阀门故障|美国游隼月球着陆器故障处理过程更新

公众号新闻

2024-01-11 13:01

北京时间2024年1月9日，美国Astrobotic公司游隼月球着陆器因为阀门故障，导致推进剂泄漏，无法完成着陆月球的目标。

推进系统介绍

游隼着陆器的推进系统由Frontier公司制造，包含5台主发动机和12台姿控发动机，采用双组元推进剂MON-25/MMH。

燃料贮箱和氧化剂贮箱分布在着陆器周围，中间为气瓶，存放高压氦气。

游隼的主发动机位于锥体内。单台发动机推力为667 N，采用脉冲方式实现变推力。

12台姿控发动机3台为一组，放置在着陆器周围，实现六个自由度的控制，保持着陆器方向。每台姿控发动机推力为 45 N。

故障处理过程

Astrobotic公司官方多次发布故障处理进展，如下：

更新#1

在与ULA的火神火箭分离后，游隼月球着陆器开始通过 NASA 深空网络接收遥测数据。着陆器的航空电子系统，包括主要命令和数据处理单元，以及热控制器、推进控制器和功率控制器，均按预期启动并运行。

原计划是，第一个命令将启动姿控发动机，将太阳能电池板指向太阳，开始充电。但实际上发生了异常情况，着陆器无法稳定地指向太阳。

事发后，任务团队实时响应，并获取和分析相关数据。

更新#2

经过数据分析，太阳指向不稳定的可能原因是推进系统异常，如果证实属实，将威胁航天器在月球上软着陆的能力。这时航天器电池的电量不足。任务团队赶在通信中断前，开发并执行了一项临时机动，将太阳能电池板重新指向太阳。这次机动后不久，航天器就进入了通讯中断期。

更新#3

过了一段时间，任务团队与着陆器重新建立通信。临时机动使着陆器充电成功。任务异常委员会继续评估数据，并处理故障根源——推进系统故障。

更新#4

推进系统内的故障导致了推进剂严重泄漏。任务团队正在努力降低损失。但当前情况下，他们优先考虑最大限度地执行科学任务、获取数据。并且正在评估可行的替代任务方案。

更新#5

之后任务团队收到了游隼号在太空中发出的第一张图像。隔热多层（MLI）外形翻起，挡住了摄像头视线。暗示导致推进剂泄漏的原因也可能同时破坏了隔热多层。这与推进系统异常的遥测数据一致。

更新#6

推进剂持续泄漏，为了防止着陆器失控翻滚，航天器的姿控发动机工作时间远远超出预期。如果姿控发动机不出故障的话，根据目前的推进剂消耗速度，任务团队认为航天器太阳能电池阵可以持续大约40个小时稳定地指向太阳。

目前，任务团队的目标是让游隼尽可能接近月球，防止其无法对准太阳使电量耗尽。

更新#7

游隼号已运行约 32 小时。

一夜之间，任务团队又遇到了另一个航天器指向问题。航天器开始倾斜远离太阳，太阳能发电量减少。该团队更新了控制算法，解决了此问题。电池已充满电。

鉴于推进剂泄漏，月球软着陆是不可能的。只能用剩余推进剂来维持约40小时的太空飞行。该团队继续努力寻找延长着陆器使用寿命的方法，开展有效载荷和航天器测试和检查，接收数据，并验证与Astrobotic公司下一次月球着陆器任务“格里芬”相关的组件和软件的在轨操作。

更新#8

Astrobotic 目前关于游隼着陆器推进系统异常的原因假设是：高压氦气和氧化剂贮箱之间的阀门在推进系统初始化启动后未能重新关闭。这导致高压氦气持续涌出，使氧化剂贮箱中的压力超过贮箱耐压极限，导致贮箱破裂。虽然这是一个推测，但任务完成后，由行业专家组成的正式审查委员将制作一份完整的分析报告。他们正在从着陆器下载所有可用数据，支持此评估。

没有迹象表明游隼的推进系统故障是由于ULA 的火神-半人马座火箭发射导致的。

更新#9

游隼月球着陆器传来一张照片，如下图所示。

拍摄这张照片的相机位于游隼号有效载荷甲板的底部。图片中心左侧是多层绝缘覆盖的 DHL MoonBox 有效载荷，其中包含地球人类的数十万条消息。在 MoonBox 的右侧和照片底部中心附近可以看到宝矿力水特月梦时间胶囊——这是与 Astrobotic 签订合同的第一个有效载荷，包含世界各地儿童的信息。图像右下角显示了游隼号的着陆腿之一，被与运载火箭连接的电接口遮挡。