Wäre es eine gute Idee gewesen, ein Schubabbruchs-System zu installieren, das dem in Minuteman ICBMs in den Space Shuttle SRBs ähnlich ist, um ein frühes Abwerfen in einem Abbruch zu ermöglichen?
C Stuart Hardwick, preisgekrönter Scifi-Autor, analoger Regular
F: Wäre es eine gute Idee gewesen, ein Schubabbruchs-System zu installieren, das dem in Minuteman ICBMs in den Space Shuttle SRBs ähnlich ist, um ein frühes Abwerfen in einem Abbruch zu ermöglichen?
Froh, dass du gefragt hast. Es ist einfach so, dass ich in meiner Eigenschaft als Chef-Nerd des Universums den Regierungsbericht von 1971 gelesen habe, der diese Frage heute beim Mittagessen beantwortete.
Die Antwort ist "vielleicht".
Aber bevor wir dazu kommen, sind sich die meisten Menschen wahrscheinlich nicht bewusst, dass ein Raketentriebwerk "Schubabbruch" jemals eine Sache war, also hier eine kurze Erklärung:
Im Gegensatz zu mit Flüssigkeit betriebenen Raketentriebwerken können Feststoffraketenmotoren nicht gedrosselt oder abgeschaltet werden, sobald sie gezündet sind. Sobald es brennt, wartest du entweder bis zum Burnout oder sprengst es in Stücke. Es gibt einfach keine Möglichkeit, es auszuschalten. Das ist ein riesiges Problem, wenn du in der Lage bist abzubrechen (wie bei bemannten Missionen) oder wenn du es brauchst Ziele in einem großen geografischen Gebiet treffen zu können - was bedeutet, dass das System frühzeitig stillgelegt wird, um ein Überfliegen enger Ziele zu vermeiden.
Letzteres ist das Problem von soliden Motor-ICBMs, und sie lösen es mit einer cleveren kleinen Modifikation des Motorgehäuses, die als "Schubabbruch-Port-Baugruppe" bezeichnet wird (unten umkreist).
[Minuteman II dritte Stufe.]
[Generischer Motor ähnelt einer Minuteman III dritten Stufe.]
Die Schubabschlußöffnung ist im Grunde eine kleine Tür im Motorgehäuse, die mit zerbrechlichen Befestigungselementen gehalten wird. Wenn der Computer feststellt, dass die Raketenoberstufe den gewünschten Abschaltpunkt erreicht hat, schießt er kleine Sprengstoffe ab, um die Abschlussöffnungen zu öffnen, die gleichmäßig um das Gehäuse verteilt sind. Die Abgase, die die Düse zur Erzeugung von Schub heruntergeregelt sind, werden plötzlich nach allen Seiten entlüftet, wodurch der Druck im Motor fast bis auf das Vakuum abfällt und der Schub nahezu eliminiert wird. Ein verbleibendes Treibmittel verbrennt dann mit einer stark beschleunigten Geschwindigkeit.
Sie können sehen, wie dies in diesem CGI einer Minuteman III Oberstufe funktioniert:
Wäre es also eine gute Idee gewesen, ein Schubabbruchs-System in den Space Shuttle SRBs zu installieren, um einen frühen Abwurf zu ermöglichen?
Nun, diese Idee wurde erfolgreich in der UA120 SRB verwendet, die die Trägerraketen Titan III und Titan IV antrieb. Dies war ein 5-Segment-Motor mit 120 Zoll Durchmesser, der 150 Fuß hoch stand. Es wurde erwogen, Mannschaftskapseln in das vorgeschlagene bemannte Orbitallabor der Luftwaffe zu bringen, das auf Zwillingen basiert und dem sowjetischen Almaz ähnlich ist, das später in Saljut umbenannt wurde und eine Raumstation genannt wurde.
Der Titan IIIC wurde verwendet, um eine MOL-bezogene Gemini-Testkapsel zu starten (oben), aber die man-rated-Version hätte einen größeren 7-Segment-Raketenmotor und eine Reihe von Modifikationen erfordert. Die Details dieser Modifikationen sind aufschlussreich.
Das UA120-Schubabschlusssystem hatte nur zwei Anschlüsse, die beabstandet waren, um das Sprengen des Titan-Kerns zu vermeiden. Um die 7-Segment-Rakete aufnehmen zu können, mussten die Befestigungspunkte verstärkt werden, um Verwindungskräften während der Beendigung standzuhalten, und das Endsystem musste 100.000 Pfund Schub aufrechterhalten, um die strukturelle Integrität des Kerns zu erhalten.
Denk darüber nach. Diese Raketenmotoren sind groß und schwer und draggy. Selbst wenn man sie abschalten könnte, würde das die Trägerrakete zerreißen. So kann das Schubabschlusssystem den Schub nicht einfach entlüften, sondern muss ihn so entlüften, dass genug Schubkraft vorhanden ist, damit der Kern nicht auseinander reißt. Das ist extrem schwer zu machen und bei einem Abbruch wahrscheinlich nicht zuverlässig. Es bedeutet, auf die eine oder andere Weise, die Schubabschaltung wird die Trägerrakete mit einigen ernsthaften dynamischen Lasten schlagen - und das, wenn alles gut geht.
http://www.nro.gov/foia/declass/...
Jetzt überspringen Sie 6 Jahre, und die Forschung, die in den UA120 ging, bildet die Grundlage für das Design für die wesentlich größeren Space Shuttle SRBs. Zu dieser Zeit haben Tests für Titan gezeigt, dass Thrust Termination mit den Anschlüssen am oberen (vorderen) Ende des Motorgehäuses viel besser funktioniert. Aber mit dem darunter verschraubten empfindlichen Orbiter scheint das kaum praktisch. Die Backbordtür und andere Trümmer können nicht dort abgelassen werden, wo sie den Orbiter treffen könnten, und wenn die Ports an der Basis des SRB platziert werden, wird ihre Effektivität drastisch reduziert. Die einzige praktische Lösung besteht darin, die TT-Ports leicht nach außen zu richten, so dass jegliche Rückstände weggesprengt werden, was dazu führt, dass die SRBs den externen Tank wie eine reife Melone zusammendrücken, was bedeutet, dass große Stahlstreben hinzugefügt werden müssen . Hinzu kommt, dass der klobige Shuttle-Stapel empfindlicher auf die dynamischen Kräfte reagiert, die während der Schubbeendigung mit solch großen Motoren verursacht werden. Die Klammern und andere Modifikationen, die erforderlich sind, um TT unterzubringen, werden einem Orbiter, der die Nutzlastanforderungen erfüllt, Tausende und Abertausende von Pfunden hinzufügen von seinen Geldgebern.
https://ntrs.nasa.gov/archive/na ...
Also ... im Prinzip hätte Thrust Termination verwendet werden können, um einen Abbruch zu ermöglichen. Mit der richtigen Instrumentierung und automatischen Steuerung hätte es vielleicht sogar Challenger gerettet. Aber es könnte auch sein eigenes Desaster verursacht haben, und es könnte das bereits brenzlige Design über den "das ist verrückt, Jungs" Abgrund geschoben haben.
Joel Berson, Jetzt im Ruhestand, aber war in der Raumfahrt seit über 30 Jahren, Mechanik, Inspektion und vor allem Projektmanagement.
Beantwortet 8. April 2018 · Autor hat 1.3k Antworten und 1m Antworten Ansichten
Im Falle des Shuttles hätte dies die Katastrophe nicht verhindert.
Das Problem war nicht, wie man die SRB davon abhalten könnte, Schub zu erzeugen. Der SRB erlitt einen Durchbrennen, der den flüssigen Treibstofftank entzündete. Reduzierender Schub würde brennenden festen Brennstoff in der SRB aber ohne so viel Druck verlassen habe weiter gemacht.
Das andere Problem besteht in der Früherkennung. Die Kontrolle hatte keine nennenswerte frühe Warnung vor dem Durchbrennen während des Fortschreitens. Es war wahrscheinlich nicht genug von einem Druckabfall in dem SRB, um irgendwelche Alarme zu spät auszulösen.
Die beste Möglichkeit, die das Shuttle hätte überleben können, war, das Shuttle von seinem Treibstofftank und SRBs zu trennen, WENN das Problem früh genug entdeckt wurde, aber es war nicht, und wahrscheinlich hätte es nicht sein können.
Dave Griffin, Fotograf, Videoproduktion, Webmechaniker
Beantwortet 22. März 2018
Kein Raketeningenieur, aber ich bezweifle es. Die technische Gegenfrage zu solchen Vorschlägen lautet: "Zu welchem Zweck?" Das Töten der SRB-Triebwerke macht das, was einen Abbruch überlebensfähiger macht? Zu Beginn des Starts würde das Beenden des Schubs in den SRBs dazu führen, dass der Stapel mitten in der Luft zum Stillstand kommt und dann zu Boden stürzt und alle tötet. Ich nehme an, dass man die SRBs nach dem Max-Q-System herunterfahren und als "normal" absetzen kann, aber das ist ein schrecklich schmales Fenster, um ein Abort-Szenario zu erhalten (verglichen mit der Komplexität der Geräte an erster Stelle) Schließlich glaube ich, dass es allgemein das Gefühl gibt, dass die meisten RTLS-Abbruchmodi wahrscheinlich sowieso tödlich waren.
Ich würde es nicht in die Kategorie "gute Idee" bringen.
Mark Shainblum, Aurora Award-gekrönter Science-Fiction-Autor (1984-heute)
Beantwortet am 21. März 2018 · Autor hat 4.9k Antworten und 1.9m Antworten
Ich sehe nicht, wie ein Schubabschlusssystem mit einem Feststoffraketen-Booster funktionieren könnte. Das größte technische Problem bei SRBs ist, dass sie nicht gedrosselt oder gestoppt werden können, wenn sie wieder gezündet sind.
Oder meinst du sie einfach vorzeitig fallen zu lassen? Ich nehme an, wenn das möglich wäre, hätte die NASA es getan.
Space Shuttle, Raumfahrt, NASA, Weltraumforschung
