Wie zuverlässig sind druckgespeiste hypergolische Motoren?

Eine ganze Menge "Was-wäre-wenn"-Diskussionen betreffen den Ausfall von Raketentriebwerken an kritischen Punkten bei verschiedenen bemannten Missionen - Mondaufstieg und erdüberquerende Injektion bei Mondlandemissionen, Retrorocket-Ausfall bei LEO-Missionen.

Ein beliebter Ansatz zur Bewältigung dieser Risiken ist die Verwendung eines einzigen Motors, der durch Einfachheit zuverlässig gemacht wird: hypergolische Treibmittel und Druckzufuhr. Dies ist ziemlich erfolgreich.

Einschließlich unbemannter Missionen, wann hat sich das letzte Mal ein missionskritisches, druckgespeistes, hypergolisches Triebwerk nicht auf Befehl im Weltraum gezündet? Einige technische Details:

  • Ich würde einen festgefahrenen Stromkreis nicht zählen, der durch so etwas wie ein Zurücksetzen des Leistungsschalters in kurzer Zeit gelöst wurde, dh in weniger als einer Stunde ohne Eingreifen eines Schraubendrehers
  • Ich würde kein einziges ausgefallenes Fluglagen-Triebwerk zählen, das nicht eine gewünschte Fluglagenänderung durch andere verfügbare Triebwerke verhindert hätte
  • Ich würde so etwas wie eine einzelne STS-OMS-Engine zählen, die eine geplante Verbrennung auf eine Weise fehlschlägt, die stattdessen die Verwendung des anderen OMS erfordert
Die Shuttle-OMS-Triebwerke wurden in den 70er Jahren gebaut, flogen jeweils auf Dutzenden von Missionen und wurden für den Einsatz im Orion-Servicemodul ausgeschlachtet. Ich glaube nicht, dass sie während des gesamten Programms jemals einen Zündausfall erlitten haben. Ich würde sagen, die sind zumindest ziemlich zuverlässig.
Der hypergolische Ausfall mit den größten Auswirkungen auf die Mission, den ich mir aus dem STS-Programm vorstellen kann, war ein RCS-Jet-Leck bei der ersten Shuttle-Mir-Mission. Wie Murphy sagen würde, war es ein Jet, der Mir gegenüberstand, und die Russen flippten aus, weil die Station verseucht war. Es führte fast zum Verlust von Missionszielen, bis sich kühlere Köpfe durchsetzten.
Die Apollo-Missionen verwendeten einen solchen Motor für das Servicemodul und die Abstiegs- und Aufstiegsstufe der Mondlandefähre. Die einzige Mission, bei der einer dieser Motoren nicht eingesetzt werden konnte, war Apollo 13. Aber wie wir alle wissen, wurde dies durch den geplatzten Sauerstofftank verursacht und nicht durch den Motor selbst. Doch der Motor der Mondlandefähre funktionierte auch während des Andockens an das Kommando- und Servicemodul und half bei der Rettung der Astronauten. Es war vorher nie geplant, den Motor auf diese Weise zu verwenden.
Ja, ich würde A13 nicht nach meinen Kriterien zählen: Der SPS-Motor funktionierte jedes Mal gut, wenn er gezündet wurde, und es gab keinen Versuch, ihn nach dem Unfall zu zünden. Es ist jedoch falsch zu sagen, dass die Verwendung des LM-Motors zum Manövrieren nicht in Betracht gezogen wurde. Die Rolle des LM-Rettungsboots war geplant.
Ja, sie sind sehr zuverlässig, wenn sie neu sind oder kürzlich gewartet wurden. Nach 12 Jahren im Weltraum ist so ziemlich nichts verlässlich. Ventile bleiben stecken, Druckmittel lecken, Hypergole korrodieren ihre Behälter, Fette trocknen aus. Diese Motoren sind jedoch immer noch zuverlässiger als die meisten der Konkurrenz.

Antworten (3)

Im Allgemeinen sind gut konstruierte druckgespeiste hypergolische Motoren sehr zuverlässig. Es sind jedoch sicherlich Fehler bei einigen Konstruktionen aufgetreten. Hier sind einige aktuelle Beispiele:

Die Juno -Sonde, die sich derzeit im Orbit um Jupiter befindet, musste ihre Missionspläne aufgrund von Bedenken hinsichtlich möglicher katastrophaler Ausfälle (wie bei Explosionen) aufgrund festsitzender Helium-Rückschlagventile in ihrem Haupttriebwerk, einem Moog LEROS -Bipropellant-Hypergol-Triebwerk, erheblich ändern. Diese Bedenken entstanden nach Fehlfunktionen desselben Triebwerks bei den geostationären Satelliten MUOS 5 und Intelsat 33e .

Ein weiteres Beispiel ist der Ausfall des druckgespeisten Nonius-Triebwerks 11D458M in der dritten Stufe der Proton-M/Briz-M-Rakete, die 2015 den MexSat-1-Telekommunikationssatelliten starten soll.

Yamal 601, das in diesem Jahr auf den Markt gebracht wurde, scheint ein Kandidat zu sein.

Es ist aus den Referenzen nicht klar, obwohl einige Quellen einen Grund zu der Behauptung zu haben scheinen, dass es ein Problem mit dem 400-N-Hauptstrahlruder gab, als es übertragen wurde, um die GTO-Übertragung auf 10-N-Motoren abzuschließen.

Quellen:

Gunters "Während des Anhebens der Umlaufbahn auf eine geostationäre Umlaufbahn trat beim Apogäumstriebwerk während des ersten Burbs eine mögliche Unregelmäßigkeit auf, sodass eine weitere Anhebung der Umlaufbahn mit den Triebwerken zur Lageregelung als Reserveantriebssystem durchgeführt wird."

SFN „Gazprom Space Systems sagte, das Problem sei vermutlich durch eine Abweichung des Schubvektors vom primären Triebwerk zur Erhöhung der Umlaufbahn von Jamal 601 verursacht worden.“

Der AJ10 ist ein druckgespeister hypergolischer Motor, der in mehreren Programmen verwendet wurde.

Ein AJ10-Triebwerk wurde erstmals während des dritten Vanguard-Starts am 17. März 1958 im Flug gezündet, der den Vanguard-1-Satelliten erfolgreich in die Umlaufbahn brachte.

Der AJ10-137-Motor wurde im Serviceantriebssystem des Apollo Service Module verwendet.

Das AJ10-190-Triebwerk wurde im Space Shuttle Orbital Maneuvering System (OMS) zum Einsetzen in die Umlaufbahn, für Manöver im Orbit und zum Verlassen der Umlaufbahn verwendet. Nach der Ausmusterung des Shuttles werden diese Triebwerke für den Einsatz im Servicemodul des Orion-Raumfahrzeugs umfunktioniert.

Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/AJ10

Ebenso hat das Descent Propulsion System (DPS) oder Lunar Module Descent Engine (LMDE) eine lange Geschichte zuverlässiger Leistung. Das LMDE ist ein hypergolisches Raketentriebwerk mit variabler Drosselung, das von Space Technology Laboratories (TRW) für den Einsatz in der Abstiegsstufe der Apollo-Mondlandefähre entwickelt wurde.

Nach dem Apollo-Programm wurde das DPS zum TRW TR-201-Triebwerk weiterentwickelt. Dieser Motor wurde in der als Delta-P bezeichneten zweiten Stufe der Delta-Trägerrakete (Serien Delta 1000, Delta 2000, Delta 3000) für 77 erfolgreiche Starts zwischen 1972 und 1988 verwendet.

https://en.wikipedia.org/wiki/Descent_Propulsion_System

Interessante Informationen, soweit sie gehen, aber sie beantworten nicht die Frage im Hauptteil meines Beitrags: Wann sind solche Motoren ausgefallen? Siehe auch space.stackexchange.com/q/27449/195 bezüglich der Geschichte des SPS AJ10.
Wie zuverlässig sind druckgespeiste hypergolische Motoren?
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