¿Qué tan confiables son los motores hipergólicos alimentados a presión?

Una buena cantidad de discusión sobre "qué pasaría si" gira en torno a la falla del motor del cohete en puntos críticos en varias misiones tripuladas: ascenso lunar e inyección trans-Tierra en misiones de aterrizaje lunar, falla del retrocohete en misiones LEO.

Un enfoque popular para administrar estos riesgos es usar un solo motor confiable a través de la simplicidad: propulsores hipergólicos y alimentación a presión. Esto ha tenido bastante éxito.

Incluidas las misiones no tripuladas, ¿cuándo fue la última vez que un motor hipergólico alimentado a presión y de misión crítica no se encendió cuando se le ordenó en el espacio? Algunos tecnicismos:

  • No contaría un circuito atascado que se resolvió a través de algo así como un reinicio del interruptor de circuito en poco tiempo, es decir, en menos de una hora sin la intervención de un destornillador.
  • No contaría un solo propulsor de actitud defectuoso que no impidió un cambio de actitud deseado a través de otros propulsores disponibles
  • Contaría algo así como un solo motor STS OMS que falla en una quema planificada de una manera que requiere usar el otro OMS en su lugar
Los motores del transbordador OMS se construyeron en los años 70, volaron en docenas de misiones cada uno y han sido canibalizados para usarlos en el módulo de servicio Orion. No creo que alguna vez hayan sufrido una falla de encendido durante todo el programa. Yo diría que esos, al menos, son bastante confiables.
La falla hipergólica de mayor impacto en la misión que se me ocurre del programa STS fue una fuga de chorro RCS en la primera misión del transbordador Mir. Como diría Murphy, fue un jet el que se enfrentó a Mir, y los rusos se asustaron por la contaminación de la estación. Casi condujo a la pérdida de los objetivos de la misión hasta que prevalecieron las cabezas más frías.
Las misiones Apolo utilizaron un motor de este tipo para el módulo de servicio y la etapa de descenso y ascenso del módulo lunar. La única misión en la que no se pudo usar uno de estos motores fue en el Apolo 13. Pero como todos sabemos, esto fue causado por la explosión del tanque de oxígeno y no por el motor en sí. Pero el motor del módulo lunar funcionó incluso mientras estaba acoplado al módulo de comando y servicio y ayudó a rescatar a los astronautas. Nunca antes se planeó usar el motor de esta manera.
Sí, no contaría con A13 según mis criterios: el motor SPS funcionó bien cada vez que se disparó y no hubo ningún intento de hacerlo después del accidente. Sin embargo, es incorrecto decir que no se consideró el uso del motor LM para maniobrar. Se planeó el papel del bote salvavidas LM.
Sí, son muy fiables cuando son nuevos o se han reparado recientemente. Después de 12 años en el espacio exterior, casi nada es confiable. Las válvulas se atascan, las fugas presurizantes, los hipergoles corroen sus contenedores, las grasas se secan... Sin embargo, estos motores siguen siendo más confiables que la mayoría de la competencia.

Respuestas (3)

En general, los motores hipergólicos alimentados a presión bien diseñados son muy confiables. Sin embargo, ciertamente se han producido fallas en algunos diseños. Estos son algunos ejemplos recientes:

La sonda Juno , actualmente en órbita alrededor de Júpiter, tuvo que cambiar significativamente sus planes de misión debido a preocupaciones sobre posibles fallas catastróficas (como en explosivos) debido a válvulas de retención de helio atascadas en su motor principal, un propulsor hipergólico bipropulsor Moog LEROS . Estas preocupaciones surgieron después de fallas en el funcionamiento del mismo motor en los satélites geoestacionarios MUOS 5 e Intelsat 33e .

Otro ejemplo es la falla del motor vernier alimentado a presión 11D458M en la tercera etapa del cohete Proton-M/Briz-M destinado a lanzar el satélite de telecomunicaciones MexSat-1 en 2015.

Yamal 601 lanzado este año parece que puede ser un candidato.

No está claro a partir de las referencias, aunque algunas fuentes parecen tener una razón para afirmar que hubo un problema con el propulsor principal de 400N, ya que se transfirió para completar la transferencia GTO en los motores 10N.

Fuentes:

Gunters "Durante la elevación de la órbita a la órbita geoestacionaria, ocurrió una posible irregularidad con el motor de apogeo durante el primer burb, por lo que se realiza una mayor elevación de la órbita con los propulsores de control de actitud como sistema de propulsión de reserva"

SFN "Gazprom Space Systems dijo que el problema probablemente fue causado por una desviación en el vector de empuje del motor primario de elevación de la órbita de Yamal 601"

El AJ10 es un motor hipergólico alimentado a presión que se ha utilizado en múltiples programas.

Un motor AJ10 se encendió por primera vez en vuelo durante el tercer lanzamiento de Vanguard, el 17 de marzo de 1958, que colocó con éxito el satélite Vanguard 1 en órbita.

El motor AJ10-137 se utilizó en el sistema de propulsión de servicio del módulo de servicio Apollo.

El motor AJ10-190 se usó en el Sistema de maniobra orbital (OMS) del transbordador espacial para inserción orbital, maniobras en órbita y salida de órbita. Tras el retiro del transbordador, estos motores se reutilizarán para su uso en el módulo de servicio de la nave espacial Orion.

crédito: https://en.wikipedia.org/wiki/AJ10

Asimismo, el Sistema de Propulsión de Descenso (DPS) o el Motor de Descenso del Módulo Lunar (LMDE) tiene una larga historia de rendimiento confiable. El LMDE es un motor de cohete hipergólico de aceleración variable desarrollado por Space Technology Laboratories (TRW) para su uso en la etapa de descenso del módulo lunar Apolo.

Después del programa Apollo, el DPS se desarrolló aún más en el motor TRW TR-201. Este motor se usó en la segunda etapa, denominada Delta-P, del vehículo de lanzamiento Delta (serie Delta 1000, Delta 2000, Delta 3000) para 77 lanzamientos exitosos entre 1972 y 1988.

https://en.wikipedia.org/wiki/Descent_Propulsion_System

Información interesante hasta donde llega, pero no responde a la pregunta en el cuerpo de mi publicación: ¿cuándo fallaron esos motores? Consulte también space.stackexchange.com/q/27449/195 con respecto a la historia de SPS AJ10.
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