¿Por qué fue limitado el tiempo en órbita del transbordador espacial Orbiter?

Recuerdo haber leído/ver que el transbordador tenía un tiempo limitado para permanecer en órbita. Y es por eso que los Soyuzes fueron los únicos vehículos de regreso con tripulación asegurada (ACRV) para la Estación Espacial Internacional hasta que apareció Dragon 2 .

Además del por qué, si es posible, también estoy interesado en la elección del diseño, es decir, ¿por qué una elección alternativa no fue favorable para el transbordador?


Aquí está la investigación que hice:

Todo lo que pude encontrar de Wikipedia es:

La mayoría de las misiones implicaron permanecer en órbita de varios días a dos semanas, aunque era posible realizar misiones más largas con la plataforma Extended Duration Orbiter.

— Wikipedia: Transbordador espacial § En órbita

El propio artículo del vehículo ( Space Shuttle Orbiter ) no menciona esa plataforma, o hasta donde busqué en el artículo, la limitación de duración.

Mi hipótesis de trabajo es que Soyuz tiene paneles solares, mientras que el transbordador se basa en celdas de combustible.

Me preguntaba por qué no apagar el transbordador o ponerlo en modo de ahorro de energía hasta que lo necesite. Luego pensé que tal vez las fugas de hidrógeno, así que busqué y encontré una página de la NASA sobre las celdas de combustible , que no fue útil, pero un enlace de lectura adicional, y gracias a Web Archive, llegué a una página de la NASA más detallada . A partir del cual:

Durante el funcionamiento normal de la celda de combustible, los reactivos están presentes en un sistema de circuito cerrado y se consumen al 100 por ciento en la producción de electricidad.

El 100 % sugiere que no hay fugas en el funcionamiento normal, lo que se confirmó más adelante en la página:

El consumo de reactivos está directamente relacionado con la corriente eléctrica producida: si no hay cargas internas o externas en la pila de combustible, no se utilizarán reactivos. Debido a esta proporción directa, las fugas pueden detectarse comparando el consumo de reactivos y la corriente producida. Una cantidad apreciable de reactivos en exceso utilizados indica una fuga probable.


Busqué en Google el motivo, pero las primeras dos páginas no fueron útiles. (Y extrañamente, no hay resultados que vinculen aquí). Un hallazgo reciente que encontré y que me hizo esta pregunta es que, aunque Rusia no era uno de los cuatro países involucrados en Space Station Freedom, las Soyuzes todavía se consideraban para el papel de ACRV .

"Durante el funcionamiento normal de la celda de combustible, los reactivos están presentes en un sistema de circuito cerrado y se consumen al 100 por ciento en la producción de electricidad". Pero una pila de combustible sin carga y sin consumo de combustible no es en absoluto un funcionamiento normal. Si las celdas no usan combustible, esto no garantiza que las válvulas de alivio no pierdan combustible para mantener la presión del tanque por debajo del límite.
Intente comprender: un mecanismo para ventilar las celdas de combustible y una válvula de alivio para ventilar un tanque de almacenamiento para una celda de combustible en caso de sobrepresión son dos cosas muy diferentes.
@Uwe: Te aseguro que lo estoy intentando. La mejor manera es una pregunta separada en lugar de discusiones en los comentarios. Una referencia de diseño de sistemas y/o procedimientos que vinculen el almacenamiento, la ventilación y el uso de celdas de combustible serían una gran adición al sitio.
Una nota de que Dragon 2 todavía tiene un límite de tiempo que puede permanecer en órbita. No sé el número (¡no sé de nadie que lo sepa!) pero son >= 210 días.

Respuestas (1)

Encontré la respuesta en el Manual de la consola EGIL (no en línea). Esta era la posición de control de vuelo responsable del sistema eléctrico del Orbiter.

El sistema de transferencia de energía de la estación al transbordador (SSPTS) se desarrolló para aumentar la duración del atraque de ~ 6 a 8 días de atraque a ~ 9 a 12 días de atraque. El límite superior de 12 días acoplados (misión de 16+2 días) se debe a los límites de certificación del orbitador (para superar los elementos de una misión de 16+2 días como MMOD, S-Band Quad Switch, OMS/RCS Thermal Constraints, Tire Pressure Mantenimiento, etc. necesitaría ser evaluado)

En otras palabras, incluso con SSPTS que permitió al Orbiter extraer energía de la ISS y, por lo tanto, reducir a la mitad el uso de reactivos de celdas de combustible, se tendrían que realizar estudios costosos para permitir misiones acopladas más largas.

Además, al menos en la fase de construcción de la ISS, los orbitadores no estaban disponibles para quedarse en la ISS durante meses, por lo que no había mucha motivación para realizar esos estudios.

Siglas:

  • MMOD: MicroMeteroid y desechos orbitales
  • OMS: Sistema de maniobra orbital
  • RCS: Sistema de Control de Reacción
No creo que los neumáticos (y el resto) se me hubieran pasado por la cabeza. Así que tiene sentido. Muchas gracias.
@ymb1 Efectivamente: ¡Neumáticos! ¡En un vehículo espacial! ¿Qué viene después: cambio de aceite, fluidos de transmisión, señales de giro? A estas alturas ya es invierno en Texas, sáquele los neumáticos de invierno a Leonardo y no se olvide del gato transportador extra pesado de 2000 t.
Bueno, necesitan llantas si quieren aterrizar de una pieza...
@vsz ¿ y tú ?
@ Peter-ReinstateMonica eso es discutible, porque el transbordador espacial no puede aterrizar así.