Super Heavy/Starship (B14/S35) – девятый испытательный полет – Starbase,TX – 27.05.2025 23:38 UTC – авария

[Uriy]

Мне ещё интересно, как рулевые двигатели в полете. Похоже тоже создают колебания. В баках и в магистралях больших диаметров поперечные колебания возникают?

[torazurey]

Колебания типа «пого» - это опасные автоколебания, возникающие в жидкостных ракетах1. Они характеризуются частотой порядка 5-20 Гц и вызываются взаимодействием между процессами горения топлива в двигателе и гидродинамическими процессами в системе подачи топлива1. По сути, колебания давления топлива могут войти в резонанс с механическими вибрациями корпуса ракеты или других элементов конструкции12.
Причины и последствия колебаний «пого»
Причины:
Возникновение таких колебаний связано со сложным комплексом факторов, включая1:

• Энергию сгорания топлива, которая поддерживает колебания.
• Склонность ракетного двигателя к низкочастотной нестабильности рабочего процесса.
• Наличие собственных частот колебаний (в диапазоне единиц-десятков Гц) у элементов конструкции ракеты, топлива в баках и магистралях.
• Положительную обратную связь через систему подачи топлива, когда колебания тяги двигателя вызывают колебания напора топлива, которые, в свою очередь, усиливают колебания тяги.
• Кавитационные процессы в топливных насосах и магистралях.
• Изменение параметров полета (расход топлива, регулирование тяги, ускорение).

Последствия:
Колебания «пого» могут привести к серьезным последствиям14:

• Сильные нерасчетные знакопеременные нагрузки на конструкцию ракеты.
• Резонанс, способный разрушить ракету в полете.
• Отключение двигателей из-за скачков давления.
• Повреждение двигателей, их креплений, обрывы трубопроводов.
• Пожары и взрывы.
• Ошибки в системе наведения.
• Сильные вибрации, опасные для экипажа (в пилотируемых полетах)4.

Исторически с проблемой «пого» сталкивались разработчики таких ракет, как американские Titan II и Saturn V, а также советская сверхтяжелая ракета Н-124. Для борьбы с этим явлением на ракете Saturn V инженеры NASA разработали систему демпфирования с использованием гелия в топливных магистралях окислителя4.
Колебания «пого» и аварии Starship
Анализ испытательных полетов системы Starship указывает на то, что колебания типа «пого» действительно могли быть причиной недавних аварий3.

• Второй испытательный полет (IFT-2): В ходе этого полета было выявлено три случая возбуждения автоколебаний типа «пого». Два из них привели к взрывам обеих ступеней: первой ступени (ускорителя Super Heavy) во время маневра возврата (boostback) и второй ступени (корабля Starship) на конечном этапе разгона после сброса избыточного газа наддува из кислородного бака3.
• Третий испытательный полет (IFT-3): SpaceX удалось подавить процессы «пого», приведшие к аварии во втором полете, путем точных и контролируемых изменений в работе двигательной установки (регулировка тяги и времени ее изменения). Это позволило изменить гидроакустические частоты в топливных магистралях и вывести их из опасного резонансного диапазона3. Однако в ходе этого полета возник новый процесс «пого» на ранее не испытанном режиме - при посадке первой ступени, что также привело к ее взрыву3.

Факторы, которые могут усугублять риск возникновения «пого» в Starship, включают архитектуру с вынесенными топливными линиями к вакуумным двигателям Raptor, динамические нагрузки при "горячем" разделении ступеней и наличие двух типов двигателей на верхней ступени с разными схемами питания2. Меньшая жесткость второй ступени по сравнению с первой также увеличивает риск резонансов2.
Таким образом, предположение о том, что колебания «пого» стали причиной недавних аварий Starship, имеет под собой серьезные основания и подтверждается техническим анализом данных полетов3. Это известная и опасная проблема в ракетостроении, а не просто спекуляция блогеров14. Борьба с этим явлением требует глубокого понимания его механизмов и тщательных испытаний13.
Citations:

• https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B1%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%82%D0%B8%D0%BF%D0%B0_%C2%AB%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BE%C2%BB
• https://universemagazine.com/en/starship-flight-8-analysis-of-the-causes-of-the-accident-and-possible-consequences/
• http://synerjetics.ru/article/paradox_eng.pdf
• https://www.nasa.gov/history/50-years-ago-solving-the-pogo-effect/
• https://cyberleninka.ru/article/n/vynuzhdennye-kolebaniya-voznikayuschie-v-raketnyh-dvigatelyah
• https://www.iflscience.com/how-nasa-solved-the-pogo-problem-and-got-humans-to-the-moon-74918
• https://en.wikipedia.org/wiki/Pogo_oscillation
• https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/lapunov/rass-o-rak/02.html
• https://www.conceptsnrec.com/blog/what-is-pogo-and-why-is-it-bad-for-rockets
• https://www.reddit.com/r/spacex/comments/1ix8stf/official_spacex_flight_7_report_new_year_new_ship/
• https://vital.lib.tsu.ru/vital/access/services/Download/vtls:000467066/SOURCE1
• https://listserv-public.bcm.tmc.edu/scripts/wa.exe?A3=ind1507&L=CSMJOURNALCLUB&E=base64&P=8380423&B=--_006_SN1PR0601MB16294E34A04120AC33F2AAD1D8850SN1PR0601MB1629_&T=application%2Fpdf%3B+name%3D%22Human+Issues+related+to+Spacecraft+Vibration++during+Ascent.pdf%22&N=Human+Issues+related+to+Spacecraft+Vibration++during+Ascent.pdf&attachment=q&XSS=3
• https://space.stackexchange.com/questions/68039/do-we-have-any-known-examples-of-the-harmonic-response-phenomenon-causing-stru
• https://habr.com/ru/sandbox/171540/
• http://synerjetics.ru/article/paradox_eng.pdf
• https://sma.nasa.gov/SignificantIncidents/
• https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=60060.0
• https://universemagazine.com/en/starship-flight-8-analysis-of-the-causes-of-the-accident-and-possible-consequences/
• https://www.rusforum.com/archive/index.php/t-1239.html
• https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20080018689/downloads/20080018689.pdf
• http://russtyle.forum24.ru/?0-0-210
• https://www.airliners.net/forum/viewtopic.php?t=1500393
• https://arstechnica.com/civis/threads/europe%E2%80%99s-first-private-launch-company-is-learning-to-embrace-failure.1506523/page-2
• https://news.ycombinator.com/item?id=16332723
• https://www.americaspace.com/2024/04/20/starship-faces-performance-shortfall-for-lunar-missions/
• https://news.ycombinator.com/item?id=38317247
• https://cyberleninka.ru/article/n/usloviya-vozniknoveniya-vysokoamplitudnyh-nizkochastotnyh-kolebaniy-korpusa-rakety-nositelya-snizhayuschih-nadezhnost-agregatov
• https://www.agat-roscosmos.ru/digests/dvigatelestroenie--2/
• https://mai.ru/upload/iblock/565/Dissertatsiya-Pavlov-A.M..pdf
• https://www.nasa.gov/history/50-years-ago-solving-the-pogo-effect/
• https://kia-soft.narod.ru/interests/rockets/theory/stability/stability.htm
• https://samlib.ru/n/nabokowa_j_w/wampiry.shtml
• https://www.daewooclub.ru/daewoo-forum/topic/305-ulyibnemsya/page/8/
• https://pressa.ru/files/issue/private/kp-kaliningrad/2023/88s-2023/raw_issue/kp-kaliningrad-2023-88s-2023.pdf
• http://flibusta.site/b/154999/read
• https://www.maybe.ru/dom/lib/2403/forum_2014-07-01.html
• https://www.yumpu.com/xx/document/view/48463822/01215

[torazurey]

Седьмой испытательный полет (Flight 7)
По результатам расследования, проведенного SpaceX и курируемого Федеральным авиационным управлением США (FAA), наиболее вероятной причиной потери корабля Starship во время седьмого полета (16 января 2025 года) стал «гармонический отклик», который оказался в несколько раз сильнее во время полета, чем наблюдалось при наземных испытаниях147. Этот отклик привел к повышенным нагрузкам на оборудование двигательной установки14.
Цепочка событий была следующей:

• Примерно через две минуты после отделения от ускорителя и начала работы собственных двигателей в кормовой части корабля (в негерметичном отсеке, называемом "чердаком", между баком с жидким кислородом и теплозащитным экраном) была зафиксирована вспышка в районе одного из вакуумных двигателей Raptor4. Датчики на "чердаке" зафиксировали рост давления, указывающий на утечку4.
• Примерно через две минуты после первой вспышки последовала еще одна, после чего на "чердаке" начались устойчивые пожары14.
• Последующие утечки топлива (кислорода и/или метана) превысили возможности системы вентиляции "чердака"1.
• Пожары привели к тому, что почти все двигатели Starship выполнили последовательности контролируемого отключения, и в конечном итоге связь с кораблем была потеряна примерно через 8,5 минут после старта14.
• Система прекращения полета сработала автономно, как и было задумано в такой ситуации, вызвав разрушение корабля14.

SpaceX определила 11 корректирующих действий для предотвращения повторения инцидента, которые были реализованы до восьмого полета. Эти меры включали изменения в топливных магистралях, корректировку температуры топлива, а также модификацию "чердака" путем добавления дополнительных вентиляционных отверстий и новой системы продувки27.

Восьмой испытательный полет (6 марта 2025 года) закончился схожим образом: ускоритель Super Heavy был успешно возвращен, но верхняя ступень Starship снова была потеряна над Атлантическим океаном5. Расследование этого инцидента еще продолжается24.
Хотя официальных подробных данных пока нет, неофициальная информация от источников, близких к расследованию, и анализ телеметрии указывают на повторение проблем, аналогичных тем, что были в седьмом полете2.

• Основной фактор: Снова указываются гармонические колебания в системе подачи метана2.
• Проблемный узел: Предположительно, это инновация версии Starship V2 – топливные магистрали с вакуумной изоляцией к вакуумным двигателям Raptor (RVac). Эти двухслойные теплоизолированные трубы проложены через бак окислителя. В модификации V2 был увеличен общий запас топлива и изменена схема трубопроводов, что сделало конструкцию менее жесткой и привело к резонансу, не зафиксированному ранее на испытаниях2.
• Развитие аварии: Как и в предыдущем полете, объем утечки превысил возможности систем вентиляции и азотной системы пожаротушения2. Колебания в топливных магистралях привели к их разрыву в нижней части (вблизи двигателей RVac). Особенно опасным оказался момент, когда основной бак с жидким кислородом почти опустел: пока бак был полон, столб жидкости демпфировал вибрации, но по мере выгорания топлива трубопроводы остались без "демпфера", и амплитуда колебаний резко возросла. Это привело к разгерметизации сразу нескольких метановых топливопроводов. Метан под высоким давлением устремился в межпалубное пространство, вызвав быстрое возгорание. Вероятно, ударная волна в этот момент разрушила турбонасосный агрегат одного из вакуумных двигателей Raptor и повредила соседний центральный двигатель. Повреждение системы регенеративного охлаждения сопла стало "смертельным ударом" для двигателей – почти мгновенно все они потеряли тягу и погасли. Корабль остался без активной стабилизации и начал неконтролируемое вращение, после чего сработала система аварийного подрыва2.

Связь с «колебаниями пого»:
Хотя SpaceX и FAA используют термин «гармонический отклик» или «вибрации», суть явления - резонансные колебания в топливной системе, приводящие к разрушительным нагрузкам и утечкам - очень близка к классическим «колебаниям пого». Фактически, это можно считать их проявлением в конкретной конструкции Starship. Таким образом, версия о том, что именно эти явления стали причиной аварий, является наиболее реалистичной и основывается на официальных отчетах (для Flight 7) и заслуживающей доверия инсайдерской информации (для Flight 124. Альтернативные гипотезы, такие как единичный отказ двигателя или ошибка системы управления, на данный момент считаются менее вероятными, поскольку отказ был одновременным для нескольких двигателей и вызван внешним по отношению к ним фактором2.
Citations:

• https://www.space.com/space-exploration/private-spaceflight/spacex-wraps-up-investigation-of-starship-flight-7-explosion-video
• https://universemagazine.com/en/starship-flight-8-analysis-of-the-causes-of-the-accident-and-possible-consequences/
• https://www.exterrajsc.com/p/faa-starship-flight-7-mishap-investigation?action=share
• https://www.space.com/space-exploration/launches-spacecraft/faa-closes-investigation-into-spacex-starship-flight-7-explosion
• https://www.fox7austin.com/news/spacex-mishap-report-failed-starship-test-monday-launch
• https://www.newsbytesapp.com/news/science/spacex-starship-7th-test-flight-explodes-mid-flight-musk-reveals-reason/story
• https://economictimes.indiatimes.com/news/international/us/spacex-starship-explodes-mid-flight-during-test-launch-causes-air-traffic-disruptions/articleshow/118789463.cms
• https://www.space.com/space-exploration/private-spaceflight/faa-requiring-investigation-into-spacex-starships-flight-7-explosion
• https://www.fox2detroit.com/news/spacex-starship-test-ends-explosion-off-floridas-coast-faa-orders-ground-stops-multiple-airports
• https://www.reddit.com/r/SpaceXMasterrace/comments/1j6y33g/preliminary_investigation_results_on_starship_8/
• https://www.reddit.com/r/SpaceXLounge/comments/1j5bmf2/statement_on_flight_8_by_a_starship_worker/
• https://www.livescience.com/space/space-exploration/watch-spacex-starship-explodes-mid-flight-for-a-2nd-time-this-year-raining-fiery-debris-over-florida
• https://www.nextbigfuture.com/2025/03/many-unknowns-for-flight-8-spacex-starship-failure.html
• https://en.wikipedia.org/wiki/Starship_flight_test_8
• https://www.space.com/space-exploration/private-spaceflight/spacex-starship-explosion-likely-caused-by-propellant-leak-elon-musk-says
• https://gizmodo.com/spacex-wraps-up-probe-into-starship-failure-that-scattered-debris-over-vacation-spots-2000568153
• https://www.space.com/space-exploration/missions/faa-investigating-spacex-starship-flight-8-explosion-that-disrupted-commercial-flights
• https://www.rvmobileinternet.com/what-the-failure-of-starship-flight-7-means-for-starlink-v3-satellites-coming/
• https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=62497.240
• https://www.reddit.com/r/SpaceXMasterrace/comments/1ihu7ud/starship_flight_7_failure_analysis/
• https://flightplan.forecastinternational.com/2025/03/07/faa-investigation-looms-over-starship-after-disastrous-flight/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Starship_flight_test_7
• https://www.ecoticias.com/en/spacex-starship-exploded-in-the-sky/10699/
• https://www.reddit.com/r/spacex/comments/1iidnfv/why_starship_exploded_an_indepth_failure_analysis/
• https://www.reddit.com/r/space/comments/1jofb2k/faa_closes_investigation_into_spacex_starship/
• https://www.astronomy.com/space-exploration/spacex-starship-flight-7-explodes/
• https://myrgv.com/publications/the-monitor/2025/03/31/starship-mishap-investigation-closed-flight-8-failure-still-under-review/
• https://space.stackexchange.com/questions/68032/why-did-starship-ift-8-explode-again
• https://www.newsweek.com/spacex-starship-explode-why-elon-musk-2041005
• https://kesq.com/cnn-other/2025/03/03/spacexs-starship-megarocket-is-back-on-the-launchpad-weeks-after-explosive-mishap/
• https://news.ycombinator.com/item?id=42731091
• https://theheartysoul.com/spacex-solves-starship-explosion/
• https://www.flyingmag.com/modern/spacex-starship-explosion-causes-flight-diversions/
• https://www.exterrajsc.com/p/faa-starship-flight-7-mishap-investigation?action=share
• https://driveteslacanada.ca/news/spacex-targets-february-28-for-starship-flight-8-after-flight-7-failure-investigation/

[ShamgA]

Ещё кто-то открыл для себя ИИ? Или это опять Инти

[Искандер]

Сейчас не времена Титана и Сатурна.
Поэтому - проект колхоз! Тем более проблема повторяется. Интуитивные подходы к её решению могут ещё более затянуть проект.
А казалось что может быть проще - низкочастотные автоколебания! 
Элон @#₴_&-++!, вернись в семью!

[LRV_75]

4. При этом картина колебаний на стенде, безусловно, изменится по сравнению с колебаниями в полете. Я нигде и никогда не утверждал противоположного.

А чего тогда выступали? ))
В этом аспекте стенд не может воспроизводить условия полёта.

У  Streamflow видимо проблема в практическим опыте. ВОн, колебания есть на стенде и все, он прав.
А то что при расследовании аварий надо воспроизвести дефект именно в полете, именно картину колебаний в полете для понимания корневой причины, он видимо не понимает. А от картины и не только колебаний, а любой аварийной ситуации может принципиально отличаться метод лечения

[ExDi]

Ещё кто-то открыл для себя ИИ? Или это опять Инти

synerjetics.ru - это средство самоудовлетворения лобановского, к интеллекту включая искусственный отношения не имеющее. обычно такие отложения формируются немаленькими сообществами графоманов, но он в одиночку справляется

[cross-track]

По результатам расследования, проведенного SpaceX и курируемого Федеральным авиационным управлением США (FAA), наиболее вероятной причиной потери корабля Starship во время седьмого полета (16 января 2025 года) стал «гармонический отклик», который оказался в несколько раз сильнее во время полета, чем наблюдалось при наземных испытаниях

Наземные испытания не заменяют реальный полет в части анализа колебаний - как об этом уже говорилось.

[cross-track]

А казалось что может быть проще - низкочастотные автоколебания! 

не обязательно низкочастотные автоколебания.

[Prokrust]

Сейчас не времена Титана и Сатурна.
Поэтому - проект колхоз! Тем более проблема повторяется. Интуитивные подходы к её решению могут ещё более затянуть проект.
А казалось что может быть проще - низкочастотные автоколебания!
Элон @#₴_&-++!, вернись в семью!

Да производители сабвуферов на этом собаку съели!
Может Маску к ним за помощью обратиться?

[Старый]

То есть, если пружинку нижним концом приварить к опоре, а на ее верхний конец поместить груз, то эта штука не будет колебаться?

Нет. Если у часов-ходиков анкерный механизм прибить гвоздями к стене то маятник не будет колебаться. Хотя собственная частота колебаний маятника не изменится.

[Старый]

А что же тогда - "несвободный полет", полет со взаимодействием с опорой, что ли? Мордой в грязь?

"Несвободный полёт" это огневое испытание на стенде. Из контекста можно бы было догадаться. Или как я понимаю пошли попытки докопаться до слов? 

[Старый]

2. Даже закрепленный хвостовой двигательный отсек возбуждает продольные упругие колебания в корпусе ракеты,

Не возбуждает. Закреплённый анкерный механизм не возбуждает колебаний в маятнике. 

[Старый]

А вот последний 48-секундный прожиг S35, завершившийся хорошим таким заревом, может свидетельствовать о пого при нормальном стационарном или квазистационарном режимах работы двигателей.

Он может свидетельствовать о любой другой проблеме кроме колебаний Пого. Как я уже говорил наличие колебаний Пого не отменяет все остальные проблемы. 

[Старый]

естественно, система становится незамкнутой, и ориджином становится супермассивное тело - земля, а цм ракеты не при делах.

Да, блин, чтобы вызвать Пого на стенде двигателю придётся трясти с нужной частотой весь стенд вместе с приделанной к нему Землёй...

[Старый]

там и блох нет, движение центра масс системы определяется только и исключительно действием внешних сил, никакие внутренние взаимодействия и перемещения элементов системы / колебания на его положение не могут оказывать влияние, это фундаментальный принцип

Повнимательнее. Тяга двигателя это внешняя или внутренняя сила? А ведь это она определяет и движение ц.м. и вызывает колебания Пого. 

[Старый]

Отвечать ему - себя не уважать.

Слив, чтоли? 

[Старый]

Букф много но существенны лишь эти:

Причины:

• Наличие собственных частот колебаний (в диапазоне единиц-десятков Гц) у элементов конструкции ракеты, топлива в баках и магистралях.
• Положительную обратную связь через систему подачи топлива, когда колебания тяги двигателя вызывают колебания напора топлива, которые, в свою очередь, усиливают колебания тяги.

[Старый]

Сейчас не времена Титана и Сатурна.
Поэтому - проект колхоз! Тем более проблема повторяется. Интуитивные подходы к её решению могут ещё более затянуть проект.

В таком деле как расчёт частот собственных колебаний без поллитры не обойтись. И даже суперкомпьютеры не всегда помогают. На Шаттле вон умудрились получить Пого даже на... твердотопливных ускорителях! Правда амплитуда не нарастала, просто трясло. Потому плюнули и летали так. 

[Старый]

Я вот думаю: наверно не зря пошла мода прокладывать топливные магистрали из верхнего бака не напрямую через нижний бак а зигзагом по его боковой поверхности.