Challenger-Katastrophe: Wie voll war der Außentank zum Zeitpunkt der Zerstörung?

Wir alle haben von der Challenger-Katastrophe gehört .

Beim Lesen des Unterabschnitts Fahrzeugbruch machte mich dieser Satz sehr neugierig:

Der externe Tank erlitt zu diesem Zeitpunkt einen vollständigen strukturellen Fehler, die LH2- und LOX-Tanks platzten, vermischten sich und entzündeten sich, wodurch ein Feuerball entstand, der den gesamten Stapel umhüllte.

Ich weiß, dass nicht die Explosion das ganze Fahrzeug zerstört hat, sondern aerodynamische Kräfte, aber ich frage mich:

  • Wie viel Flüssigbrennstoff und Oxidationsmittel befanden sich zum Zeitpunkt seiner Zerstörung im externen Tank?

Bonus-Frage:

  • Wie viele Sekunden blieben bis zur SRB-Trennung?

Ich konnte keine Informationen finden, also vielen Dank für Ihre Antworten!

Antworten (3)

Ich habe eine grobe Tabellenkalkulationssimulation mit dem Bericht der Rogers Commission erstellt , um die Drosselzeiten zu erhalten, nämlich:

  • Nach 24 Sekunden auf 94 % drosseln
  • Nach 42 Sekunden auf 65 % drosseln
  • Nach 65 Sekunden auf 104 % drosseln

Ich habe den Starttreibstoffverbrauch vernachlässigt und eine Stufenfunktionsdrosselung angenommen. Ich nahm die Start-O2-Last auf 1.387.457 lb und die H2-Last auf 234.265 lb.

Ich habe 154 lb/s/Motor für den H2-Fluss bei 104 % und 925 lb/s/Motor für den O2-Fluss verwendet. Ich bin davon ausgegangen, dass die Durchflussraten linear mit der Drosselklappeneinstellung skalieren - dies ist eine anständige Annahme, soweit ich mich erinnere.

Angesichts dessen hatte ich bei 73 Sekunden eine O2-Beladung von ~ 87,7 % und gleichzeitig eine H2-Beladung von ~ 87,9 %.

Mit meiner Schrittzeit von 1 Sekunde und den gegoogelten Startladezahlen ist es ungefähr - wirklich ungefähr - aber Sie können sehen, dass im ET noch viel Prop übrig war.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die SRB-Sep-Zeit ist ~ 2:03, also waren sie zu ~ 60% ausgebrannt.

Hinweis: Berechnungen in meiner Antwort auf Wie viel Treibstoff wird bis zum Start verbraucht? zeigen, dass weniger als ~1% des ET-Treibmittels vor dem Abheben verbraucht werden, was die Prozentsätze bei 73 Sekunden etwas senken würde. Ich habe die Tabelle nicht neu erstellt. Ich habe gleich gesagt: "Ich habe den Verbrauch von Starttreibstoff vernachlässigt."

Danke, das würde mich nerven, und das einzige, was mir einfiel, um das Ergebnis auszuarbeiten, war, ein gerendertes Diagramm des Drosselungsplans zu nehmen und Pixel unter der Kurve zu zählen. ;)
Wie viel zusätzliches H2 wäre durch das unkontrollierte Leck aus dem Loch verloren gegangen, das die SRB-Fahne einige Sekunden vor dem Aufbrechen in den Wasserstofftank des ET gebrannt hatte?
@Sean, das ist ein guter Punkt. Mit meinen Zahlen mit geringer Genauigkeit bezweifle ich, dass dies das Ergebnis beeinflussen würde. Ich werde mir den Bericht ansehen und sehen, ob sie eine Durchflussrate durch das Leck erwähnen - sieht so aus, als ob der Füllstandsdruck des H2-Tanks begonnen hat, abzufallen ...
Ich habe im Bericht gelesen, dass es in den letzten 8 Sekunden vor der Trennung ein erhebliches Wasserstoffleck gab. Gibt aber keine Leckrate an. Stößt mein letztes H2 % um einen kleinen Betrag nach unten.
@OrganicMarble Nun, es war ein "Leck", keine Explosion von Wasserstoff aus dem Tank, also ist es angesichts der Zeitskala wahrscheinlich ziemlich sicher anzunehmen, dass die absolute Menge vernachlässigbar war.

Die Trennung von Challenger erfolgte etwa 73 Sekunden nach dem Flug. Das Abschalten des Haupttriebwerks erfolgt normalerweise etwa 510 Sekunden nach Flugbeginn, was bedeutet, dass etwa 86 % des Treibstoffs verbleiben würden. (Viele Quellen geben 480 Sekunden an, aber ich vermute, dass dies eine einfache Division der Tankmasse durch die Vollgas-Verbrauchsrate ist; ein Blick auf die tatsächlichen Missionsberichte unterstützt die Verbrennungszahl des Hauptmotors von ~ 510 Sekunden.)

Allerdings ist der Drosselplan der Haupttriebwerke nicht konstant, also wäre es etwas mehr gewesen – der Unfall ereignete sich kurz nach dem Ende des max-Q-„Drosseleimers“, in der Zeit, in der weniger Kraftstoff verbraucht würde , aber es gibt auch eine geplante Drosselung gegen Ende der Hauptmotorverbrennung, die dies teilweise aufhebt.

In jedem Fall würde der Tank zu diesem Zeitpunkt etwas mehr als 540 Tonnen flüssigen Sauerstoff und 91 Tonnen flüssigen Wasserstoff enthalten.

Die Booster sollten ungefähr 127 Sekunden lang brennen, also waren sie mehr als halbwegs da, mit verbleibenden 54 Sekunden.

Sie haben Recht, der nominale MECO beträgt ~ 8 Minuten 30 Sekunden. Die Zusammenfassung der Space-Shuttle-Missionen listet die MECO-Zeit für alle Flüge auf. google.com/…

Ein paar Fakten:

  • Die SRB-Brenndauer beträgt 127 Sekunden
  • Beginn des Challenger-Vorfalls – 64 s
  • Fahrzeugbruch - 72 s
  • Nominelle Zeit bis zum Orbit - 510 s.

Die SRBs waren also ungefähr zur Hälfte mit ihrer Brenndauer fertig, bevor das Fahrzeug zu zerbrechen begann. Das Haupttriebwerk des Space Shuttles erzeugte bis etwa zum Zeitpunkt der SRB-Trennung tatsächlich weniger als 1 g Schub. Wenn die SRBs irgendwie sicher hätten freigesetzt werden können, wäre es möglich, dass das Space Shuttle umgedreht und zurückgekehrt wäre, um am Kennedy Space Center zu landen, aber die SRBs hätten nicht freigesetzt werden können.

Außerdem hatte der Haupttank den größten Teil seines Treibstoffs. Während die SRBs angebracht waren, wurde die Hauptmaschine die meiste Zeit nicht auf 100 % gedrosselt, um keinen zu hohen Widerstand zu erreichen. Ich habe keine genaue Zahl, aber ich würde erwarten, dass mehr als 90 % des Kraftstoffs im Tank zum Zeitpunkt der Fahrzeugzerstörung noch vorhanden waren.

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