Hätte ein Space Shuttle sehr früh während des Aufstiegs einen Ausfall des Haupttriebwerks erlitten oder wäre ein zeitkritischer Notfall ( z Site) abbrechen , wodurch es eine normale Flugbahn der ersten Stufe 2 fliegen würde, und nachdem die SRBs erschöpft und entkoppelt waren, für eine beträchtliche Distanz geradeaus nach unten weiterfahren würde, bevor es schließlich herumkippt, seine Downrange-Geschwindigkeit allmählich auf Null reduziert und eine beträchtliche Uprange-Geschwindigkeit erreicht ( dabei enorm an Höhe verloren) und schließlich den ET über Bord geworfen und zu einer Landung zurück am KSC geflogen. 3
Dies scheint eine ziemlich riskante Vorgehensweise zu sein, wenn man bedenkt, dass, wenn ein SSME ausfällt, besonders früh, das, was auch immer es ausschaltet, leicht einen oder beide der verbleibenden SSMEs ausschalten könnte, 4 was für fast den gesamten Standard wäre RTLS-Flugbahn, verlassen Sie den Orbiter nicht in der Lage, Land zu erreichen; Dies wäre vor dem Challenger -Verlust besonders schlimm gewesen, als die Shuttle-Besatzungen keine Rettungsmöglichkeiten hatten und sie zu einer wahrscheinlich tödlichen Notwasserung gezwungen hätten . Der lange Downrange-Abschnitt der zweiten Stufe ist besonders seltsam, da er Sie immer schneller immer weiter aus der Sicherheit bringen würde. 5 Wenn überhaupt, scheint es, dass man es vermeiden möchtein die übliche Schwerkraftkurve überschlagen und stattdessen einen möglichst steilen Flugbahnwinkel fliegen, um die eigenen Höhenreserven zu maximieren und die eigene Geschwindigkeit weg von Terra Firma zu minimieren; Andernfalls würde ein Abbiegen nach Norden oder Süden einen näher an einem Landeplatz halten, als wenn man einfach geradeaus weiterfährt, und es ermöglichen, dass die endgültige Abbiegung zurück zum KSC über eine moorübliche Steilkurve und nicht über die Überschallvertikale erfolgt Absturz eines Standard-RTLS (bei dem der Verlust auch nur eines zusätzlichen Motors leicht zu einem Kontrollverlust führen könnte). Warum also ging die Standard-RTLS-Flugbahn so weit nach unten, bevor sie sich umdrehte?
1 : Negativer Return war der Punkt in einem Shuttle-Aufstieg, an dem ein RTLS-Abbruch physikalisch nicht mehr möglich wäre.
2 : Ich gehe von den Stufenbezeichnungen in der SS-Abbruchdokumentation der NASA aus, wobei „erste Stufe“ vor SRB-Ausbrennen und -Abwurf war, „zweite Stufe“ von SRB-Abwurf bis SSME-Abschaltung und ET-Abwurf war und „dritte Stufe“ war OMS-Verbrennung(en).
3 : Shuttle-Starts von Vandenberg, wenn sie nicht abgesagt worden wären, sollten im Falle eines RTLS in Edwards landen, anstatt zurück in Vandenberg (viel mehr Raum für Fehler bei Edwards, da Sie im Grunde überall auf Rogers Dry landen können See, wenn Sie müssen; dies geschah tatsächlich bei mindestens einer Shuttle-Landung, die kurz vor der asphaltierten Landebahn landete und sich für den ersten Teil seiner Landerolle auf dem Seebett befand).
4 : Dies wäre fast bei STS-51F passiert ), wo ein fehlerhafter Sensor eine SSME deaktivierte und innerhalb von Sekunden kam, um eine andere zum Abschalten zu bringen, bevor er [der Sensor] deaktiviert werden konnte. Wäre die zweite SSME verloren gegangen, wäre Challenger mitten im Atlantik gelandet; Da dies war, bevor die Rettungskapazität nach STS-51L hinzugefügt wurde, wäre die Besatzung gezwungen gewesen, im Ozean zu noten, und hätte wahrscheinlich nicht überlebt . So konnten sie immer noch eine (viel niedrigere) Umlaufbahn erreichen (bekannt als Abort to Orbit oder kurz ATO).
5 : Wikipedia behauptet , dass der verlängerte Gegenwind-Abschnitt genügend Zeit geben sollte, um das gesamte Treibmittel in der ET abzubrennen, aber diese Erklärung hält einer Überprüfung nicht stand; (fast) gerade nach oben zu fliegen oder sich während des Beins stetig zu einer Seite zu drehen, würde dem gleichen Zweck dienen und es nicht erfordern, annähernd so viel Downrange-Geschwindigkeit zu töten oder fast so viel Abstand vom KSC zurückzukrallen.
Bitte beziehen Sie sich beim Lesen dieser Antwort auf dieses Diagramm.
RTLS wird erst nach SRB sep ausgewählt:
Die früheste RTLS-Auswahl erfolgt bei 2:30 s, was Zeit für die Dämpfung der SRB-Sep-induzierten Transienten und für die Konvergenz der Führung der zweiten Stufe ermöglicht. Daher könnte ein Abbruch vor SRB sep eingeleitet werden, aber das Fahrzeug würde ohnehin erst nach 2:30 s mit dem RTLS-Flugprofil beginnen. Das Ergebnis ist, dass der RTLS-Abbruch immer bis mindestens 2:30 s verzögert wird.
Änderung der Flugbahn als Reaktion auf die Einleitung eines RTLS-Abbruchs: Dies wurde tatsächlich innerhalb der strengen Beschränkungen des Aufstiegs zugelassen. Eine Neigungsverzerrung würde zu der vorprogrammierten Neigungslage hinzugefügt werden, um die Trajektorie über den Nennwert anzuheben. Sie können dieses Lofting im Diagramm oben sehen. Wenn der Abbruch ein RTLS mit drei Triebwerken war, würden die Triebwerke gedrosselt, bis der Gesamtschub ungefähr dem von zwei Triebwerken entspricht. Außerdem würde bei der Abbruchinitiierung jede IY-Steuerung (außerhalb der Ebene) abgebrochen werden.
Das Space Shuttle wurde während eines nominalen Aufstiegs nahe an seinen Designgrenzen geflogen, um die Leistung zu maximieren. Die Ausführung eines Return to Launch Site (RTLS)-Abbruchs war ein noch herausfordernderes Manöver. Für den erfolgreichen Abschluss eines RTLS müssen viele Kriterien erfüllt werden.
Hier ein Auszug einiger Kriterien, die erfüllt werden mussten.
Während des Hochgeschwindigkeitsabschnitts der zweiten Stufe sollte die Höhe des Fahrzeugs nicht unter 265.000 Fuß sinken. Unterhalb dieser Höhe kann es zu einem Kontrollverlust kommen oder der ET kann aufgrund von Überhitzung reißen.
Powered Pitcharound (das Manöver, das die Phase des Beschleunigens vom Startplatz weg beendet und den Verzögerungsprozess beginnt) muss mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 Grad/Sekunde durchgeführt werden
Der ET darf nicht näher als 25 Seemeilen an Land aufschlagen
Für eine sichere Trennung darf das ET maximal 2 % Treibmittel enthalten, das bei Main Engine Cutoff (MECO) verbleibt.
Der dynamische Druck bei MECO muss zwischen 2 und 10 lbs/ft^2 liegen
Der Anstellwinkel kurz vor MECO muss etwa 30 Grad betragen.
Jede Flugbahn, die diese Einschränkungen erfüllt (und viele weitere, von denen ich nichts weiß oder aufgehört habe), hätte theoretisch zu einem erfolgreichen RTLS führen können. Ich bin zuversichtlich, dass die Jahrzehnte, die hochqualifizierte Ingenieure damit verbracht haben, diesen Abbruchmodus zu verfeinern, zum optimalen Design für diese alles andere als optimale Situation geführt haben.
Quellen
Intaktes Abort-Schulungshandbuch, Abschnitt 6
Space-Shuttle-Flugregeln A2-57, A2-62
Design der Flugbahn des Space Shuttles am Tag des Starts
Shuttle-Crew-Betriebshandbuch Abschnitt 6.3
Strukturelle Belastungen der Oberstufe beim Aufstieg?
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