Зовнішній резервуар Space Shuttle

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Зовнішній резервуар Space Shuttle
Зображення
Маса 26 535 кг[1] і 756 000 кг[1]
Виробник Lockheed Martin
Довжина або відстань 46,9 м[1]
Діаметр 8,4 м[1]
CMNS: Зовнішній резервуар Space Shuttle у Вікісховищі
ET з STS-115 після відділення від орбітального корабля. Слід від опіку біля переднього кінця бака є від двигунів сепарації SRB.

Зовнішній резервуар Space Shuttle (англ. Space Shuttle external tank, ЕТ) — колишній компонент ракети-носія космічного човника, який містив рідке водневе паливо та окислювач рідкого кисню. Під час зльоту та підйому постачав пальне та окислювач під тиском до трьох головних двигунів РС-25 на орбітері. ET скидався трохи більше ніж через 10 секунд після відключення головного двигуна (MECO), і знову входив в атмосферу Землі. На відміну від твердопаливних ракетних прискорювачів, зовнішні баки не використовувалися повторно. Вони розпадалися перед зіткненням в Індійському океані (або Тихому океані у випадку траєкторій запуску прямого введення), далеко від судноплавних шляхів, і не бували відновлені[2].

Огляд

[ред. | ред. код]
Зовнішній резервуар був пофарбований у білий колір для перших двох запусків космічного човника.
Починаючи з STS-3, його не фарбували.

  ET був найбільшим елементом космічного човника, а в завантаженому стані також був найважчим. Складався з трьох основних компонентів:

  • передній резервуар з рідким киснем (LOX).
  • міжрезервуар без тиску, який містить більшість електричних компонентів
  • кормовий резервуа рідкого водню (LH2); це була найбільша частина, але вона була відносно легкою через дуже низьку щільність рідкого водню.

ET був «основою» шаттла під час запуску, забезпечуючи структурну підтримку для кріплення твердопаливних ракетних прискорювачів Space Shuttle (SRB). Резервуар був з’єднаний з кожним SRB однією передньою точкою кріплення (за допомогою поперечної балки через міжрезервуар) і одним кормовим кронштейном, а також з’єднувався з орбітальним апаратом однією передньою сошкою кріплення та двома задніми сошками. У кормовій зоні кріплення також були шлангокабелі, які переносили рідини, гази, електричні сигнали та електроенергію між танком і орбітальним апаратом. Електричні сигнали та засоби керування між орбітальним апаратом і двома твердотільними ракетними прискорювачами також проходили через ці трубопровід.

Хоча зовнішні резервуари завжди викидалися, їх, можливо, було повторно використовувати на орбіті[3]. Плани щодо повторного використання варіювалися від включення до космічної станції як додаткового житлового або дослідницького простору, як баки для ракетного палива для міжпланетних місій (наприклад, Марс), до сировини для орбітальних заводів[3].

Інша концепція полягала в тому, щоб використовувати ET як транспортний засіб для великогабаритних корисних вантажів[4]. Одна з пропозицій полягала в тому, щоб основне дзеркало телескопа з 7-метровою апертурою носилося з танком[4]. Іншою концепцією був Aft Cargo Carrier (ACC)[5].

Версії

[ред. | ред. код]

Протягом багатьох років NASA працювало над зменшенням ваги ET, щоб підвищити загальну ефективність. Зменшення ваги з ET призвело до майже такого ж збільшення вантажопідйомності космічного човника[6].

Помаранчевий колір

[ред. | ред. код]
У нижній частині резервуара видно апаратне забезпечення для кріплення Орбітера, шлангове з’єднання рідкого водню (ліворуч) і шлангове з’єднання рідкого кисню (праворуч).
Техніки перевіряють GUCP після чищення STS-127 через підвищений рівень водню в цьому роз’ємі.

Помаранчевий колір зовнішнього резервуара – це колір піноізоляційного напилення. Перші два резервуари, які використовувалися для STS-1 і STS-2, були пофарбовані в білий колір, щоб захистити баки від ультрафіолетового випромінювання протягом тривалого часу, який шатл проводив на стартовому майданчику перед стартом[7]. Оскільки це не виявилося проблемою, Martin Marietta (тепер частина Lockheed Martin), зменшили вагу залишивши ізоляцію кольору іржі нефарбованою, починаючи з STS-3, заощадивши приблизно 272 кг корисного навантаження.

Резервуар стандартної ваги

[ред. | ред. код]

Оригінальний ET неофіційно відомий як Standard Weight Tank (SWT) і був виготовлений з алюмінієвого сплаву 2219, високоміцного алюмінієво-мідного сплаву, який використовується для багатьох аерокосмічних застосувань.

Після STS-4 кілька сотень фунтів були ліквідовані шляхом видалення лінії проти гейзера. Ця лінія проходила паралельно лінії подачі кисню, забезпечуючи шлях циркуляції рідкого кисню. Це зменшило накопичення газоподібного кисню в лінії живлення під час передстартового заправлення (завантаження LOX). Після оцінки даних про завантаження палива, отриманих у результаті наземних випробувань і перших кількох місій космічного човника, лінію захисту від гейзера було видалено для наступних місій. Загальна довжина і діаметр ЕТ залишаються незмінними. Останній SWT, який літав на STS-7, важив приблизно 35 000 кг.

Легкий резервуар

[ред. | ред. код]
Зовнішній резервуар космічного човника прямує до складу транспортного засобу

Починаючи з місії STS-6, був представлений легкий ET (LWT). Цей танк використовувався для більшості польотів Шаттлів і востаннє використовувався під час запуску злощасної місії STS-107. Хоча резервуари дещо відрізнялись за вагою, кожен важив приблизно 30 000 кг.

Зменшення ваги від SWT було досягнуто шляхом усунення частин стрингерів (конструкційних елементів жорсткості, що проходять по всій довжині бака для водню), використання меншої кількості кілець жорсткості та модифікації основних рам у баку для водню. Крім того, значні частини танка були відфрезеровані по-різному, щоб зменшити товщину, а вага кормової частини твердотільного ракетного прискорювача ET була зменшена завдяки використанню більш міцного, але легшого та дешевшого титанового сплаву.

Надлегкий резервуар

[ред. | ред. код]

Надлегкий резервуар "Super Lightweight Tank" (SLWT) вперше здійснив політ у 1998 році на STS-91 і використовувався для всіх наступних місій за двома винятками (STS-99 і STS-107)[8]. SLWT мав в основному таку саму конструкцію, що й LWT, за винятком того, що він використовував алюмінієво-літієвий сплав (Al 2195) для більшої частини конструкції бака. Цей сплав забезпечив значне зменшення ваги резервуара (близько 3175 кг) понад LWT. Виробництво також включало технологію зварювання тертям. Хоча всі ET, вироблені після введення SLWT, мали таку конфігурацію, один LWT залишився в інвентарі, щоб використовувати його за запитом до кінця ери човників. SLWT забезпечив 50% підвищення продуктивності, необхідного для того, щоб шаттл досяг Міжнародної космічної станції[9]. Зменшення ваги дозволило орбітальному апарату перевозити більше корисного вантажу на сильно нахилену орбіту МКС.

Баржа Pegasus[10], перевозить ET-119, відбуксирують до порту Канаверал.

Технічні характеристики

[ред. | ред. код]

Специфікації SLWT[8]

  • Довжина: 153,8 ft (46,9 m)
  • Діаметр: 27,6 ft (8,4 m)
  • Вага порожнього: 58 500 lb (26 500 kg)
  • Повна стартова вага: 1 680 000 lb (760 000 kg)

Резервуар LOX

  • Довжина: 54,6 ft (16,6 m)
  • Діаметр: 27,6 ft (8,4 m)
  • Об'єм (при 22 psig ): 19 541,66 cu ft (146 181,8 US gal; 553 358 л)
  • Маса LOX (при 22 psig): 1 387 457 lb (629 340 kg)
  • Робочий тиск: 34,7–36,7 psi (239–253 kPa) (абсолютний)

Міжрезервуар

  • Довжина: 22,6 ft (6,9 m)
  • Діаметр: 27,6 ft (8,4 m)

Резервуар LH2

  • Довжина: 97,0 ft (29,6 m)
  • Діаметр: 27,6 ft (8,4 m)
  • Об'єм (при 29,3 psig): 52 881,61 cu ft (395 581,9 US gal; 1 497 440 л)
  • Маса LH 2 (при 29,3 psig): 234 265 lb (106 261 kg)
  • Робочий тиск: 32–34 psi (220–230 kPa) (абсолютний)
  • Робоча температура: −423 °F (−253 °C) [9]
Анатомія зовнішнього резервуару

Резервуар з рідким киснем (LOX)

[ред. | ред. код]

Резервуар LOX розташований у верхній частині[a] ET і має круглу форму для зменшення аеродинамічного опору та аеротермодинамічного нагрівання. Носова частина огіву закрита плоскою знімною кришкою та носовим конусом. Носовий конус складається зі знімного конічного вузла, який служить аеродинамічним обтічником для силової установки та компонентів електричної системи. Головний елемент носового конуса виконує роль блискавковідводу з литого алюмінію. Об'єм бака LOX становить 19 744 cu ft (559,1 м3) на 22 psi (150 kPa) і −297 °F (90,4 K; −182,8 °C) (кріогенний).


Резервуар LH2 є нижньою[a] частиною ET. Резервуар складається з чотирьох циліндричних стовбурних секцій, переднього і кормового куполів. Секції ствола з’єднані п’ятьма основними кільцевими рамами. Ці кільцеві рами сприймають і розподіляють навантаження. Передня рама купол-ствол розподіляє навантаження, що прикладаються через міжрезервуарну конструкцію, а також є фланцем для кріплення бака LH 2 до міжрезервуара. Заднє велике кільце сприймає навантаження, спричинені орбітальним апаратом, від задніх опорних стійок орбітального апарату та навантаження, спричинені SRB, від задніх опорних стійок SRB. Решта три кільцеві рами розподіляють тягові навантаження орбітального апарату та опорні навантаження лінії живлення LOX. Потім навантаження від рам розподіляються через панелі обшивки ствола. Резервуар LH 2 має об'єм 53 488 cubic feet (1 514,6 м3) при 29.3 psi (202 kPa) і −423 °F (−252.8 °C) (кріогенний).

Інтер’єр резервуара для рідкого водню під час складання на ракетному заводі NASA з людьми для масштабу

Дивись також

[ред. | ред. код]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. а б в г https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Space_Shuttle/Shuttle_technical_facts
  2. External Tank. NSTS 1988 News Reference Manual. NASA. September 1988. Архів оригіналу за 19 серпня 2019. Процитовано 19 січня 2014.
  3. а б STS External Tank Station. Архів оригіналу за 7 квітня 2015. Процитовано 7 січня 2015. astronautix.com (NASA Report, Utilization of the external tanks of the space transportation system )
  4. а б The Very Large Space Telescope (VLST). SOMTC - Advanced Concepts Studies. NASA. Архів оригіналу за 12 травня 2013.
  5. D. Portree - Space Shuttle with Aft Cargo Carrier - Beyond Apollo (wired.com)
  6. External Tank. NASA. Архів оригіналу за 19 серпня 2019. Процитовано 25 листопада 2010.
  7. Columbia's White External Fuel Tanks. Space.com. 12 квітня 2006.
  8. а б [недоступне посилання "FACT SHEET
  9. а б External Fuel Tank by the Numbers. Lockheed Martin. Архів оригіналу за 3 січня 2008.
  10. Harbaugh, Jennifer (4 лютого 2020). NASA's Barge Pegasus – Transportation for the Space Launch System Core Stage. NASA. Процитовано 25 жовтня 2022.

Література

[ред. | ред. код]
  • "Зовнішня система теплового захисту резервуарів" Факти НАСА повертаються до зони польоту, Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору, Центр космічних польотів імені Маршалла, Хантсвіль, Алабама (публікація 8-40392, FS2005-4-10-MSFC, квітень 2005 р.)
  • Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору. Труси для систем підвищення тиску. Basic, Rev F, PCN 1. 27 квітня 2005 року.
  • Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору. Критерії проектування човникових систем. Том I: Збірник даних оцінки продуктивності шаттла . NSTS 08209, том I, редакція B. 16 березня 1999 р.

Посилання

[ред. | ред. код]

Коментарі

[ред. | ред. код]
  1. а б Officially, these are referred to as "forward/aft" as the positions on the shuttle are referred to with respect to the orbiter in horizontal/gliding flight, but when mounted vertically on the launch platform it is seen as the "top/bottom."