GOES-17事故调查结果

俗话说,“在我们的出版物之后”。 一年前,我谈到了在美国气象卫星GOES-17上发现的事故-它的红外传感器不能很好地冷却。 上周,美国宇航局发布了事件调查报告。 不幸的是,我们将看不到完整的文档-它包含商业和国家机密, 发布了删节版 。 公认的原因很普遍-工作流体中的异物固体颗粒堵塞了管子。


穿过GOES-17的热带风暴芭芭拉,2019年7月1日,NOAA照片, 全尺寸更加美丽

为生存而战


GOES-17是美国第四代地球静止气象卫星的第二颗卫星。 他的兄弟GOES-16自2016年以来一直在轨道上。 设备的主要仪器是可在16个范围内运行的Advanced Baseline Imager(ABI)。 这是一个很大的进步-第三代卫星在5个频段上工作。 范围越广,接收到的信息的质量就越高-树木,火灾,潮湿在“它们”的波长下更清晰可见。


GOES-16 / 17特写,NOAA的照片

GOES-17于2018年3月1日发射升空。经过12天,它到达了地球静止轨道。 准备工作需要一些时间,并且在4月13日打开了主要ABI工具的镜头盖。 突然,意外开始了-在太阳照亮镜头的轨道区域,热管冷却器开始自行打开。 这是出乎意料的,但是自动化被认为是正常的。 问题始于4月28日,当时需要打开冷却器以定期激活ABI。 15分钟后,蒸发器温度(冷却效率的标志)从19°C降至预期的-3°C到13°C,然后又开始上升。

卫星上有两个热管,第二天他们试图分别测试它们。 经过三天的测试后,我的客户中心(MCC)发现第一个灯管的工作性能比第二个灯管好一些,但是它们都传递的热量太少,无法正常冷却传感器。 5月16日,卫星被旋转,以使太阳不会照射到散热器上,但这并不能改善情况。 5月23日必须正式宣布异常。 自从春季结束以来,几支队伍开始工作,一个正在调查此事,另一个正在努力从“非牵引”设备中获取最大收益。


来自过热的GOES-17传感器的框架有缺陷的示例, 来源

为了正常运行,红外传感器必须冷却。 过热的传感器将产生绝对无法使用的图像(上图)。 在ABI仪器中,有2个通道在可见范围内运行,有4个通道在近红外范围内,有10个通道在红外范围内,因此,冷却问题意味着16个范围中的13个范围会定期缺少信息。 在短短几个月内,优化团队就能够修改设备的操作模式,并且仍然可以获得约97%的数据。 该卫星于2019年2月12日宣布开始运行。


部分可用框架的示例。 某些信息被条纹遮挡,通常图片中会有更多噪点,但仍可以使用此类图像

3%的无法访问时间每年少于11天。 它看起来很小,但是对卫星的要求表明工具无法使用的时间不超过6个小时。 为了估计造成的损失,从花费在卫星上的1亿美元获得的不可访问数据的3%造成了300万美元的损失,根据美国国家航空航天局的分类,这起事故属于最高A类事故(损失超过200万美元)。

东西是管子



冷却器回路

从结构上讲,ABI冷却系统是带有远程热交换器的热管回路。 冷却剂(丙烯)在蒸发器中蒸发,并带走热能。 在气态下,它穿过热交换器,进入冷凝器,在冷凝器中变成液体,由于毛细作用,它开始朝相反的方向移动。 通过热交换器,它被加热,部分气化,但在过冷器中又变成液体。 此选项使您可以更准确地承受所需的温度,但缺点是管道较长。


ABI散热器, 来源

调查委员会研究了遥测,文件编制以及对承包商的访问。 迫在眉睫的直接原因很明显-冷却器而不是所需的390瓦,仅转移了10-20瓦。 但是有了对为什么会这样的问题的回答,这就更加困难了。 人们考虑了各种形式,从对管道的机械损坏到管道中冷却剂的未计算气化,这些气体会减少循环,但最后,最可能的原因是机械堵塞管道的异物。 一般而言,应该指出的是,工程师不喜欢这样-有时,当所有其他选项都被放弃时,无关粒子的假设仍然是最后的假设,并且可以掩盖无法找到真正原因的掩盖(在B.E. Chertok的四部曲《导弹与人》中,用一种易于理解的语言我建议进行事故调查)。 在NASA报告中,事故后的改进建议共分两页,只有一页直接关系到组件清洁和验证的要求。 其他所有建议都是改善空间技术开发流程的建议。

GOES-17的故事还没有完结-正在制造另外两枚相同类型的卫星。 2018年10月,一个独立的调查委员会建议用氨代替丙烯作为冷却剂,并简化冷却器的设计,以便进行更改会延迟其启动。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN462461/


All Articles