Was genau lässt gestrandete Oberstufen explodieren?

Die meisten Oberstufen müssen bis zu einem gewissen Grad flexibel sein. Dies erfordert einen flüssigen Antrieb irgendeiner Art. Es gibt zwei primäre Treibmittelfamilien für diese Stufen, kryogen und korrosiv. Schauen wir uns jeden einzeln an:

Kryogen - Schließlich erwärmt sich der Kraftstoff auf etwa Raumtemperatur. Die Raumtemperatur auf der Erde ergibt sich, weil die Lichtmenge, die auf die Erde trifft, und die Wärmeenergie/das Licht, das die Erde verlässt, in einem Gleichgewicht stehen. Ein ähnliches Gleichgewicht wird im erdnahen Raum bestehen. Wenn die Temperatur steigt, steigt der Druck schnell an. Im Wesentlichen wird die Druckgrenze erreicht und wie ein zu voller Ballon explodieren.

Ätzend - Ich kann keine Methode ausarbeiten, die jedes Mal eine Explosion garantiert, aber ich vermute, dass Folgendes passieren wird. Schließlich wird der Tank durchdrungen, entweder über ein Leck oder auf andere Weise. Dann werden sich die beiden Kraftstoffarten schließlich unkontrolliert vermischen und eine Explosion verursachen. Ich würde sagen, dass dies nicht garantiert ist, aber leicht passieren könnte. Die thermischen Zyklen verursachen auch Spannungen, die dazu führen können.

Fazit: Leeren Sie Ihre Kraftstofftanks!

Ich denke, es ist schwierig, genaue Angaben zu den Fehlerursachen zu machen, ohne die formelle Herstellerbewertung zu sehen.

Abgesehen von diesem pedantisch offensichtlichen bisschen plausible Ursachen für das Versagen einer Bris-Oberstufe sind:

• Durchdringen eines unter Druck stehenden Volumens durch Trümmer mit hoher Geschwindigkeit, so dass es bricht,
• Leck zwischen den Brennstoff- und Oxidationsmittelteilen des Systems, das sich bei Kontakt entzündet, da es für den Briz M hypergolisch ist (und in diesem Fall nicht kryogen ist),
• undichter Ausfall eines Reglers eines Hochdruck-Gastanks, so dass der nachgeschaltete Niederdruck-Treibmitteltank reißt. Dies würde nur insoweit gelten, als die Briz M Hochdruckgas enthält, beispielsweise um die Triebwerke zur Lageregelung unter Druck zu setzen.

Ich hoffe, das bringt ein wenig Ordnung.

BEARBEITEN:

• Überdruck eines Treibstofftanks, wenn nach der Missionsphase hohe Temperaturen durch Sonnenlicht auftreten. Da die Briz keine kryogene Stufe ist, scheint sie physikalisch weniger riskant zu sein, insbesondere wenn sich der Treibstofftank leert. Es ist daher plausibel, dass eine Stufe, die bereits einen Ausfall erlitten hat und daher nicht leer ist, einem höheren Risiko ausgesetzt ist.

Ich habe tatsächlich den Verdacht, dass die fragmentierten Bris-Oberstufen alle die Phase-1-Varianten sein könnten, die, wenn ich mich richtig erinnere, nicht so viele Passivierungsfunktionen am Ende der Mission hatten. Jede der dritten oder vierten Erklärungen könnte gefördert werden, wenn das Merkmal der Phase 1 signifikant ist.

KRYOGENE FLÜSSIGE TREIBMITTEL

Heutzutage ist der am häufigsten verwendete kryogene Brennstoff Wasserstoff ($H_2$) (Auch das in der Para-Form). Es hat einen Siedepunkt bei einer Temperatur von 20,37 K und einen Gefrierpunkt von$\approx$13 k, also muss man beim Speichern von Wasserstoff sehr vorsichtig sein, da er unter einer bestimmten Temperatur gefrieren würde und die Gefahr besteht, dass die Pipeline blockiert wird (dies ist jedoch unmöglich, da die in den kryogenen Raketen verwendeten Turbopumpen so leistungsfähig sind, dass sie das Eis brechen können Wasserstoff). Eine andere Sache ist, dass alle Metalle (einschließlich Legierungen mit wenigen Ausnahmen) eine erhöhte Leistung (z. B. Streckgrenze, Bruchfestigkeit) aufweisen, aber dennoch die Ermüdungsfestigkeit abnimmt, wenn die Temperatur die kryogene Temperatur erreicht, was bedeutet, dass die Metalle den kryogenen Temperaturen ausgesetzt werden harmonische {zyklische} Spannung wird brechen . Der Wasserstoff würde bei sehr niedriger Temperatur verdampfen und der Druck im Kraftstofftank wird so stark ansteigen, dass er explodieren kann (sehr hohe Isolierung erforderlich).

FESTTREIBSTOFFE

Sie sind ziemlich zuverlässig, aber ihr Nachteil ist, dass sie nicht ausgeschaltet werden kann, sobald sie gezündet ist.

Beim Breeze-M vermuten sie, dass das Lager in der Turbopumpe ( S5.98 ) das Problem mit dem Abschalten des Motors verursacht haben könnte. Ich denke, der Grund dafür ist, dass das Metall sehr stark geworden wäre, da sie bei den kryogenen Temperaturen arbeiten kalt (nahe der kryogenen Temperatur), da es kontinuierlich mit hoher Drehzahl läuft. Ihre Festigkeit hätte abgenommen (da die Ermüdungsfestigkeit bei kryogenen Temperaturen abnimmt) und Metalle ziehen sich bei niedrigen Temperaturen zusammen (in diesem Fall würden jedoch Metalle mit sehr niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet), wenn das Metall schrumpft, verursacht es mehr Reibung hätte sich verklemmt, da es zu spröde war, es besteht sogar die Möglichkeit eines Bruchs

(Der letzte Absatz dieser Antwort ist nur meine Analogie möglicher Gründe)