Las quemaduras de los motores principales de Cassini "pueden ser purgadas o presurizadas (con helio)", ¿por qué?

Acabo de leer que cuando Cassini pase por primera vez cerca del anillo F de Saturno el 4 de diciembre, será la 183ª vez que el motor se encienda. Busqué en Google el motor de Cassini y encontré este sitio que tiene un genial modelo 3D WebGL(?) de los motores de Cassini que puedes rotar con el cursor.

https://saturn.jpl.nasa.gov/engine/

(editar: aquí hay otro: https://saturn.jpl.nasa.gov/the-journey/the-spacecraft/ )

Muestro una captura de pantalla a continuación. El texto adjunto dice:

El motor principal se utiliza para la velocidad de la nave espacial y los cambios de corrección de trayectoria. Para estar seguro, hay dos motores principales idénticos: uno está en uso y el otro es una copia de seguridad. También hay 16 propulsores de hidracina monopropelente, de los cuales ocho son principales y ocho son de respaldo. Los propulsores se utilizan para el control de actitud y también para pequeñas maniobras de cambio de velocidad.

... y...

Sistema bipropulsor: motor principal de tetróxido de nitrógeno (NTO)/monometilhidrazina (MMH) (445 Newton) para maniobras de propulsión: las quemaduras se pueden purgar o presurizar (con helio)

  • Los motores están protegidos de partículas de micrometeoritos mediante una cubierta articulada

  • Motor principal redundante (nunca usado en vuelo)

Pregunta: ¿Qué significa realmente que los motores principales "se pueden purgar o presurizar (con helio)"? ¿Ambos de estos "modos" son realmente utilizados por Cassini para diferentes propósitos? Si es así, ¿cómo se diferencian en el rendimiento?

ingrese la descripción de la imagen aquí

aboveL Captura de pantalla de este modelo interactivo en 3D de los motores de Cassini.

Respuestas (1)

Según Sutton , tanto la purga como la presurización convencional usan un presurizante (como helio en este caso).

Los sistemas convencionales tienen un regulador de presión entre un tanque presurizante y un tanque de combustible, por lo que producen una presión constante y un empuje constante hasta que se queda sin presión. En purga, según Sutton:

Aquí, el gas se almacena bajo presión dentro del tanque de propulsor junto con los propulsores. A medida que el gas se expande durante la operación, la presión del tanque, el empuje y la presión de la cámara disminuyen constantemente hasta quizás un 25 a 45% de los valores iniciales. Este sistema es más simple (sin tanque de gas separado y sin regulador o válvula de gas), pero la relación de mezcla puede cambiar ligeramente durante la operación, el volumen total ocupado por el sistema de alimentación es mayor y el impulso específico promedio es algo menor.

El propio propulsor puede funcionar en cualquier modo simplemente en virtud de manejar una amplia gama de presiones de entrada.

Cassini parece haber sido diseñado para cambiar a presurización de purga en caso de problemas con el regulador de helio; el regulador comenzó a tener fugas en 1997, pero las válvulas redundantes permitieron que el sistema permaneciera sellado entre los encendidos del motor. Cuando ya no pudo mantener la presión regulada, Cassini cambió al modo de purga :

Como esta [maniobra de elevación del periápside de agosto de 2004] iba a ser el último encendido completamente presurizado de la misión principal (los encendidos posteriores se realizarían en modo de "purga", usando la presión residual en los tanques de propulsor), el pestillo del flujo de helio fue se dejó abierto durante 33 minutos después de la quema para aumentar la presión en los tanques de propulsor, luego se cerró para aislar el sistema del regulador de flujo de salida con fugas.

Hmm... así que para verificar dos veces: el motor en sí podría admitir la operación de "purga o presurización (con helio)", pero los motores de la nave espacial Cassini están configurados exclusivamente para este último.
Probablemente sea como los motores de maniobra del transbordador: normalmente usa el suministro de helio regulado, pero puede usar la purga en caso de contingencia. Para el transbordador había un volumen de vacío óptimo para la purga; se volcarían a esta "purga máxima" si la contingencia fuera probable. Aunque nunca sucedió.
No estoy seguro de seguir. ¿Sería esto básicamente eludir el regulador si no funcionaba correctamente? ¿Y volcar la hélice para evitar la sobrepresión del tanque de hélice?
@OrganicMarble et al. Esto puede o no ser relevante: el sistema de propulsión de Rosetta - en abstracto " El sistema opera principalmente en modo de purga, pero se puede volver a presurizar en vuelo dos veces...