Warum enthalten unbemannte Trägerraketen kein Startfluchtsystem für die Nutzlast?

Vorgeschlagene russische Raumfahrzeuge für Mars-, Mond- oder orbitale Schleppermissionen, die einen Kernreaktor verwendet hätten, boten dem Reaktor eine Fluchtturm-ähnliche Funktionalität.

Das Problem ist jedoch, dass der gesamte Nutzlaststapel normalerweise zu groß ist, um mit einem Fluchtturm gerettet zu werden (und aufgrund des Gewichts des Fluchtsystems immer noch Nutzlast übrig ist, um in die Umlaufbahn zu gehen). Im bemannten Fall wird normalerweise alles außer dem Minimum zur Rettung der Menschen verworfen. In ähnlicher Weise würde es im Fall des Reaktors den Reaktor retten, aber nicht den Rest der Nutzlast.

Eine andere Sichtweise ist, dass Launch Escape-Systeme normalerweise verwendet werden, wenn Flugabbruchsysteme keine wirklich guten Optionen sind.

Wenn Sie einen Flug mit Personen beenden, wäre das wirklich scheiße.

Wenn Sie einen Flug mit einem Kernreaktor beenden, während er über Land fliegt, wäre das auch wirklich scheiße.

In diesem Fall kann es sich lohnen, ein Fluchtsystem zu haben, um diese Folgen zu vermeiden.

@Philipp hat es meiner Meinung nach in seiner Antwort auf den Punkt gebracht, und wir haben in gewissem Sinne auch in unserem Haupt-Chatroom die Wirtschaftlichkeit solcher Nutzlast-Fluchtsysteme im Vergleich zu den Versicherungskosten diskutiert. Technische und wirtschaftliche Machbarkeitsstudien für solche Nutzlast-Fluchtsysteme wurden jedoch schon früher durchgeführt, ein gutes Beispiel dafür ist die Diplomarbeit von Fred E. Wagner über die Analyse des erwarteten Werts für ein Nutzlast-Fluchtsystem für unbemannte Startfahrzeuge (PDF).

Die Wahrheit ist, dass es sich einfach nicht lohnt, wenn die Kosten für den Start der zusätzlichen Masse eines solchen Nutzlast-Fluchtsystems mindestens nahe oder sogar höher sind als die Versicherung für Ihre gesamte Nutzlast (möglicherweise viele Satelliten, wohlgemerkt). . Und dabei sind noch nicht einmal die Kosten für die Entwicklung, Herstellung und Prüfung eines solchen Systems berücksichtigt. Es wurde also nie wirklich versucht.

Die NASA betreibt über ihr Office of Safety and Mission Assurance eine Payload Safety Working Group (PSWG) , die sich hauptsächlich mit der Vorbereitung von Verfahren zur Gewährleistung der Sicherheit der Nutzlast und ihrer Handhabungsmannschaft während des Transports, der Nutzlastintegration usw. befasst und sie veröffentlicht Dokumentation des Nutzlastsicherheitsprogramms für verbrauchbare Trägerraketen (PDF). Hier ist ein cooles Diagramm des Sicherheitsüberprüfungsprozesses (Quelle: Powerpoint-Präsentation der NASA zum Sicherheitsprogramm für Nutzlasten von Trägerraketen, erstellt von Cal Staubus):

Aber meines Wissens bietet kein Startsystem seinen Kunden ein Nutzlast-Fluchtsystem, das an der Nutzlastverkleidung montiert wäre und die gesamte Nutzlast im Falle eines Startversagens während des Fluges sicher landen würde.

Dies schließt natürlich nicht aus, dass einige einzelne Nutzlasten für einen späteren Abruf am Ende der Mission, für die sie entwickelt wurden, ausgelegt sein könnten oder im Falle eines fehlgeschlagenen Starts ein benutzerdefiniertes Flucht- und Landesystem aktivieren könnten. Mir sind jedoch keine bekannt, die dafür ausgelegt wären, oder ob es überhaupt technisch machbar wäre, die Nutzlast bei einem fehlgeschlagenen Start aus der Nutzlastverkleidung abzuwerfen, selbst wenn Sie sie an das Reichweitensicherheitssystem anschließen und einen Abwurfbefehl erhalten würden vor der Aktivierung des Selbstzerstörungsmechanismus des Werfers. In solchen Szenarien darf einfach keine Zeit verloren werden. Sie versuchen zuerst, Menschenleben zu retten, und sorgen sich dann um ein schickes Gerät, das in den Weltraum fliegen wollte.

Das Gewicht ist ein wichtiger Faktor ... jeder Gegenstand am Fahrzeug muss einen guten Grund haben, dort zu sein. Anstatt zu versuchen, eine teure Nutzlast im Falle eines Startfehlers zu retten, kann es einfacher/billiger sein, die Zuverlässigkeit des Startsystems zu maximieren und die Kosten für den Verlust des gesamten Fahrzeugs und der Nutzlast im (vermutlich seltenen) Fall von zu akzeptieren Versagen.

Selbst im bemannten Fall besteht immer noch die Möglichkeit eines Ausfalls, für den kein Entkommen möglich ist. Es wird zu einem kalkulierten Risiko ... das die Möglichkeit minimiert, aber nie wirklich vollständig ausschließt, Besatzung/Passagiere durch einen katastrophalen Ausfall zu verlieren.

Abgesehen von den von anderen genannten Gründen sind Menschen widerstandsfähiger gegen Belastungen vom Typ "Aufprall" als gewöhnliche orbitale Nutzlasten. Die Satelliten sind so berechnet, dass sie der anhaltenden Raketenbeschleunigung von mehreren g standhalten, aber nicht einem einzigen Schock von ~80 g beim Aufprall auf den Boden. Das bedeutet, dass ihr Notfallsystem weitaus fortschrittlicher sein müsste – einen viel sanfteren Fall ermöglichen – als dasjenige, das Menschen retten soll, oder die Satelliten selbst müssten mit Blick auf die Stoßfestigkeit konstruiert werden, was zu ihrem Gewicht und ihrer Komplexität beiträgt ein Weg, der höchstwahrscheinlich nie von Nutzen sein wird.

Es ist einfache Wirtschaft.

Unbemannte Nutzlasten können und sind in der Regel gegen Verluste aufgrund von Startkomplikationen versichert.

Die Versicherung kostet weniger als die zusätzlichen Kosten für die Installation eines Start-Fluchtsystems.

Ein weiterer Unterschied zwischen bemannter Raumfahrt und unbemannten Trägerraketen, der in den anderen Antworten nicht erwähnt wird:

Kapseln für die bemannte Raumfahrt werden sowohl für den Aufstieg als auch für die Rückkehr verwendet und sind daher so konzipiert, dass sie mit Menschen darin sicher landen. Das bedeutet, dass sie Fallschirme, zerbrechliche Strukturen haben, um den Aufprall beim Aufprall auf den Boden oder das Meer zu absorbieren, und Schwimmvorrichtungen, um sicherzustellen, dass sie nicht sinken, während sie auf die Bergung warten.

Die Aufgabe eines Start-Flucht-Systems besteht darin, die Besatzungskapsel von einer fehlerhaften Trägerrakete weg und hoch genug zu bringen, damit das vorhandene Abstiegs- und Landesystem Zeit hat, zu funktionieren, bevor die Kapsel den Boden berührt. Die zusätzliche Masse des Start-Flucht-Systems ist im Grunde nur die Trennrakete.

Für einen Satellitenstart fehlen all diese Dinge, weil die Nutzlast nicht zurückkommen soll. Die zusätzliche Masse, die benötigt wird, um sie aufzunehmen, wäre erheblich höher als nur das Trennsystem.