Вселенскиот шатл - опции за надградба - блог на Бернд Лајтенбергер
Вселенскиот шатл се разликува од другите американски превозни системи не само по тоа што е екипиран, туку е и единствениот што се гради главно непроменет 30 години, нешто што инаку би го откриле само од конкуренцијата во Европа, Кина и порано знае сè за Русија. Секако дека е поврзано. Безбедносните барања не ги спречуваат промените, но ги прават заморни и скапи. Денес сакам да расветлам какви можности имало и што донеле тие што биле спроведени.
Орбитерот
Орбитерот беше две работи: возило што може да се користи повеќе пати и бакшиш за носивост. Основниот проблем на целиот систем беше како тој требаше да орбитира. Во оптимален случај, орбитерот сочинувал 70% од вкупната маса. Од ова беше јасно дека дури и со малку повисоки побарувања, како што се поголема орбита и поголема склоност, носивоста нагло падна. Но, малку беше што можеше да се стори за него. Имаше многу мали промени во новиот кокпит, бројот на плочки за заштита од топлина беше намален. Но, тие не сменија многу во рамнотежата на тежината. Основниот проблем веќе постоел на првиот лет. Се планираше траектите да тежат околу 68 тони празни. Во реалноста тоа беше од 78 до 82 т. Значи 10 до 14 т повеќе. Ова значеше дека носивоста мора да се намали во иста мера, т.е. максимум од 16 до 20 т. Колумбија беше потешка околу 4 тони од следново. Челинџер 3 т. Следните орбитери тогаш добиле подобрувања и биле полесни.
Значи, започнавте со надградби уште од фазата на развој. Единствениот систем што можеше да го стори тоа беа главните мотори. Ова се случи преку притисок на комората за согорување, а со тоа и нафрли. Првите пет летови беа со оригинални мотори. Потоа следуваше првата генерација со намалени барања за одржување. НАСА испланираше програма за надградба што ќе ја зголеми моќноста на 109% со 112% во итни ситуации. Заедно со LWT, ова ќе го зголеми оптоварувањето на двата полесни орбитали Дискавери и Атлантида на 28,7 тони, близу целта од 29,5 тони. По загубата на Челинџер, безбедноста имаше приоритет и напорите сега беа насочени кон поголема сигурност, така што се испушташе поголемиот удар. Во SLS, сепак, моторите се ракуваат на ниво од 109%. Со вселенскиот шатл тој беше само 104,5%. Секој процент повеќе го зголемува товарот за 600 кг.
Засилувач на цврсто гориво
Солидниот засилувач се засноваше на технологијата на засилувачот Titan 3. Како овие, тие се состоеја од челични сегменти кои беа поврзани со куќиштето на бустерот со приклучоци за приклучоци. Единствената нова карактеристика беше хидраулично вртливата млазница наместо секундарна инјекција. Бустерите ја користеа и старата мешавина на гориво базирана на PBAN.
Имаше план да ги заменат со нови засилувачи засновани на технологијата на Titan 4B Booster. Тие користеа материјали CFRP за куќиштето и мешавина богата со алуминиум со врзивно средство HTPB. Бустерите „Титан 4“ беа полесни од нивните претходници, имаа поголем притисок во комората за согорување, а смесата имаше и поголем специфичен импулс. Тие не ја надминаа фазата на проектот, иако планирањето се засноваше на конзервативни претпоставки (намалување на масата за 11,3 т што одговара на 15% - кога имаше слични планови за Ariane 5, засилувачот на CFRP треба да ја намали празната маса за 30%) плановите беа отфрлени во 1993 година. Дури и подоцнежните планови за редизајн само на претходните бустери со преполовување на бројот на сегменти и нивно заварување, аналогно на тоа како беше направено со Ariane 5 со варијантата Boosters of the Evolution и префрлување на мешавината на гориво на HTPB. Овие бустери би го зголемиле оптоварувањето за 5,4 т.
За набавка на ISS и последните летови, идејата беше конечно да се прошират бустерите за еден сегмент, односно од четири на пет. Ова беше некритички можно, тешко влијаеше на остатокот од системот и, пред сè, беше технички лесно да се спроведе. Товарот ќе се зголеми за 9,1 t за ISS, главно како резултат на помалите загуби на искачување. Откако Колумбија беше изгубена, целата програма беше прекината и со тоа 5-сегментни бустери што сега се користат во SLS.
Надворешниот резервоар
Фериботите летаа со SWLT повеќе од 25 години. Само со изградбата на ISS веќе не беше доволно. Резервоарот за водород, што сочинува околу половина од масата на резервоарот, сега беше префрлен на легура на литиум-алуминиум 2195 и го олесни за уште 2,7 т. Масата на делот од средниот резервоар исто така беше намалена со нов процес на заварување. Резервоарот е единствениот систем кој е значително подобрен во текот на неговата оперативна историја. Сите преземени мерки заедно ја намалија неговата маса за 7,2 t, што одговара на 6,7 t повеќе носивост. Без него, товарот за ISS ќе паднеше на 12 т.
Високи одделенија
Вселенскиот шатл како систем беше способен само да не достигне ниска орбита на земјата. Поради големата празна маса на орбитерот, носивиот товар нагло падна и при поголема наклонетост и на поголема висина на орбитата. Со синхрони орбити околу сонцето околу 15 т и со висина на орбитата од 611 км од вселенскиот телескоп Хабл за 13 т. Значи, ти требаа повисоки одделенија. Кога шатлот бил ставен на тендер, опциите биле оценети. Имаше предлози за прилагодување на постојните горни нивоа како што се Агена, Транстајџ и Кентаур и за нови горни нивоа. Тие размислуваа уште подалеку и испланираа систем што би ги фатил сателитите (сателити за истражување на земјата и временски услови) во повисока орбита, ќе ги донесе на пониска орбита за одржување или закрепнување, а потоа ќе ги пренесе таму. Системот се најде на насловните страници кога се користеше за зачувување на вселенската станица Skylab. Но, го имаше истиот проблем како и повисоките класи - НАСА веќе имаше проблем со финансирање на шатлот. Таа ги одложи сите случувања. Единственото напредно ниво што беше развиено доаѓаше од војската и беше IUS.
На хартија, IUS беше идеално средно училиште за вселенскиот шатл. Тоа беше двостепена солидна горна фаза и со тоа беше компактен и остави многу простор за носивоста. Покрај тоа, цврстите горива беа безбедни и не експлодираа без палење. Специфичниот импулс беше релативно висок и малку помал отколку во фази со складирани течни горива. Но, тоа беше на твојата хартија. ИУС требаше да стори нешто што не треба да го прави ниту една солидна горна фаза - транспорт од ЛЕО до ГЕО со голема прецизност. Исто така, беше стабилизиран со три оски и имаше свој RCS и контрола. Од една страна, ова ги направи скапи, а од друга страна, празната тежина беше голема. Дури и развојот беше скап, а исто така и средното училиште.
Второто горно ниво беше Кентаур. НАСА одлучи да го прилагоди Кентаур Д, во кој резервоарот со водород беше зголемен до дијаметарот на заливот на носивост. Имаше две верзии со резервоари со различна должина. Помалиот за големи носивост на воздухопловните сили и поголемиот за вселенските сонди на НАСА. Иако Кентаурот беше овластен да има мал ризик при проценката, тоа беше забрането да започне по несреќата на Челинџ. Проблемот не беше сцената. Ниту еден Кентаур никогаш не експлодирал, дури ни кога бил предвремено затворен поради грешка како кога беше активиран Маринер 8. Проблемот беше сценаријата за раскинување. Затоа што тогаш Кентаур и носивост беа многу потешки од 14,5 тони што можеше да се приземјат максимум. Тогаш ќе мораше делумно да го исцедите горивото за време на итно слетување, и тоа е ризично.
Всушност немаше соодветно горно ниво. Според мое мислење, од концептите што се изучуваат, Агена беше најдобрата опција. Agena имаше помала сува тежина од Transtage поради активната промоција. Тие ќе беа претворени во современата мешавина на НТО/УДМХ и ќе се издолжеше млазот на моторот. Беа наменети две верзии, а втората имаше дополнителни резервоари за пад. Овој концепт би го олеснил повторното користење на сцената со едноставно додавање нови дополнителни тенкови. Беше планирана шатл-служба помеѓу GTO/LEO и GEO/LEO. Дури и тогаш, скоро 1.800 кг (IUS: 2270 кг) можеа да бидат транспортирани во ГТО. Да не беше повторно употребена, ќе беше дури 6 т. Единствениот недостаток на оваа Агена со дополнителни резервоари беше тоа што беше подолга 1,2 м од Транстајџ како конкурентски модел. Не можевте да пренесете неколку Агенаси на еден лет.
Меѓутоа, во првите комерцијални летови доминираше ПАМ-Д. PAM-D е развиен како горно ниво што превезува само сателит од класа Делта од LEO на GTO. Таму сателитот го запали сопствениот погон. Исто така, имаше планови за ПАМ-А со носивоста на Атлас. Орбитата GTO беше целосно доволна за комерцијални сателити со интегриран погон. Во теорија, шатл може да носи до четири од овие сателити. Беа носени најмногу три. По несреќата со Челинџер, овој превоз исто така беше прекинат. Неколкуте преостанати лансирања потоа го користеа IUS.