 디케이터에 있는 회사 공장으로 돌아갑니다. 비슷한 수정을 거칩니다.

Bruno는 Centaur V 이상 현상에 대한 최종 인증 테스트를 수행하고 탱크의 비행 버전을 수정하는 것이 Vulcan을 출시하기 전에 필요한 마지막 두 단계라고 말했습니다. 그는 최근 "비행 준비 발사" 테스트 중 로켓의 BE-4 엔진이 몇 초 동안 점화된 로켓의 1단계 성능에 만족한다고 말했습니다.

브루노는 "우리는 비행 준비 사격에 정말 정말 기뻤다"고 말했다. "모든 것이 경이로웠습니다. 그리고 하드웨어나 절차에 필요한 조치가 전혀 없었습니다."