¿Por qué el tanque externo del transbordador espacial no tenía respiraderos de alivio de presión?

Durante el aborto de un transbordador espacial, habría sido de vital importancia no permitir que el vehículo descendiera por debajo de los 265 kilopies durante el vuelo propulsado, ya que el calentamiento aerodinámico excesivo por debajo de los 265 kft habría provocado la explosión del tanque externo (ET).(ver página 18 del PDF vinculado); si no se hubiera podido evitar que el transbordador descendiera por debajo de los 265 kft, sus motores tendrían que haberse apagado inmediatamente y el ET desechado antes de que estallara. Debido a esta restricción, situaciones de baja energía en las que el orbitador habría podido llegar con éxito a un sitio TAL (por ejemplo, dos motores apagados, o un motor apagado y uno atascado al 67% del acelerador, al principio del vuelo de la segunda etapa) en cambio, habría terminado en un MECO temprano forzado y un rescate sobre el Atlántico abierto, e incluso los abortos de un solo motor durante el tercio medio del vuelo de la segunda etapa (donde el orbitador sería capaz de llegar a un sitio TAL) habría tenido sus márgenes de seguridad seriamente degradada por la necesidad de volar en un ángulo de ataque muy alto durante el vuelo motorizado para mantenerse por encima de 265 kft.

Si el ET hubiera estado equipado con válvulas de alivio de presión para ventilar el hidrógeno hirviendo de manera segura por la borda y evitar una ruptura, esta restricción se habría eliminado y los abortos de menor energía habrían podido concentrarse en ganar velocidad horizontal en lugar de tener que preocuparse por minimizando su tasa de caída, lo que resulta, en muchos casos, en que el orbitador llegue a una pista en lugar de caer en la bebida.

¿Por qué, entonces, el ET no estaba equipado con respiraderos de alivio de presión para eliminar la restricción de caída de 265 kft impuesta térmicamente?

Ventear hidrógeno mientras los motores están funcionando tiene un interesante potencial de bola de fuego. También ventilar hidrógeno pero no oxígeno moverá el CofG hacia atrás, lo que generalmente es malo en los cohetes. Una observación general con todas sus preguntas de 'por qué no' es considerar siempre qué riesgo adicional agregaría algo. En este caso, una fuga rápida produce una bola de fuego en la plataforma y una lenta deja al orbitador sin combustible antes del oxidante y dañando los motores. A cambio, agrega margen a RTLS, por lo que las matemáticas entran en juego para tratar de encontrar el riesgo total más bajo.
¿No estaba el oxígeno en el extremo frontal del tanque, es decir, ventilar hidrógeno haría avanzar el CdG?
@Hobbes, sí, tiene razón, ya que, por supuesto, el fluido más denso es mejor hacia adelante. No estoy seguro de cómo confundí eso.

Respuestas (1)

Su pregunta se basa en un malentendido: los tanques de propulsor del tanque externo de hecho tenían válvulas de alivio.

La válvula de O2 se libera a 24 psid y la válvula de H2 se libera a 36 psid.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Del Manual de Prensa de 1982 , páginas 92-95

El comentario de GremlinWrangler sobre la inconveniencia de ventilar hidrógeno está bien fundado; consulte la regla de vuelo A5-154, cuyo fundamento establece

Si ocurre la ventilación mientras el vehículo está en la primera etapa, un incendio podría propagarse a lo largo del costado del tanque externo (referencia presentación PRCB 10 de febrero de 1987 y PSIG 32).

El hecho de que una válvula de alivio no se cierre después de la ventilación también podría ser catastrófico debido a la pérdida de presión de succión positiva neta de LH2.

Además, las válvulas de ventilación de los tanques de propulsor no están dimensionadas para proteger los tanques de eventos catastróficos, como en el caso de la ruptura de una esfera de helio en un vuelo de SpaceX en 2015. Están diseñadas para proteger contra fallas creíbles del sistema de presurización. Consulte también ¿Los tanques de combustible de las etapas superiores de los vehículos fungibles reales (no planificados) tienen válvulas de alivio?