Fusión de la lanzadera y el tanque externo para reducir el calentamiento de reentrada

El transbordador espacial necesitaba un escudo térmico de alto rendimiento que causó mucho dolor durante su vida operativa. Tener un área de superficie grande en un vehículo que vuelve a entrar reduce las temperaturas al hacer que el vehículo disminuya la velocidad a altitudes más altas. El tanque externo tenía un área de superficie mucho más grande que el transbordador, y pesaba solo alrededor de un tercio.

¿Qué pasaría si los tanques LOX/LH2 estuvieran ubicados en el Orbiter en lugar de como un módulo separado? ¿Cuáles serían las sanciones por tal diseño? ¿Cuánto reduciría esto el coeficiente balístico y, por lo tanto, las temperaturas? ¿Qué opciones materiales habría abierto esto y cuánto mejores habrían sido?

Eso es esencialmente lo que es Starship. Como le gusta decir a Chris Bergin, fundador y editor gerente de NASASpaceflight.com: Starship intenta ser lo que Shuttle quería ser.
¿Cuáles serían las sanciones por tal diseño? De las diez principales penalizaciones por tal diseño, once de ellas serían de peso.
esta era también la filosofía de diseño con Skylon, especialmente porque usaba LH2/O2, haciéndolo incluso más efectivo que una nave estelar.

Respuestas (3)

Haría que la calefacción de reentrada fuera mucho menos estresante, pero haría que aterrizar el vehículo de volumen 7 veces mayor fuera un dolor real, y aumentaría en gran medida el área de superficie que necesita ser aislada. Y para conservar la capacidad de rango cruzado necesaria, las alas tendrían que ser aún más grandes, lo que aumentaría aún más la masa total.

El proceso de diseño del concepto inicial consideró muchas variaciones diferentes, con un lanzamiento anterior de ET, ET de retorno, combustible en el transbordador, etc. Se decidieron por el Programa Transbordador tal como lo conocíamos como el compromiso aparentemente óptimo de requisitos y habilidades.

Hmm, entonces, ¿mantener el tanque desmontable y dejarlo caer antes de aterrizar? Tal vez ponerle algunos paracaídas para que pueda recuperarse. Estoy seguro de que habría muchos problemas prácticos con un diseño de este tipo que no he considerado, pero parece una opción interesante...

respuesta parcial a

¿Qué pasaría si los tanques LOX/LH2 estuvieran ubicados en el Orbiter en lugar de como un módulo separado?

El concepto original del sistema de lanzadera totalmente reutilizable incluía un Orbiter con depósito interno como usted sugiere.

Sin embargo, también había un Booster reutilizable separado, mucho más grande (también con tanque interno) que transportaba la mayoría de los propulsores.

Este dibujo de Jenkins, Transbordador espacial, edición de 1992, muestra cortes de dos de estos diseños de Fase B Orbiter, incluido el tanque interno a la derecha y el combo Orbiter/Booster a la izquierda.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si está sugiriendo algún tipo de configuración fusionada de Orbiter / ET que aún utilizaba propulsores de cohetes sólidos, no puedo pensar en ningún trabajo realizado al respecto. Una vez que los tanques de propulsor se sacaron del diseño del Orbiter alrededor de 1972, en realidad nunca regresaron. Todos los diseños de la Fase C presentaban variantes en la configuración Orbiter / External Tank / Booster.

El diseño de una configuración fusionada de Orbiter/ET que no incorporara refuerzos habría sido un diseño de etapa única a órbita, en el que el Programa del transbordador espacial no se inscribió.

El tanque externo del transbordador espacial tenía un peso en seco de 26.556 kg. La carga útil máxima del transbordador a una órbita baja fue de 24.500 kg, menos que el peso del tanque.

Alcanzar una órbita sin carga útil pero con el tanque externo era imposible con esta carga adicional de más de 2000 kg por encima de la carga útil máxima.

Un tanque externo adecuado para una reentrada habría sido mucho más pesado que el tanque estándar con solo el aislamiento del tanque criogénico. El peso del aislamiento de espuma fue de 2.188 kg.

Se habría necesitado una carga útil con peso negativo hecha de unobtanium.

Sería una etapa 1.5, de la misma manera que lo fue.
El transbordador espacial llevó el tanque externo de manera efectiva hasta la órbita: se desechó justo antes de la velocidad orbital con un perigeo aún en la atmósfera. El OMS realizó una maniobra final de inserción orbital y circularización, pero el requerimiento total de delta-v allí es bastante pequeño.
Tiene razón en que la masa se transferiría al orbitador, pero no creo que sea tan grave como se indica en la respuesta. El peso seco del ET incluía más que solo tanques de combustible. Una parte considerable del peso seco fue estructura para transferir el empuje SRB al orbitador. Puede eliminar gran parte de esa estructura si mueve los tanques al orbitador. En cualquier caso, tienes razón en que reduce la capacidad de carga útil.
@J... sí, ese es un punto muy importante que incluso puede invalidar por completo la respuesta.
Fusión de la lanzadera y el tanque externo para reducir el calentamiento de reentrada
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v