¿Cómo puede la autodestrucción de un cohete crear una situación más segura que estar fuera de control?

En Sci-Fi Stack Exchange, hubo una pregunta sobre la implementación de la autodestrucción en las naves espaciales y su comparación con el hundimiento de las naves navales. Una persona en un comentario dijo: "Implementan una autodestrucción en naves espaciales reales. Si un lanzamiento se sale de la trayectoria prevista y es un peligro potencial, ordenarán que el cohete se autodestruya".

Al principio sospeché de esta declaración porque me parece que hacer que partes de un cohete se desplacen en direcciones aleatorias no aumenta la seguridad de la situación. Luego encontré esta pregunta aquí en este Stack Exchange, donde la única respuesta verifica que la mayoría de las naciones implementan mecanismos de autodestrucción e incluye un resumen de la situación con el desastre del Challenger.

Pero ahora sigo preguntándome: ¿por qué es más seguro que muchas partes pequeñas del cohete bajen por separado que un número menor de piezas muy grandes? Sigue siendo la misma masa en general y podría causar más daño, ya que seguramente caerá sobre un área más grande. Este mismo razonamiento se ha utilizado para descalificar la idea de hacer estallar un asteroide entrante como se indica en este artículo que cita al astronauta del Apolo Rusty Schweickart:

Otro problema que puedo ver es hacer estallar un gran trozo de roca solo para crear muchos pedazos de roca más pequeños (pero igual de mortales), en realidad no extingue el poder destructivo de un asteroide en curso de colisión, de hecho, podría aumentarlo. .

Entonces, ¿qué hace que un cohete sea diferente? ¿Hay algún ejemplo en el que la autodestrucción de un vehículo fuera sin duda más segura que la alternativa?

También asumo que su secuencia de autodestrucción no es solo "¡explotar el cohete!" comando, sino una secuencia deliberada que han planeado previamente. Es decir, no se trata de algunas explosiones aleatorias que hacen estallar el cohete... en cambio, la secuencia está cuidadosamente pensada en dónde y cómo debe autodestruirse el cohete, y dónde se colocarán los explosivos para la autodestrucción, con el fin de minimizar la caída de escombros. .

Respuestas (6)

¡Las autodestrucciones no dan como resultado que las piezas mortales más pequeñas golpeen a las personas!

Lo que la autodestrucción está diseñada para hacer es evitar que los fragmentos de cohetes o la carga útil lleguen a algún lugar peligroso. Si observa cualquier video de destrucción, verá que la explosión elimina cualquier forma de propulsión. Imagínese dejar que la nave viaje sin guía hasta que se agote el propulsor: podría golpear una ciudad importante, un reactor nuclear o algo igualmente crítico.

Sí, todavía puede haber piezas grandes o más pequeñas de la nave (generalmente mucho más pequeñas, pero no siempre), pero caerán dentro de la zona de exclusión segura cerca de la plataforma o del rango inferior.

Si termina con propulsor ardiendo y fragmentos de metal calientes sobre el área desierta alrededor de la plataforma de lanzamiento, no es un problema fatal (si excluimos los lanzamientos tripulados...) ya que todos los espectadores, civiles, etc. están bien lejos del área.

Ah, y es completamente diferente a volar un asteroide en pequeños pedazos del concepto de asteroide. Ahí tenemos un objetivo potencial de un hemisferio de la Tierra.

Bueno, los tamaños de los asteroides pueden variar dramáticamente. Será mucho más probable que haya un asteroide que ponga en peligro una ciudad o varias ciudades que uno que ponga en peligro a la mitad del planeta.
Pero eso sigue siendo completamente irrelevante para este escenario.
Un factor adicional: esa es la única forma de cerrar los SRB.
Es de esperar que los civiles, los espectadores, etc. tampoco estén en el corredor de viaje de rango inferior del lanzamiento. Los lanzamientos tripulados a menudo (no siempre, consulte el STS) tienen sistemas de escape de la tripulación, de modo que incluso en el caso de una falla catastrófica del propulsor temprano durante el despegue, la tripulación puede salvarse. Más tarde, durante el despegue, la nave espacial generalmente tiene suficiente velocidad para aterrizar razonablemente normalmente (como los modos de aborto RTLS, TAL y AOA del STS) o presionar para (posiblemente más bajo de lo previsto) orbitar (como el modo de aborto ATO del STS, que técnicamente podría no contar como un aborto).
Eso también es todo suponiendo que el cohete ya se esté moviendo hacia abajo cuando ocurra la falla. Parece que Long March 3 simplemente voló en una dirección completamente diferente a la "rango descendente".
@SF. Bueno, ese modo de falla se vuelve obvio bastante rápido...
@MichaelKjörling: Quizás valga la pena señalar que si un vehículo tripulado está fuera de control, no ayudará a la tripulación a mantenerlo intacto más tiempo del necesario para iniciar cualquier mecanismo de escape que pueda estar disponible. Hasta ahora, afortunadamente, no creo que nadie haya tenido que lidiar con un cohete tripulado intacto pero fuera de control que carece de un mecanismo de escape.

En cuanto a si se implementa en naves espaciales reales: este video amateur del accidente del Challenger captura la destrucción de los SRB (alrededor de 1:45).

Tres factores de por qué:

Cuando presionas el botón, conviertes un gran cohete en un montón de pequeñas piezas. Las piezas pequeñas caen mucho más lentamente.

Cuando sopla el cohete, sabe dónde caerán los escombros, y es casi seguro que es un área que ya ha sido despejada para el lanzamiento. En lugar de en un área habitada como la catástrofe china del 3 de marzo

Cuando explotas el cohete, quemas el combustible. Eso es un montón de masa que no regresa en absoluto y la energía en ese combustible está allá arriba con pequeñas armas atómicas. Eso es un montón de destrucción que evitaste. (Es cierto que el combustible no es tan dañino como una bomba nuclear del mismo poder, pero aún puede ser devastador).

¡El transbordador espacial no tenía ningún sistema de autodestrucción! Estaba tripulado. Sin sistema de escape. Una Soyuz tal vez tenga una autodestrucción para usar después de que la tripulación la haya evacuado, pero el transbordador no tenía ese tipo de opción. La NASA preferiría que se estrellara por casualidad, que matar deliberadamente a su tripulación.
@LocalFluff history.nasa.gov/rogersrep/v1ch9.htm busque "Range Safety". Es un documento de la NASA que dice que los propulsores fueron destruidos.
Challenger no explotó. Falló catastróficamente cuando la fuga del reforzador sólido hizo que su soporte inferior fallara. El cohete comenzó a desviarse del centro y procedió a destrozar el resto de la pila. Los tanques de oxígeno e hidrógeno en el tanque de combustible externo se rompieron, pero como no estaban bien mezclados hubo una bola de fuego pero no una explosión. La cabina del transbordador cayó intacta hasta el océano. Nadie va a hacer estallar un cohete cuando todavía hay gente alrededor.
@HowardMiller Los propulsores de cohetes sólidos no fueron destruidos por la explosión del tanque principal. Volaron por el cielo sin ningún sistema de guía hasta que se envió el comando de destrucción.
"Pequeñas piezas caen mucho más lentamente". Galileo demostró que estaba equivocado en 1589.
@LocalFluff lo creas o no, el STS tenía un sistema de destrucción. Al principio del programa, el ET y los SRB tenían cargas explosivas. En algún momento después de que se retiraron los asientos eyectables del orbitador, se eliminó el sistema de destrucción del ET. Pero los SRB los tuvieron hasta el final del programa. La tripulación también recibió capacitación para realizar un "MECO manual" (apagar los motores) si la trayectoria de lanzamiento iba a impactar en áreas habitadas (se les haría una llamada ...). Recibieron información de los oficiales de seguridad del campo. antes de cada lanzamiento... la tripulación les mostraba a los RSO fotos de sus hijos...
No confíe en mi palabra, consulte la página 6.2-4 en el documento oficial de la NASA "manual de operaciones de la tripulación del transbordador" nasa.gov/centers/johnson/pdf/…
Los pedacitos ciertamente caen más lentamente en presencia de la atmósfera.
@Octopus Estás olvidando que todos los lanzamientos hasta la fecha en los que nos preocupamos por algo en el terreno involucraron la atmósfera. No obtendrías ese beneficio si destruyeras un cohete que despega de la luna.
@OrganicMarble Gracias por el video. Mejor existe, pero al menos encontraste algo que es mejor de lo que me ha ido.
@RussellBorogove: … y la ausencia de propulsión.

La autodestrucción se usa para quemar todo el combustible en el aire, evitando que caiga al suelo. Los escombros no son tan peligrosos en comparación. La mayor parte de un cohete es combustible, como la mayor parte del peso de una lata de refresco es refresco. También para asegurarse de que el evento tenga lugar en un área evacuada en un campo de lanzamiento preparado (aunque los chinos no parecen darle alta prioridad a esa parte).

Ese espectacular lanzamiento fallido de Proton en 2011 fue causado por todos los giroscopios que se instalaron al revés, por lo que la prueba de ellos antes del lanzamiento mostró que todos eran correctos porque todos estaban igualmente equivocados de acuerdo. La autodestrucción en ese caso habría sido contraproducente ya que la altitud era demasiado baja. El combustible simplemente se habría esparcido aún más que por un cohete estrellado. Apagaron uno de los seis motores en la primera etapa para que se alejara de la plataforma de lanzamiento y se estrellara en un lugar seguro. Proton usa combustible hipergólico muy tóxico que se suma al problema de no autodestruirse. La pista de aterrizaje tuvo que ser descontaminada.

"todos los giroscopios se instalaron al revés" - Ahí lo tienes, los científicos espaciales también cometen errores de hace cinco años.
@immibis Eso no sería un científico espacial, sería un ingeniero espacial. Gran diferencia.
@MichaelKjörling O un trabajador ruso borracho y mal pagado que consiguió su trabajo porque el hermano de su esposa conocía a alguien. Gran diferencia de nuevo.
@MichaelKjörling No sería ingeniero, sería técnico de línea. Los ingenieros no pueden tocar el hardware de vuelo :-( (fuente: soy ingeniero)
@Tristan Bueno, la conclusión de todo esto es que un científico espacial no va a instalar los giroscopios al revés, lo que provocará una falla en el lanzamiento. Es bueno saberlo para los aspirantes a científicos espaciales por aquí.
@MichaelKjörling Científico espacial es un término engañoso. En general, los ingenieros diseñan los cohetes. Los científicos diseñan los experimentos y los ingenieros diseñan los vehículos que llevan los experimentos.
@Tristán Absolutamente. Otra forma de pensarlo es que Rocket Science es la disciplina de comprender el concepto de un cohete, que ahora es historia, con Newton, Tsiolkovsky y me imagino algunos otros (¿nueva pregunta para alguien?). Las actividades que intentan crear un cohete que funcione son ingeniería. Las actividades que llevan a cabo investigaciones básicas para mejorar un cohete, por ejemplo, los materiales, pueden ser científicas en sí mismas, pero pertenecen a esas disciplinas, no a la ciencia espacial.
@Tristan: ¡Oye, la ingeniería es ciencia!

Si revisa, por ejemplo, el webcast del lanzamiento del satélite Jason 3 que comienza alrededor de los minutos 23, verá esto:

Lanzamiento de Jason 3

( Transmisión web de SpaceX )

El camino blanco muestra la trayectoria pasada del cohete y el azul es una proyección del camino balístico en caso de corte total del motor. La proyección siempre está actualizada como se puede ver en el vídeo. Para cada lanzamiento hay una trayectoria que debe seguir el cohete y luego un corredor de lanzamiento de vuelo seguro (que no se muestra allí) donde los barcos, aviones, etc. están prohibidos durante el lanzamiento. Si hay algún problema, el oficial de seguridad del campo monitorea la proyección y, en caso de que salga de la zona especificada, finaliza el vuelo (autodestrucción o simplemente terminación de empuje) para que el cohete o sus restos no tengan posibilidad de salir de la caja fuerte. zona.

De esa manera, la destrucción del cohete asegura que no solo vuele al azar aún siendo propulsado por los potentes motores, sino que caiga donde se espera que no cause ningún daño.

El propósito de la autodestrucción no es necesariamente hacerlo más seguro en todos los escenarios. Es para hacerlo más predecible. Como mencionó Rory, uno de los propósitos principales de la autodestrucción es asegurarse de que no haya "trozos de energía" que vuelen en direcciones impredecibles. La previsibilidad es el objetivo.

La autodestrucción está diseñada para ser un piso sobre lo mal que pueden ponerse las cosas. Podemos ejecutar escenarios simulados sobre cómo se comportan las piezas de un vehículo autodestruido en cientos de escenarios y asegurarnos de que todos funcionen. Tratar de hacer eso con un hardware impredecible que fue diseñado para ser capaz de llegar al espacio es mucho más difícil. Si se decide que esa imprevisibilidad es inaceptable, y las consecuencias predecibles de una autodestrucción son aceptables, se presiona el botón.

En la mayoría de los escenarios en los que es necesario interrumpir deliberadamente el vuelo de un cohete, el cohete está casi lleno de combustible y oxidante. El sistema de autodestrucción de seguridad de rango abre los tanques de propulsor rápidamente, lo que permite que el propulsor se mezcle y se queme mientras el cohete aún está en el aire.

En este video de una falla en la guía de un cohete Proton , queda claro a los 0:15 segundos de vuelo que no iremos al espacio hoy. El vuelo debería haber terminado en ese punto, pero aparentemente Proton no tiene autodestrucción. El cohete comienza a desmoronarse, presumiblemente debido a las tensiones aerodinámicas, alrededor de las 0:25, y el cuerpo del cohete se rompe y se quema. Aun así, hay una gran bola de fuego cuando toca el suelo. Si se hubiera podido terminar antes, la bola de fuego terrestre habría sido más pequeña y más cerca de la plataforma de lanzamiento (es decir, más cerca del centro del área despejada de personas por seguridad); si no hubiera explotado en el aire, habría sido una bola de fuego más grande, posiblemente viajando por el suelo y probablemente mucho más lejos de la plataforma.

Este cohete de protones es el mismo vinculado (tal vez un lanzamiento diferente) en el enlace 'esta pregunta aquí' del OP, donde la respuesta dice que Rusia es la única nación que no usa mecanismos de autodestrucción.
"El vuelo debería haber terminado en ese punto, pero aparentemente Proton no tiene autodestrucción". IIRC, eso es porque Rusia los lanza en un páramo gigante. Estados Unidos los lanza a un minuto de distancia (en cohete, al menos) de Disneyworld.
Vosotros enlace de vídeo se rompe.
¿Cómo puede la autodestrucción de un cohete crear una situación más segura que estar fuera de control?
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