Résultats de l'enquête GOES-17 sur l'accident

Comme le dit le proverbe, "dans le sillage de nos publications". Il y a un an, j'ai parlé de l'accident détecté sur le satellite météorologique américain GOES-17 - son capteur infrarouge ne s'est pas bien refroidi. La semaine dernière, la NASA a publié un rapport d'enquête sur l'incident. Malheureusement, nous ne verrons pas le document complet - il contient des secrets commerciaux et d'État, une version abrégée est publiée. La raison établie est courante - des particules solides étrangères dans le fluide de travail ont obstrué les tubes.


La tempête tropicale Barbara à travers les yeux de GOES-17, 1er juillet 2019, photo NOAA, en taille réelle encore plus belle

Luttez pour la survie

GOES-17 est le deuxième satellite de la quatrième génération de satellites météorologiques géostationnaires américains. Son frère, GOES-16, est en orbite depuis 2016. L'instrument principal des appareils est le Advanced Baseline Imager (ABI) fonctionnant dans 16 gammes. C'est un grand progrès - les satellites de troisième génération fonctionnaient avec 5 bandes. Et plus il y a de portées, plus la qualité des informations reçues est élevée - les arbres, les incendies, l'humidité sont mieux visibles dans "leurs" longueurs d'onde.


Gros plan GOES-16/17, image de la NOAA

GOES-17 a été lancé le 1er mars 2018. Après 12 jours, il a atteint l'orbite géostationnaire. Il a fallu un certain temps pour préparer l'équipement pour le travail, et le 13 avril, le couvercle de l'objectif de l'outil principal ABI a été ouvert. Soudain, l'inattendu a commencé - dans la zone de l'orbite où la lentille a été illuminée par le Soleil, les refroidisseurs des caloducs ont commencé à s'allumer. C'était inattendu, mais l'automatisation était considérée comme normale. Les problèmes ont commencé le 28 avril, lorsque les refroidisseurs ont été allumés pour une activation régulière d'ABI. Après 15 minutes, la température de l'évaporateur (signe d'efficacité de refroidissement) est tombée de 19 ° C à 13 °, à -3 ° C, puis a recommencé à augmenter.

Il y a deux caloducs sur le satellite et le lendemain, ils ont essayé de les tester séparément. Après avoir passé trois jours, le MCC a constaté que le premier combiné fonctionnait un peu mieux que le second, mais les deux transportaient trop peu de chaleur pour refroidir le capteur normalement. Le 16 mai, le satellite a été tourné pour que le soleil ne brille pas sur le radiateur, mais cela n'a pas amélioré la situation. Le 23 mai a dû annoncer officiellement l'anomalie. Depuis la fin du printemps, plusieurs équipes ont commencé à travailler, l'une enquêtait sur l'incident et l'autre tentait de tirer le meilleur parti de l'équipement "non tirant".


Exemple de cadre défectueux provenant d'un capteur GOES-17 surchauffé, source

Pour un fonctionnement normal, le capteur infrarouge doit être refroidi. Un capteur surchauffé produira une image absolument inutilisable (ci-dessus). Dans l'instrument ABI, 2 canaux fonctionnent dans le domaine visible, 4 dans le proche infrarouge et 10 dans l'infrarouge, de sorte que les problèmes de refroidissement signifient un manque périodique d'informations dans 13 des 16 plages. En quelques mois, l'équipe d'optimisation a pu modifier les modes de fonctionnement des équipements, et environ 97% des données peuvent encore être obtenues. Le satellite a été annoncé opérationnel le 12 février 2019.


Un exemple de cadre partiellement utilisable. Certaines informations sont bloquées par des rayures, et en général il y a plus de bruit dans l'image, mais une telle image peut toujours être utilisée

L'inaccessibilité de 3% est un peu moins de 11 jours par an. Il semble être petit, mais les exigences pour le satellite n'indiquent pas plus de 6 heures d'inaccessibilité des outils. Pour estimer les pertes encourues, 3% des données inaccessibles des 100 millions de dollars dépensés sur le satellite ont entraîné des pertes de 3 millions de dollars, ce qui place l'accident dans le type A le plus élevé selon la classification de la NASA (pertes supérieures à 2 millions).

La chose est la pipe

Source du circuit de refroidissement

Structurellement, le système de refroidissement ABI est un circuit de caloduc avec un échangeur de chaleur à distance. Le liquide de refroidissement (propylène) s'évapore dans l'évaporateur, emportant avec lui l'énergie thermique. À l'état gazeux, il passe à travers l'échangeur de chaleur, entre dans le condenseur, où il devient liquide, et, en raison de l'effet capillaire, commence à se déplacer dans la direction opposée. En passant par l'échangeur de chaleur, il est chauffé, partiellement gazéifié, mais redevient liquide dans le sous-refroidisseur. Cette option vous permet de résister plus précisément à la température souhaitée, mais présente l'inconvénient de pipelines plus longs.


Refroidisseur pour ABI, source

La commission d'enquête a étudié la télémétrie, la documentation et rendu des visites aux entrepreneurs. La raison immédiate était claire: les refroidisseurs au lieu des 390 watts requis ne détournaient que 10 à 20 watts. Mais avec la réponse à la question de savoir pourquoi il en était ainsi, c'était plus difficile. Différentes versions ont été envisagées, des dommages mécaniques aux tubes à la gazéification non calculée du liquide de refroidissement dans les tubes qui réduisent la circulation, mais au final, la cause la plus probable était appelée particules solides étrangères qui obstruaient mécaniquement les tubes. En général, il convient de noter que les ingénieurs n'aiment pas cela - parfois l'hypothèse d'une particule étrangère reste la dernière lorsque toutes les autres options sont rejetées, et peut servir de couverture à l'incapacité de trouver la véritable cause (dans la tétralogie «Missiles et personnes» de B.E. Chertok dans un langage compréhensible sur enquête sur un accident, je recommande). Et dans le rapport de la NASA, les recommandations d'amélioration après l'accident occupent deux pages, et une seule concerne directement les exigences de propreté et de vérification des composants. Tout le reste n'est que des recommandations pour améliorer les processus de développement des technologies spatiales.

L'histoire avec GOES-17 n'est pas tout à fait terminée - deux autres satellites du même type sont en cours de construction. En octobre 2018, une commission d'enquête indépendante a recommandé de remplacer le propylène en tant que liquide de refroidissement par de l'ammoniac et de simplifier la conception du refroidisseur, afin que les modifications retardent leur lancement.