Challenger Shuttle: ¿podría haber sobrevivido la tripulación?

Uno de los principales errores en el diseño del Sistema de Transporte Espacial (STS) fue la falta de un sistema de escape de la tripulación utilizable desde el lanzamiento hasta el aterrizaje.

Los sistemas de escape son costosos, ocupan una asignación de masa que se puede usar para la carga útil y pueden causar problemas por sí mismos. Los diseñadores de STS tenían una idea fija de que STS sería un "avión de pasajeros al espacio" y operaría con niveles de seguridad de avión de pasajeros. Llegaron a la conclusión de que no se requeriría ningún sistema de escape debido a lo que consideraron un diseño completamente seguro.

Tenga en cuenta que el Starship propuesto por SpaceX no tiene sistema de escape, utilizando una lógica similar.

Después de la falla del STS-51L que destruyó el Challenger Orbiter y mató a su tripulación, la prensa, el público y el gobierno analizaron intensamente la justificación para no incluir dicho sistema de escape. Se realizaron estudios sobre la adaptación de los sistemas de escape en el Orbiter existente. Gran parte de este trabajo se menciona en el informe de la NASA IMPLEMENTACIÓN DE LAS RECOMENDACIONES DE LA COMISIÓN PRESIDENCIAL , que resumió el trabajo realizado después del fracaso del STS-51L para devolver el STS a las operaciones de vuelo.

Tenga en cuenta que la recomendación de la Comisión Rogers sobre: ​​escape fue solo ...

Hacer todos los esfuerzos posibles para proporcionar un sistema de escape para la tripulación durante el vuelo de planeo controlado.

...que fue un 'softball'. Sin embargo, una recomendación para proporcionar un sistema de escape de lanzamiento a aterrizaje habría cerrado el programa, que en ese momento se suponía que era el único lanzador estadounidense de cargas útiles...

El estudio, completado en septiembre de 1986, consideró los asientos eyectables, la extracción de los miembros de la tripulación sentados con cohetes tractores, el rescate inferior y la extracción de cohetes tractores a través de la escotilla lateral. Cada opción consideró el tamaño de la tripulación, las modificaciones requeridas del orbitador y el cronograma de implementación. Estas opciones se resumen en los siguientes párrafos.

Se evaluó un concepto de asiento eyectable que extraería hasta cinco astronautas. Durante la operación, este concepto desecharía la parte superior tanto del módulo de la tripulación como del fuselaje delantero antes de impulsar a la tripulación fuera de la abertura en asientos eyectables individuales. La adición de asientos eyectables requeriría una modificación estructural importante de las consolas superiores, el piso de la cabina de vuelo, la estructura del módulo de la tripulación y la estructura del fuselaje delantero.

Se requeriría un nuevo diseño de asiento de eyección porque los asientos de eyección utilizados durante el programa de prueba de vuelo orbital son muy grandes, y la instalación de cinco asientos afectaría el uso de la estación de carga útil de la cubierta de vuelo de popa del orbitador. La primera disponibilidad estimada del concepto de asiento eyectable es a mediados de 1990. Este concepto no se persigue debido a la disponibilidad tardía, las amplias modificaciones del vehículo y las limitaciones del tamaño de la tripulación.

Otro concepto de extracción investigado fue un sistema de cohete tractor que extraería hasta seis tripulantes sentados. Una vez activado, este sistema desecharía la parte superior del módulo de la tripulación y el fuselaje delantero y extraería a la tripulación utilizando cohetes tractores. Este concepto requeriría la modificación del módulo de tripulación y la estructura del fuselaje delantero, el piso de la cabina de vuelo y las consolas superiores, y afectaría el uso de la estación de carga útil. La primera disponibilidad de esta modificación es a mediados de 1990. Esta configuración ya no se busca debido a la disponibilidad tardía, los requisitos de modificación del vehículo y las limitaciones del tamaño de la tripulación.

También se evaluó un concepto de rescate inferior que proporcionaría una salida segura para hasta ocho miembros de la tripulación. En este concepto, se abriría un panel en la parte inferior del orbitador para desplegar una rampa guía, lo que permitiría a los astronautas salir del orbitador a través de la rampa. Este concepto requeriría amplias modificaciones estructurales, incluida la instalación de un panel desplegable y dispositivos pirotécnicos para abrir el panel, el diseño y la instalación del conducto y la reubicación de algunos componentes del subsistema. Las modificaciones podrían completarse y certificarse potencialmente para 1989, pero el concepto no se está considerando debido a los cambios de vehículos altamente complejos que se requieren.

El concepto final evaluado fue escapar a través de la escotilla lateral utilizando cohetes tractores para impulsar a los astronautas fuera del orbitador. Este método, que podría extraer con seguridad hasta ocho astronautas, requeriría una ventilación temprana del módulo de la tripulación para igualar la presión interna del módulo de la tripulación con la presión externa. Una vez que se completa la ventilación, la escotilla lateral se desecharía. Luego, los miembros de la tripulación saldrían secuencialmente utilizando los cohetes tractores. Los cambios requeridos en el orbitador incluyen la adición de una capacidad de ventilación de la cabina, la modificación de la estructura de la escotilla lateral para permitir el lanzamiento de la escotilla, la adición de dispositivos pirotécnicos para deshacerse de la escotilla y la instalación del sistema de cohete tractor.

El Capítulo 10 del Informe CAIB , párrafo 10.2 Escape y supervivencia de la tripulación también contiene una discusión útil de la situación, recomendada para lectura adicional.

Recuerdo personalmente propuestas para incorporar una cápsula de escape que contuviera todo el compartimento de la tripulación; esto no se menciona en el informe, aunque esta historia del periódico alude a ellos. También tenga en cuenta que las propuestas mencionadas probablemente serían ineficaces para el ascenso.

En resumen, se debería haber proporcionado un sistema de escape de lanzamiento a aterrizaje desde el principio; En mi humilde opinión, si el diseño no pudiera soportarlo, el diseño debería haber sido reconsiderado. Adaptar un sistema de escape de lanzamiento a aterrizaje en el vehículo existente no era práctico.

Ciertamente existen sistemas similares , pero no a esta escala.

Algunas aproximaciones de vacas esféricas: un paracaídas para un humano de 70 kg pesa 14 kg, lo que da 0,2 kg de paracaídas por kg de carga útil.

La masa seca del transbordador era de alrededor de 165 000 kg, tomando 1/4 de eso para la masa de la sección de la tripulación menos las alas y el fuselaje para 41 250 kg da un peso de paracaídas muy aproximado de 8 250 kg u 8 toneladas.

La carga útil del transbordador espacial es de alrededor de 29 toneladas, por lo que quedaría algo, pero este sistema estaría utilizando entre un tercio y un cuarto de la capacidad del transbordador, y solo funcionaría si el transbordador sufre una ruptura en vuelo en un entorno donde el paracaídas ayuda

Por lo tanto, no habría ayudado a Columbia, no ayudaría con emergencias en la plataforma, probablemente no ayudaría con eventos catastróficos al principio del vuelo y probablemente no habría ayudado a Challenger, ya que es muy probable que la desintegración en vuelo no hubiera dejado una estructura que flota a menos que haya más masa añadida como bolsas de aire. Podría haber dado más margen de maniobra en el Regreso al sitio de aterrizaje.

Y una activación incorrecta de este sistema en casi cualquier punto de un vuelo normal será rápidamente letal, por lo que este es un sistema de seguridad que agrega poco y trae emocionantes modos de falla. Diseñar el sistema para separar la cabina de la tripulación en vuelo y operar como un sistema de escape de la tripulación le permite funcionar en una gama más amplia de condiciones (desintegrar deliberadamente el orbitador), pero esto aumenta aún más la masa y agrega modos de falla más emocionantes si, por ejemplo, una destrucción cargar dispara al azar.

Sospecho que si a los astronautas se les hubiera ofrecido 1/4 de la capacidad de carga útil para mejorar la seguridad, la habrían usado felizmente, pero probablemente de una manera diferente a tratar de recuperar toda la cabina. Moose viene a la mente como punto de partida.

Una consecuencia de comer capacidad de carga útil es que se pueden volar más vuelos: si solo 2/3 de nuestra capacidad de carga útil de línea de tiempo está disponible, se requieren un 50% más de vuelos, lo que significa que aproximadamente el programa habría tenido tres percances importantes. Si la mejora de la seguridad de la reducción de la carga útil no salva al menos a una de las tripulaciones, en realidad hace que las cosas sean más peligrosas durante la vida del programa.

Diseñar para vuelos espaciales seguros es un problema difícil.