Domanda:
Perché lo Space Shuttle non aveva un sistema di fuga dal lancio?
user55
2013-08-18 01:15:27 UTC
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Sin dall'inizio dell'esplorazione spaziale, i razzi avevano una sorta di Launch Escape System (LES). Da questo articolo di Wikipedia, sappiamo che Mercurio e Apollo avevano una torre di fuga, mentre Vostok e Gemelli avevano seggiolini di espulsione.

Apollo LES pad abort test

Test di interruzione del pad LES dell'Apollo (fonte: wikimedia.org)

Inizialmente, lo Space Shuttle è stato espulso i posti ma, (citando Wikipedia)

sono stati rimossi una volta che il veicolo è stato ritenuto operativo

praticamente lasciandolo senza LES. Quali sono le ragioni tecniche di questa scelta?

Parte di questo è documentato nella pagina di Wikipedia sulle modalità di interruzione dello Space Shuttle: http://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_abort_modes#Ejection_escape_systems
Sembra non essere collegato all'articolo citato :(
C'è qualche studio che dimostri effettivamente che l'equipaggio dell'STS-51-L avrebbe avuto qualche possibilità di sopravvivere, se qualche sistema di fuga fosse stato installato / in uso a bordo dello Space Shuttle Challenger? Voglio dire, anche con motori LES aggiuntivi (oltre a quello dello Space Shuttle), non vedo sia possibile sfuggire vivo a quell'inferno. Potrei sbagliarmi completamente, intendiamoci. Ma vorrei prima vedere qualche studio di fattibilità, prima di suggerire che un tale sistema avrebbe potuto salvare le loro vite.
@TildalWave Questo è un argomento molto caldo e delicato nella comunità spaziale. La cosa triste è che ci sono un buon numero di ragioni per supporre che la maggior parte dell'equipaggio sia sopravvissuta alla disintegrazione dello space shuttle. Da un punto di vista fisico, non è stata nemmeno una "esplosione". Inoltre, è lecito ritenere che alcuni membri dell'equipaggio possano essere vissuti fino a quando il compartimento a pressione non ha toccato l'acqua. In un certo senso, un semplice paracadute avrebbe potuto fare la differenza qui. (Per le fonti, è necessario leggere il rapporto originale sull'incidente della NASA. Oppure chiedere con attenzione a qualsiasi astronauta della NASA - hanno tutti familiarità con questo argomento.)
La mia domanda è perché, non cosa succede se. Non ho mai pensato a una domanda del genere, visto che credo non abbia risposto. Questo suggerimento è nel tuo commento @TildalWave, ma poiché qualcuno come te potrebbe interpretare erroneamente la mia domanda, vado direttamente a modificarlo e rimuovere qualsiasi riferimento a Challenger.
@trapo - No, non farlo! Il riferimento va bene, ma riformulerei la frase dicendo "perché questa scelta fatale". Suggerisce che la scelta di non avere il LES fosse responsabile della morte degli astronauti Challenger. Non vedo altri problemi con la tua domanda.
@trapo Se stai chiedendo il perché, dovresti invece porre questa domanda in politica o nella storia. La risposta è da qualche parte nelle politiche dell'amministrazione Nixon. Costruisci a basso costo, rendilo "redditizio" e risparmia più denaro possibile ... (Motivi tecnici: è difficile. Avresti bisogno di un design fondamentalmente diverso per implementare un LES appropriato. Qualsiasi possibilità per un LES corretto è stato buttato nel water durante il primo processo di progettazione della navetta durante i primi anni '70. Il volo spaziale avrebbe dovuto essere "salva" - ecco tutto.
@ernestopheles - La storia dei voli e delle missioni spaziali rientra nel nostro ambito. Se migrassimo tutte le domande che si estendono oltre i confini dell'esplorazione spaziale (ma sono anche al suo interno) a siti di altre scienze, studi o argomenti, potremmo anche migrarli tutti. Abbiamo anche una [meta domanda] (http://meta.space.stackexchange.com/q/270/49) che discute esattamente di questo problema. ;)
@ernestopheles e migrerai anche il 99% delle mie domande;)
@TildalWave Beh, trapo chiede ragioni tecniche. Abbastanza giusto, sarei positivamente sorpreso se ce ne fosse qualcuno - resterò sintonizzato. Ho letto così tanto su questo argomento, che potrei suggerire di parlare di ciò che stava accadendo a Washington DC intorno al 1970. Le politiche interne degli Stati Uniti non sono il mio lato forte, ma questo è ciò di cui avremmo bisogno di discutere qui ...
Il primo commento di @Bart punta al posto giusto: ragioni tecniche. "Perché qualcos'altro non è stato realizzato?" beh .. è un altro tipo di domanda ..
@ernestopheles - Non vedo il motivo per cui chi risponde non affronterebbe anche il ragionamento politico dietro certe decisioni, se sono in grado di farlo, riguarda [space.se] e può essere convalidato con i fatti? Perché questo dovrebbe renderlo fuori tema? Certo, non vogliamo risposte polemiche, ma non mi aspetto davvero una risposta qui da un politico. E se ne otteniamo uno, e non è suffragato da fatti o sta cercando di farci venire un'idea politica, sarò lieto di votarlo per difetto, contrassegnarlo come "non una risposta" e colpirlo con controargomentazioni nei commenti, per dimostrare che intendiamo affari. ;)
@ernestopheles - "Inoltre, è salvo [sic] presumere." Non è mai lecito presumere, ovviamente. È anche la posizione della NASA che non sono sopravvissuti alla commozione cerebrale della detonazione iniziale.
@DonBranson Punto giusto. Per molto tempo, è stata la politica * pubblica * della NASA quella di non sopravvivere alla disintegrazione. Sebbene, e questo è piuttosto ironico, anche i loro stessi rapporti del 1986 suggerivano il contrario. Ulteriori indagini hanno dimostrato che lo shock (forze) e la mancanza di pressione ambientale non erano sufficienti per uccidere l'equipaggio. Lo scompartimento dell'equipaggio è stato filmato (su pochi fotogrammi) lasciando intatta la nuvola. Questo è quanto va, se ignori gli interruttori ruotati sull'attrezzatura di supporto vitale. Ma per il bene dell'argomento, la vera causa della morte non è mai stata determinata.
@ernestopheles - Lo scompartimento dell'equipaggio era intatto, ma questo non dice positivamente cosa sia successo all'equipaggio all'interno. Potrebbero essere stati picchiati abbastanza bene, persino uccisi, anche se il taxi sembrava relativamente intatto.
@DonBranson Di nuovo vero. Devo ammettere che mi fido dell'analisi dei ragazzi della NASA. Penso che i numeri comunemente citati siano [da 10 a 20G per significativamente meno di 5 secondi] (http://history.nasa.gov/kerwin.html) durante la rottura del serbatoio e dello shuttle. Combina questo con gli eccellenti sedili, progettati per gestire le violente vibrazioni degli SRB ...
Immagino che la risposta completa sia "tagli al budget". Ogni grammo di peso portato in orbita costa una piccola fortuna e il meccanismo di espulsione non è abbastanza leggero.
Immagina un orbiter in quell'immagine invece di una minuscola capsula. Dovresti attaccarlo praticamente al resto del STS per spostarlo comunque. - Era uno spazio o un fallimento, sfortunatamente; non c'è da stupirsi che sia in pensione.
Quattro risposte:
#1
+34
Erik
2013-08-20 11:50:28 UTC
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Fornire all'equipaggio la fuga per tutte le fasi di volo dello Space Shuttle, data la sua architettura di design, semplicemente non era pratico. Tieni presente che hai fino a 7 membri dell'equipaggio su due ponti. Tieni presente che il regime di volo è costituito da ampi intervalli di altitudine e velocità. Tieni presente che dovrebbe coprire il lancio, l'atterraggio e diverse modalità di interruzione. Anche i seggiolini eiettabili utilizzati nei primi voli non potevano coprire l'intero regime di volo e funzionavano solo per il comandante e il pilota.

Quindi, per rispondere direttamente alla tua domanda: i sedili eiettabili sarebbe stato utile solo per l'equipaggio in cabina di pilotaggio e quindi solo per una parte (molto) limitata del regime di volo totale.

Per quanto riguarda l'uso di un LES sullo Shuttle: sono stati effettuati alcuni studi durante le prime fasi di progettazione di un vano equipaggio separabile. Non sorprende che questo abbia aggiunto una quantità inaccettabile di massa all'Orbiter, almeno con l'architettura selezionata. Ovviamente, questo sistema non assomigliava affatto al LES usato su Apollo. Inoltre, anche il LES su Apollo non copriva tutto il regime di volo di Apollo.

Un altro fatto interessante: lo Shuttle è stato inizialmente progettato per consentire agli astronauti un ambiente a maniche di camicia. Ciò significa che prima dell'STS-26, gli astronauti dello Shuttle non indossavano nemmeno i paracadute (ad eccezione dei primi voli di qualificazione con sedili di espulsione). In effetti, i sedili non erano progettati per gestire gli astronauti con un paracadute. Per "maniglia" intendo gestire il peso e il volume aggiuntivi di un membro dell'equipaggio con un paracadute e altri attrezzi collegati. I sedili sono stati modificati (e alla fine completamente ridisegnati) per STS-26 e oltre per quando i membri dell'equipaggio indossavano i paracadute.

Si prevedeva che questi nuovi scivoli sarebbero stati utilizzati per una gamma molto limitata di regimi di volo / modalità di interruzione in cui l'Orbiter poteva essere messo in una configurazione di planata stabile che consentisse a tutto l'equipaggio di salvarsi. Ciò significa che dovevi guidare i solidi per almeno 2 minuti fino a quando non si sono bruciati, fare un po 'di volo per sbarazzarti del serbatoio esterno, portare l'Orbiter in una planata stabile con pilota automatico, scendere (o oltre) fino al portate il portello, fate saltare il portello, estendete un palo (vedi paragrafo successivo) e tirate fuori (x7). Quindi questo in realtà non era un sistema di fuga dal lancio: una volta accesi gli SRB, sei impegnato in almeno 2 minuti di volo a motore.

Il salvataggio doveva essere effettuato con l'aiuto di una fuga dell'equipaggio polo. Il palo ha impedito all'equipaggio di colpire il bordo d'attacco dell'ala. Ci sono alcuni buoni filmati di prova disponibili qui: http://youtu.be/dfVTX25hH-I. Nota che niente di tutto questo avrebbe aiutato gli astronauti che abbiamo perso su 51-L o STS-107.

Allora qual è il take-away qui? Uno (dei tanti) dei motivi principali per cui lo Shuttle è stato ritirato è stata la mancanza di mezzi per la fuga dell'equipaggio. Tutti i probabili nuovi sistemi statunitensi con equipaggio (contratti governativi e privati) includono la fuga dell'equipaggio per la maggior parte se non per tutto il regime di volo. Questo è uno dei motivi per cui la maggior parte di questi sistemi è compatibile anche con le capsule.

OTOH, il Buran aveva / avrebbe avuto sedili con espulsione per tutti i membri dell'equipaggio.
Il Buran non è mai stato presidiato. Non aveva nemmeno ossigeno per i membri dell'equipaggio.
Tale è la contesa [di questo tizio] (http://www.newscientist.com/article/dn20664-cosmonaut-soviet-space-shuttle-was-safer-than-nasas.html).
Pura congettura. Fino a quando il sistema non sarà effettivamente operativo, è bello dire che l'equipaggio _ avrebbe_ avuto la possibilità di fuggire dall'equipaggio in ogni punto. Non lo sapremo mai.
@Erik: dobbiamo esaminare i documenti di progettazione. Gli SRB e l'ET completo hanno reso impossibile un interruzione del burnout pre-SRB (scarico dagli SRB, carichi di separazione, ET rotante).
Ma gli SRB hanno meno tendenza a fare il BOOM rispetto ai liquidi. Non penso che un seggiolino eiettabile aiuterà molto se il booster Energia esplode.
Would it have been so impractical to eject the boosters and the tank prematurely if they malfunctioned during launch? The shuttle itself could have used its powerful engines and aerodynamics to land itself on a runway not far from the launch pad.
La navetta non trasporta propellente o ossidante per le SSME - supponendo che potresti sopravvivere disconnettendoti con SRB attivi e ET - cosa che non faresti.
Perché lo Shuttle non è stato espulso dai booster e dal serbatoio del liquido? Potrebbe quindi aver dispiegato il proprio paracadute o potrebbe anche essere volato a casa, forse.
@Dave, qualsiasi "esplosione di luce" prima della separazione SRB lo avrebbe portato attraverso il pennacchio di scarico degli SRB, con spiacevoli conseguenze. Dopo la separazione dell'SRB, è stato possibile volare lontano dal serbatoio esterno: queste erano le modalità di interruzione "ritorno al sito di lancio" e "atterraggio transatlantico".
@coleopterist [Ecco] (http://www.buran-energia.com/bourane-buran/bourane-secu-sieges.php) alcune informazioni sui seggiolini eiettabili di Buran. Sembra che ne avesse solo due. Penso che volerebbe la maggior parte del tempo senza equipaggio o con l'equipaggio completo verso una stazione spaziale. Volare senza o con equipaggio ridotto è ovviamente una grande caratteristica di sicurezza.
Quello che @LocalFluff dice sui sedili eiettabili di Buran mi ricorda i primi voli di qualificazione per lo space shuttle, che sono stati effettuati con un equipaggio di due persone e sedili eiettabili. [Modalità di interruzione dello Space Shuttle: sedile di espulsione] (https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_abort_modes#Ejection_seat) su Wikipedia contiene dettagli.
#2
+3
geoffc
2015-07-03 05:59:59 UTC
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Lo Shuttle semplicemente non aveva buone opzioni di interruzione per la maggior parte della finestra di volo. Un possibile cambiamento che avrebbe richiesto di essere progettato dall'inizio sarebbe stato un sistema di interruzione in cui l'intero compartimento dell'equipaggio si sarebbe separato come su un F-111. Ma avrebbe aggiunto costi e complessità e non è stato effettivamente progettato.

Boosters and external tank were ejected anyway. Why not just eject them prematurely if there was a warning that they were failing? Doesn't seem too complex to me if one ejects and lands the entire shuttle instead of just the crew appartment. All launch escape systems are about ejecting from the bad stuff. It would've been facing its protective heatshield towards the exploding stuff ejected.
What actually destroyed Challenger? Not the SRB burning through. Not the ET burning. It was being pitched into the hypersonic airflow that physically destroyed the airframe. Possibly killing most of the crew as well. How do you depart, at hypersonic speeds, while still in appreciable atmosphere from burning SRB's and a tank, when your engines will cut off as soon as you ditch the tank? The airflow will kill you.
Why would the main engines cut off during departure from the SRB and external tank? The shuttle had internal fuel for its main engines, or could at least have had, enough to make a landing a minute after launch. All launch escape systems are about departing/ejecting at hypersonic speed in the atmosphere. Maybe it wouldn't have helped Challenger, but I don't see why it would be easier for the SLS to do it from the shuttle stack without the shuttle, than for the aerodynamically shaped and side mounted shuttle itself to do it.
The Shuttle had zero tankage for SSME's inside it. All that it would hold internally is the volume left in the plumbing, which I imagine would run out in milliseconds if you were lucky.
It surely could have been designed to carry enough fuel aboard for an escape landing. Or at least to have jettisoned the SRB's and kept its external tank for a while to do it. Or flown as a glider to a survivable crash landing in the ocean. I fully understand that Challenger had none of those options. But I don't understand why it was designed not to have any of them. Why would it be harder than the real Soyuz one or the Saturn V "Little Joe" test or the upcoming F9 launch launch escape test? Does this deserve an own question?
AilieyqxmoCMT You are describing RTLS. It was only possible in a VERY narrow window. And NO it could not carry enough fuel to land. Not using SSME's. They can only throttle down to I think 60ish percent. At that rate, even only one SSME would burn through fuel so fast that there would be payload left on the Shuttle to support it. This would be a good question as there is lots of reasons.
AilifyjmoxCMT New question asked http://space.stackexchange.com/questions/10600/what-is-the-problem-with-aborting-a-space-shuttle-mission
@geoffc: Il tuo commento sull'impianto idraulico all'interno dello Shuttle ha ispirato questa domanda: https://space.stackexchange.com/q/35744/26446
@LocalFluff alla fine finisce per essere "perché non ridisegnare lo shuttle in qualcosa come un dyna-soar / Hermes / Starship / Apollo". Sono solo molti cambiamenti. Parte del problema era la fantasia del progettista di una nave così sicura che gli aborti erano a malapena necessari. Ovviamente i booster a combustibile liquido (in grado di spegnersi) o un design senza booster a cinghia sarebbero utili.
#3
+2
Evan Finch
2018-07-16 04:38:59 UTC
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Al fine di ottenere ulteriore supporto politico per STS, la NASA ha sostanzialmente convinto i legislatori a costringere l'Air Force / NRO a sostituire Titano con lo Shuttle come veicolo di lancio per i satelliti spia KH-11 e altro hardware di intelligence che richiederebbe lanci direttamente nel polare orbita. Con il progredire di entrambi questi programmi, il peso è cresciuto oltre le specifiche originali. Il margine era molto vicino già prima degli aumenti, e nel 1984 la NASA si stava preparando a fare alcune cose piuttosto rischiose per mantenere la promessa di lanciare carichi utili di intelligence, inclusi booster a filamento, motori Block I con le gole / iniettori originali / giranti turbopompa al 109% per l'intero volo. Questo dovrebbe darti un'idea del motivo per cui anche 5.000 libbre erano completamente fuori questione per un LES efficace. Ovviamente, 51L è successo e praticamente l'intera missione militare è stata abbandonata, tranne per alcuni uccelli già configurati per il lancio dello Shuttle, quindi ironicamente lo stesso LES che avrebbe potuto facilmente salvare l'equipaggio del 51L sarebbe stato alla fine fattibile per le missioni STS terminate per volare.

TL; DR: Non sarebbe in grado di lanciare i satelliti per cui è stato contrattualmente costruito.
#4
  0
user18198
2017-01-13 12:18:43 UTC
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Un sistema di fuga dal lancio efficace non è stato incorporato nel STS a causa di considerazioni sul peso che ora sembrano essere miopi e persino assurde.

Possibili sistemi di fuga .

1) Un sistema di capsule di espulsione di fuga simile a quello utilizzato nel B-58 Hustler era una possibilità. Ma la capsula di espulsione pesava diverse volte quanto i sedili dello shuttle e quindi non era sviluppata.

2) Poi c'è il fatto che l'intero compartimento dell'equipaggio avrebbe potuto (dovuto) essere progettato per separarsi come nel caso del sistema di fuga F-111 . Tuttavia, il sistema sarebbe stato ancora una volta, secondo l'opinione della NASA, troppo pesante.

3) verum potest esse penale

La realtà è che credo che la NASA non volesse ridurre capacità di carico utile del STS includendo un efficace sistema di fuga dell'equipaggio. Sembra che 50.000 libbre di carico utile per LEO fosse il numero "magico" voluto dalla NASA e ridurre tale carico per motivi di sicurezza dell'equipaggio a LEO da 40.000 a 45.000 libbre era un effetto indesiderato dell'incorporazione di un tale sistema di fuga. Un sistema badate bene che avrebbe potuto proteggere in sicurezza i membri dell'equipaggio da una posizione stazionaria sul pad fino ad una velocità di + Mach 2.

Hmm, Mach 2 su un massimo di Mach 25, è sicuramente molto efficace per una riduzione del carico utile del 10-20%….
Sì, Mach 2 ti ha coperto per qualcosa come i primi 70-80 secondi di volo. Nel momento in cui gli SRB forniscono una spinta trascurabile e vengono lanciati, sei già a Mach 4 o giù di lì, e sono circa due minuti dall'inizio del volo.
La figura + mach 2 presume che il sistema di fuga non sarebbe più robusto di quelli del B-58 o dell'F-111. Comunque sia, non ho dubbi (ma non posso provare) che un sistema molto simile al sistema della capsula di espulsione del B-58 potrebbe essere stato progettato e prodotto che sarebbe efficace a numeri di mach s alti come 4. Ma questo è qualcosa non lo sapremo mai.
La domanda non riguarda i possibili sistemi di fuga, ma il motivo per cui l'orbiter non ne aveva uno. L'unica parte della tua risposta che affronta questo sembra essere una tua "convinzione". Hai qualche riferimento a sostegno di questo?
Marmo organico .... Da Encyclopedia Astronautica, "la navetta è stata progettata come se avesse la sicurezza operativa intrinseca di un aereo di linea. Non era dotata di alcuna disposizione per il salvataggio dell'equipaggio in caso di guasto del booster durante la risalita in orbita o di essere bloccati in orbita, o cedimento strutturale durante il rientro ............ ** "Ma il problema del peso significava anche che non c'era margine per le misure di sicurezza dell'equipaggio senza (per la NASA) un impatto inaccettabile sulla rete payload. "** _Questo è di conoscenza comune_ articolo completo = http://www.astronautix.com/s/shuttle.html
La verità è che la NASA ha abbandonato la sicurezza dell'equipaggio, non per preoccupazioni sul carico utile, ma semplicemente per arroganza. Se la NASA avesse insistito su un LES 30K oltre alla capacità di carico utile per lanciare i satelliti KH, avrebbe potuto essere raggiunto. Guarda l'attuale stack di booster SLS. Per aumentare il carico utile è stato aggiunto un segmento aggiuntivo allo stack del booster. Niente ha impedito alla NASA di costruire un booster a cinque segmenti nel 1972. La NASA semplicemente non ha chiesto di incorporare un LES perché "il fallimento non era un'opzione" Molti ingegneri di Thiokol ti diranno che il booster a cinque segmenti era un'opzione.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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