Warum hatte der externe Tank des Space Shuttles keine Druckentlastungsöffnungen?

Während eines Space-Shuttle-Abbruchs wäre es von entscheidender Bedeutung gewesen, das Fahrzeug während des Motorflugs nicht unter 265 Kilofuß sinken zu lassen, da eine übermäßige aerodynamische Erwärmung unter 265 kft zur Explosion des externen Tanks (ET) geführt hätte(siehe Seite 18 des verlinkten PDF); Hätte man das Shuttle nicht davon abhalten können, unter 265 kft abzusinken, hätten seine Triebwerke sofort abgeschaltet und der ET abgeworfen werden müssen, bevor er platzte. Aufgrund dieser Einschränkung sind Niedrigenergiesituationen, in denen der Orbiter sonst in der Lage gewesen wäre, einen TAL-Standort erfolgreich zu erreichen (z. B. zwei Triebwerke ausgefallen oder ein Triebwerk ausgefallen und eines mit 67 % Gas festgefahren, früh im Flug der zweiten Stufe) hätte stattdessen in einem erzwungenen frühen MECO und einer Rettungsaktion über dem offenen Atlantik geendet, und selbst einmotorige Abbrüche während des mittleren Drittels des Fluges der zweiten Stufe (wo der Orbiter in der Lage gewesen wäre, einen TAL-Standort zu erreichen) hätten ihre Margen gehabt Die Sicherheit wird durch die Notwendigkeit, während des Motorflugs mit einem sehr hohen Anstellwinkel zu fliegen, ernsthaft beeinträchtigt, um über 265 kft zu bleiben.

Wenn der ET mit Druckentlastungsventilen ausgestattet worden wäre, um kochenden Wasserstoff sicher über Bord abzulassen und einen Bruch zu verhindern, wäre diese Einschränkung beseitigt worden, und Abbrüche mit niedrigerer Energie hätten sich auf das Erzielen horizontaler Geschwindigkeit konzentrieren können, anstatt sich darum kümmern zu müssen Minimierung ihrer Sinkrate, was in vielen Fällen dazu führt, dass der Orbiter es zu einer Landebahn schafft, anstatt im Getränk herunterzukommen.

Warum war der ET daher nicht mit Druckentlastungsöffnungen ausgestattet, um die thermisch auferlegte Droop-Beschränkung von 265 kft zu beseitigen?

Das Entlüften von Wasserstoff bei laufenden Motoren hat ein interessantes Feuerballpotential. Auch das Ablassen von Wasserstoff, aber nicht Sauerstoff, bewegt den CofG nach hinten, was bei Raketen im Allgemeinen schlecht ist. Eine allgemeine Beobachtung bei all Ihren „Warum nicht“-Fragen ist, immer zu überlegen, welches zusätzliche Risiko etwas hinzufügen würde. In diesem Fall erzeugt ein schnelles Leck einen Feuerball auf dem Pad, und ein langsames Leck lässt den Orbitor vor dem Oxidierer keinen Treibstoff mehr haben und die Triebwerke beschädigen. Im Gegenzug fügt es RTLS eine Marge hinzu, sodass Mathematik ins Spiel kommt, um zu versuchen, das niedrigste Gesamtrisiko zu finden.
War der Sauerstoff nicht am vorderen Ende des Tanks, dh das Ablassen von Wasserstoff würde das CoG nach vorne bewegen?
@Hobbes, ja du hast Recht, da die dichtere Flüssigkeit natürlich besser nach vorne ist. Keine Ahnung, wie ich das verwechselt habe.

Antworten (1)

Ihre Frage basiert auf einem Missverständnis - die Treibmitteltanks des externen Tanks hatten tatsächlich Entlastungsventile.

Das 02-Ventil wird bei 24 psid entlastet und das H2-Ventil wird bei 36 psid entlastet.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aus dem Pressehandbuch von 1982 , Seiten 92-95

Der Kommentar von GremlinWrangler über die Unratsamkeit des Ablassens von Wasserstoff ist wohlbegründet – siehe Flugregel A5-154, deren Begründung lautet

Wenn eine Entlüftung auftritt, während sich das Fahrzeug in der ersten Stufe befindet, könnte sich ein Feuer entlang der Seite des externen Tanks ausbreiten (siehe PRCB-Präsentation vom 10. Februar 1987 und 32. PSIG).

Das Versagen eines Entlastungsventils, nach dem Entlüften zu schließen, könnte ebenfalls katastrophal sein, da der positive Nettosaugdruck von LH2 verloren geht.

Außerdem sind die Entlüftungsventile der Treibstofftanks nicht dafür ausgelegt, die Tanks vor katastrophalen Ereignissen zu schützen – wie im Fall eines Heliumkugelbruchs auf einem SpaceX-Flug im Jahr 2015. Sie sollen vor glaubwürdigen Ausfällen des Drucksystems schützen. Siehe auch Haben die Treibstofftanks der tatsächlichen (nicht geplanten) Oberstufen von Verbrauchsfahrzeugen Entlastungsventile?