Почему на космическом шаттле не было системы эвакуации при запуске?

С самого начала освоения космоса ракеты имели своего рода систему эвакуации при запуске (LES). Из этой статьи в Википедии мы знаем, что у Меркурия и Аполлона была спасательная башня, а у Востока и Близнецов были катапультные кресла.

Тест прерывания площадки Apollo LES

Тест прерывания площадки Apollo LES (источник: wikimedia.org)

Изначально у шаттла были катапультируемые кресла, но (цитата из Википедии)

были удалены после того, как транспортное средство было признано работоспособным

практически оставив его без LES. Каковы технические причины такого выбора?

Частично это задокументировано на странице Википедии о режимах прерывания космического корабля: en.wikipedia.org/wiki/…
Кажется, это не связано с цитируемой статьей :(
Есть ли какое-либо исследование, доказывающее, что у экипажа STS-51-L был бы шанс выжить, если бы на борту космического корабля "Челленджер" была установлена ​​/ использовалась какая-либо система спасения? Я имею в виду, что даже с дополнительными двигателями LES (помимо собственных двигателей Space Shuttle) я просто не вижу возможности выбраться из этого ада живым. Я могу быть совершенно не прав, заметьте. Но я хотел бы сначала увидеть какое-то технико-экономическое обоснование, прежде чем предполагать, что такая система могла бы спасти их жизни.
@TildalWave Это очень горячая и чувствительная тема в космическом сообществе. Печально то, что есть немало причин предполагать, что большая часть экипажа пережила распад космического челнока. С физической точки зрения это был даже не «взрыв». Кроме того, можно предположить, что некоторые члены экипажа могли дожить до того момента, как барокамера упала на воду. В некотором смысле, простой парашют мог бы изменить ситуацию. (Для источников нужно прочитать исходный отчет НАСА об аварии. Или внимательно расспросить любого астронавта НАСА — все они знакомы с этой темой.)
Мой вопрос почему, а не что если. Я никогда не задумывался над таким вопросом, так как думаю, что на него нет ответа. Это предложение содержится в вашем комментарии @TildalWave, но, поскольку кто-то вроде вас может неправильно понять мой вопрос, я сразу отредактирую его и удалю любые ссылки на Челленджера.
@trapo - Нет, не надо! Ссылка в порядке, но я бы просто перефразировал предложение, сказав «почему этот фатальный выбор». Это предполагает, что отказ от LES стал причиной гибели астронавтов Challenger. Я не вижу никаких других проблем с вашим вопросом.
@trapo Если вы спрашиваете, почему, вы должны вместо этого задать этот вопрос в политике или истории. Ответ где-то в политике администрации Никсона. Построить дешево, сделать это «выгодным» и сэкономить как можно больше денег... (Технические причины - это сложно. Вам потребуется принципиально иной дизайн для реализации надлежащего LES. Любая возможность для надлежащего LES была спущена в унитаз во время ранний процесс проектирования шаттла в начале 1970-х. Космический полет должен был быть «спасительным» — вот и все.)
@ernestopheles - История космических полетов и миссий находится в пределах нашей компетенции. Если бы мы перенесли все вопросы, выходящие за пределы космонавтики (но также находящиеся внутри нее), на сайты других наук, исследований или тем, мы могли бы с тем же успехом перенести их все. У нас также есть мета-вопрос , обсуждающий именно эту проблему. ;)
@ernestopheles, и вы бы также перенесли 99% моих вопросов;)
@TildalWave Ну, trapo спрашивает по техническим причинам. Честно говоря, я буду приятно удивлен, если они будут - я буду следить за обновлениями. Я так много читал на эту тему, что могу предложить поговорить о том, что происходило в Вашингтоне, округ Колумбия, примерно в 1970 году. Внутренняя политика США не является моей сильной стороной, но это то, что нам нужно обсудить здесь...
Первый комментарий от @Bart указывает на правильное место: технические причины. «Почему ничего другого не было реализовано?» ну..это другой вопрос..
@ernestopheles - я не вижу причины, по которой ответчики также не рассматривали бы политические соображения, стоящие за определенными решениями, если бы они могли, это относится к исследованию космоса и может быть подтверждено фактами? Почему это не по теме? Конечно, нам не нужны спорные ответы, но я действительно не жду здесь ответа от политика. И если мы получим один, и он не подкреплен фактами или пытается накрутить нам политическую идею, я буду рад заминусовать его, отметить как «не ответ» и завалить его контраргументами в комментариях, чтобы продемонстрировать, что мы имеем в виду бизнес. ;)
@ernestopheles - «Кроме того, можно предположить [sic]». Это никогда не безопасно предполагать, конечно. Позиция НАСА также состоит в том, что они не пережили сотрясение мозга от первоначального взрыва.
@DonBranson Справедливое замечание. Долгое время государственной политикой НАСА было то, что они не пережили распад. Хотя, и это довольно иронично, даже их собственные отчеты 1986 года говорили об обратном. Дальнейшие исследования показали, что удара (силы) и отсутствия атмосферного давления оказалось недостаточно для гибели экипажа. Боевой отсек засняли (на нескольких кадрах), оставив облако нетронутым. На этом все, если не обращать внимания на перевернутые переключатели на оборудовании жизнеобеспечения. Но ради аргумента, фактическая причина смерти никогда не могла быть определена.
@ernestopheles - Боевой отсек был цел, но это не говорит о том, что случилось с экипажем внутри. Их можно было изрядно потрепать, даже убить, хотя кабина выглядела относительно целой.
@DonBranson Опять же правда. Должен признаться, что я доверяю анализу ребят из НАСА. Я думаю, что часто упоминаемые цифры составляют от 10 до 20 G в течение значительно менее 5 секунд во время разделения танка и шаттла. Прибавьте к этому превосходные сиденья, разработанные для того, чтобы выдерживать сильные вибрации SRB...
Я предполагаю, что полный ответ - "сокращение бюджета". Каждый грамм веса, доставленного на орбиту, стоит целое состояние, а механизм катапультирования не совсем легкий.
Представьте на этой картинке орбитальный аппарат вместо крошечной капсулы. Вам нужно будет прикрепить его к остальной части STS, чтобы переместить его в любом случае. - Это был пробел или перебор, к сожалению; неудивительно, что он на пенсии.

Ответы (4)

Обеспечение эвакуации экипажа на всех этапах полета космического корабля "Шаттл" с учетом его конструкции было просто непрактичным. Имейте в виду, что у вас есть до 7 членов экипажа на двух палубах. Имейте в виду, что режим полета состоит из больших диапазонов высот и скоростей. Имейте в виду, что он должен охватывать запуск, посадку и несколько режимов прерывания. Даже катапультные кресла, использовавшиеся в первых полетах, не могли охватить весь режим полета и работали только на командира и пилота.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос напрямую: катапультные кресла были бы полезны только для экипажа в кабине экипажа и то только для (очень) ограниченной части общего режима полета.

Относительно использования LES на «Шаттле»: на ранних этапах проектирования отделяемого боевого отделения проводились некоторые исследования. Неудивительно, что это добавило Орбитеру неприемлемую массу — по крайней мере, с выбранной архитектурой. Конечно, эта система не была похожа на LES, использовавшуюся на «Аполлоне». Кроме того, даже LES на Аполлоне не охватывал весь режим полета Аполлона.

Еще один интересный факт: шаттл изначально проектировался так, чтобы астронавты могли носить его без рубашки. Это означает, что до STS-26 астронавты Шаттла даже не носили парашюты (за исключением первых квалификационных полетов с катапультными креслами). На самом деле сиденья не были рассчитаны на размещение космонавтов с парашютом. Под «ручкой» я имею в виду дополнительный вес и объем члена экипажа с парашютом и другим прикрепленным снаряжением. Сиденья были модифицированы (и в конечном итоге полностью переработаны) для STS-26 и более поздних версий, когда члены экипажа действительно носили парашюты.

Предполагалось, что эти новые парашюты будут использоваться для очень ограниченного диапазона режимов полета / режимов прерывания, когда орбитальный аппарат можно было перевести в стабильную конфигурацию планирования, которая позволяла бы всему экипажу выпрыгнуть. Это означает, что вы должны были летать на твердых телах не менее 2 минут, пока они не сгорели, совершить несколько причудливых полетов, чтобы избавиться от внешнего бака, перевести орбитальный аппарат в стабильное автопилотируемое планирование, спуститься (или перебраться) к люк, взорвать люк, вытянуть шест (см. следующий абзац) и выпрыгнуть (x7). Так что на самом деле это была не система эвакуации при запуске — как только вы зажгли SRB, вы обязуетесь по крайней мере 2 минуты полета с двигателем.

Спасение экипажа должно было осуществляться с помощью спасательного шеста. Шест удерживал экипаж от удара о переднюю кромку крыла. Несколько хороших тестовых видеороликов доступны здесь: http://youtu.be/dfVTX25hH-I . Обратите внимание, что ничто из этого не помогло бы астронавтам, которых мы потеряли на 51-L или STS-107.

Итак, что же здесь на вынос? Одной (из многих) важных причин, по которой «Шаттл» был списан, было отсутствие возможности эвакуации экипажа. Все вероятные новые пилотируемые системы США (государственные и частные) предусматривают эвакуацию экипажа в большинстве, если не во всех режимах полета. Это одна из причин, почему большинство этих систем также работают с капсулами.

OTOH, на «Буране» были/должны были быть катапультные кресла для всех членов экипажа.
«Буран» никогда не был пилотируемым. Не было даже кислорода для членов экипажа.
Таково утверждение этого парня .
Чистая догадка. До тех пор, пока система не заработает, можно сказать, что в любой момент экипажу приходилось спасаться бегством . Мы никогда не узнаем.
@Erik - нам нужно посмотреть документы по дизайну. SRB и полный ET сделали невозможным прекращение выгорания до SRB (выхлоп из SRB, разделительные нагрузки, кувыркающийся ET).
Но у SRB меньше склонности к БУМУ, чем у жидкостей. Я не думаю, что катапультное кресло сильно поможет, если ракета-носитель "Энергия" сорвется.
Было бы так непрактично преждевременно катапультировать ускорители и бак, если бы они вышли из строя во время запуска? Сам шаттл мог бы использовать свои мощные двигатели и аэродинамику, чтобы приземлиться на взлетно-посадочную полосу недалеко от стартовой площадки.
На шаттле нет топлива или окислителя для SSME — при условии, что вы сможете выжить при отключении с активными SRB и ET — чего вы бы не сделали.
Почему нельзя было взорвать шаттл от ускорителей и бака с жидкостью? Тогда он мог бы раскрыть свой собственный парашют или, возможно, даже улететь домой.
@ Дэйв, любая «очистка от взрыва» до разделения SRB прошла бы через выхлопной шлейф SRB с неприятными последствиями. После отделения SRB был возможен отлет от внешнего бака: это были режимы прерывания «возврат на стартовую площадку» и «трансатлантическая посадка».
@coleopterist Вот немного информации о катапультируемых сиденьях Бурана. Кажется, их было всего два. Я думаю, что большую часть времени он будет летать либо в беспилотном режиме, либо с полным экипажем на космическую станцию. Полеты без экипажа или с сокращенным экипажем, конечно же, очень важны для безопасности.
То, что @LocalFluff говорит о катапультных креслах «Бурана», напоминает мне о первых нескольких квалификационных полетах космического челнока, которые выполнялись с экипажем из двух человек и катапультируемыми креслами. Режимы прерывания космического челнока: подробности о катапультируемом кресле в Википедии.

У «Шаттла» просто не было хороших вариантов прерывания для большей части окна полета. Одним из возможных изменений, которое потребовалось бы разработать с самого начала, была бы система прерывания полета, при которой весь боевой отсек отделялся бы, как на F-111. Но это добавило бы стоимости и сложности и на самом деле не было разработано.

Ускорители и внешний бак все равно были сброшены. Почему бы просто не выбросить их раньше времени, если было предупреждение о том, что они не работают? Мне не кажется слишком сложным, если катапультировать и приземлить весь шаттл, а не только квартиру экипажа. Все системы эвакуации при запуске предназначены для катапультирования от плохих вещей. Он бы повернул свой защитный теплозащитный экран к выброшенному взрывающемуся веществу.
Что на самом деле уничтожило Челленджер? Не SRB прогорает. Не горит инопланетянин. Его бросало в гиперзвуковой воздушный поток, который физически разрушал планер. Возможно, погибла и большая часть экипажа. Как вы улетаете на гиперзвуковых скоростях, еще находясь в заметной атмосфере от горящих СРБ и танка, когда у вас двигатели заглохнут, как только вы бросите танк? Воздушный поток убьет вас.
Почему при вылете из СРБ и внешнего бака отключались маршевые двигатели? У шаттла было внутреннее топливо для главных двигателей, или, по крайней мере, могло быть достаточно, чтобы совершить посадку через минуту после старта. Все системы эвакуации запускают взлет/катапультирование на гиперзвуковой скорости в атмосфере. Возможно, это не помогло бы «Челленджеру», но я не понимаю, почему SLS было бы проще сделать это из стека челноков без челнока, чем для самого челнока аэродинамической формы и бокового крепления.
Внутри шаттла не было баков для SSME. Все, что он будет хранить внутри, — это объем, оставшийся в сантехнике, который, я думаю, иссякнет за миллисекунды, если вам повезет.
Он, безусловно, мог быть спроектирован таким образом, чтобы иметь на борту достаточно топлива для аварийной посадки. Или, по крайней мере, сбросить SRB и оставить внешний бак на некоторое время, чтобы сделать это. Или полететь на планере, чтобы совершить аварийную посадку в океане. Я прекрасно понимаю, что у Челленджера не было ни одного из этих вариантов. Но я не понимаю, почему он был разработан, чтобы не иметь ни одного из них. Почему это должно быть сложнее, чем настоящий «Союз», испытание «Маленького Джо» на Сатурне V или предстоящее испытание по спасению при запуске F9? Заслуживает ли это собственного вопроса?
@LocalFluff Вы описываете RTLS. Это было возможно только в ОЧЕНЬ узком окне. И НЕТ, он не мог нести достаточно топлива для посадки. Не использовать SSME. Они могут снизить скорость только до 60 процентов. При такой скорости даже только один SSME сожжет топливо так быстро, что на шаттле останется полезная нагрузка для его поддержки. Это был бы хороший вопрос, так как есть много причин.
@LocalFluff Задан новый вопрос space.stackexchange.com/questions/10600/…
@geoffc: Ваш комментарий о сантехнике внутри шаттла вызвал этот вопрос: space.stackexchange.com/q/35744/26446
@LocalFluff в конечном итоге заканчивается тем, что «почему бы не переделать шаттл во что-то вроде динамического парения / Гермеса / звездолета / Аполлона». Просто много изменений. Частично проблема заключалась в том, что фантазия дизайнера о корабле была настолько безопасной, что прерывания практически не требовались. Конечно, помогут бустеры на жидком топливе (с возможностью отключения) или конструкция без ремешка на бустерах.

Чтобы получить дополнительную политическую поддержку STS, НАСА, по сути, убедило законодателей заставить ВВС / NRO заменить Титан на «Шаттл» в качестве ракеты-носителя для спутников-шпионов KH-11 и другого разведывательного оборудования, для которого потребуются запуски непосредственно на полярная орбита. По мере развития обеих этих программ вес превышал первоначальные спецификации. Запас был очень близок уже до увеличения, и к 1984 году НАСА готовилось к довольно рискованным вещам, чтобы выполнить свое обещание запустить разведывательную полезную нагрузку, включая ускорители с обмоткой накаливания, двигатели Block I с оригинальными горловинами / форсунками. /крыльчатки турбонасоса на 109% за весь полет. Это должно дать вам представление о том, почему даже 5000 фунтов были совершенно невозможны для эффективного LES. Конечно,

TL;DR: он не сможет запускать спутники, для которых он был построен по контракту.

Эффективная система эвакуации при запуске не была включена в STS из-за соображений веса, которые сейчас кажутся недальновидными и даже абсурдными.

Возможные системы эвакуации.

1) Возможна была система аварийного катапультирования, аналогичная той, что использовалась в B-58 Hustler . Но катапультируемая капсула весила в несколько раз больше, чем сиденья шаттла, и поэтому не разрабатывалась.

2) Затем следует тот факт, что весь боевой отсек мог (должен) быть спроектирован разделяющимся, как это было в случае с системой эвакуации F-111 . Однако система снова оказалась бы, по мнению НАСА, слишком тяжелой.

3) verum potest esse penale

Реальность такова, что я считаю, что НАСА не хотело уменьшать грузоподъемность STS, включая эффективную систему эвакуации экипажа. Похоже, что 50 000 фунтов полезной нагрузки на НОО были «магическим» числом, которого хотело НАСА, и уменьшение этого ради безопасности экипажа до 40 000–45 000 фунтов полезной нагрузки на НОО было нежелательным эффектом включения такой системы спасения. Заметьте, система, которая могла бы надежно защитить членов экипажа из стационарного положения на площадке до скорости +Мах 2.

Хм, 2 Маха из максимальных 25 Маха, это, безусловно, очень эффективно для снижения полезной нагрузки на 10-20%….
Да, Mach 2 покрывает что-то вроде первых 70-80 секунд полета. К тому времени, когда SRB обеспечивают незначительную тягу и сбрасываются, вы уже достигаете скорости 4 Маха или около того, а это примерно две минуты полета.
Цифра +mach 2 предполагает, что система эвакуации будет не более надежной, чем на B-58 или F-111. Как бы то ни было, я не сомневаюсь (но не могу доказать), что могла быть спроектирована и произведена система, очень похожая на систему катапультирования B-58, которая была бы эффективна при числах Маха выше 4. Но это нечто. мы никогда не узнаем.
Вопрос не в возможных системах спасения, а в том, почему на орбитальном аппарате их не было. Единственная часть вашего ответа, которая касается этого, кажется, является вашим «верованием». У вас есть ссылка, подтверждающая это?
Органический мрамор… Из энциклопедии Astronautica: «Шаттл был спроектирован так, как если бы он обладал присущей авиалайнеру эксплуатационной безопасностью. на орбите или разрушение конструкции при входе в атмосферу ............ «Но проблема веса также означала, что не было запаса для мер безопасности экипажа без (для НАСА) неприемлемого воздействия на чистую полезную нагрузку. " Это общеизвестная полная статья = astronautix.com/s/shuttle.html
Правда в том, что НАСА отказалось от безопасности экипажа не из соображений полезной нагрузки, а просто из высокомерия. Если бы НАСА настаивало на 30K LES в дополнение к полезной нагрузке для запуска спутников KH, этого можно было бы достичь. Посмотрите на текущий стек бустеров SLS. Для увеличения полезной нагрузки в стек бустера был добавлен дополнительный сегмент. Ничто не помешало НАСА построить пятисегментный ускоритель в 1972 году. НАСА просто не попросило включить LES, потому что «ошибка не была вариантом». Многие инженеры Thiokol скажут вам, что пятисегментный ускоритель был вариантом.