Zbiornik zewnętrzny amerykańskiego promu kosmicznego

External Tank (w języku angielskim  : „  zbiornik zewnętrzny  ” ) był jednym z trzech składników Space Shuttle . Dołączone do orbiterze , dostarczyła trzy główne SSME silników z tym orbiterze z ciekłego wodoru (The paliwa ) i ciekłego tlenu (The utleniacza ) w czasie wynurzenia statku. Zbiornik ten składał się z trzech części: zbiornika ciekłego tlenu z przodu, zbiornika ciekłego wodoru z tyłu i części między zbiornikami pomiędzy zbiornikami. Jest to jedyna część promu, która nie została ponownie wykorzystana, ponieważ została zniszczona podczas upadku do atmosfery . Jest to również jedyny element, który przez cały czas trwania programu nie uległ awarii.

Geneza zbiornika zewnętrznego

Zbiornik zewnętrzny był jednym z trzech elementów amerykańskiego promu kosmicznego . Pod koniec 1970 roku , będąc jeszcze w fazie definiowania, NASA zleciła firmom Boeing i Grumman badanie w celu porównania wahadłowców korzystających z zewnętrznego i wewnętrznego zbiornika wodoru. Problem był znacznie bardziej skomplikowany w przypadku ciekłego wodoru niż ciekłego tlenu, ponieważ zajmował znacznie więcej miejsca. Wnioski były bardzo korzystne dla zbiornika zewnętrznego, tańszego i bezpieczniejszego. Przyjęto wówczas zasadę przechowywania dwóch paliw pędnych w zbiorniku zewnętrznym. Ponadto, aby ograniczyć koszty rozwoju, NASA zdecydowała, że ​​ten czołg nie będzie wielokrotnego użytku, w przeciwieństwie do dwóch innych elementów wahadłowca: orbitera i dopalacza prochu.

Charakterystyka

Zbiornik zewnętrzny był cylindryczną konstrukcją ze stopu aluminium ze stożkowym nosem, który miał 46,88 m długości i 8,40 m średnicy. Składał się ze 138 części, podzielonych na trzy podzespoły: zbiornik ciekłego tlenu, zbiornik ciekłego wodoru oraz część międzyzbiornikową, która oddzielała oba zbiorniki.

Zbiornik na ciekły tlen

Zbiornik ciekłego tlenu (po angielsku  : „  Zbiornik ciekłego tlenu  ” ) był konstrukcją skorupową ze stopu aluminium. Zasilany, poprzez rurę 42,5  cm średnicy (w języku angielskim  : „  ciekły tlen linii zasilania  ” ), biegnącej na zewnątrz zbiornika wodoru, SSME silników z orbiterze pomocą wtyczki pępowinowej, znajduje się w dolnej części zbiornika wodoru, z po prawej, co pozwoliło na dostarczenie 1114  kg tlenu na sekundę do silników SSME. Ta część zbiornika, znajdująca się z przodu zespołu utworzonego przez prom kosmiczny, miała aerodynamiczny kształt, aby ograniczyć opór i nagrzewanie podczas wynurzania. Ciekłego tlenu zajmuje objętość 553  m 3 , w zbiorniku w którym mierzona 8,40  m średnicy 16,64  m długości i ważył 45.400 głosów  kg pusty. Wypełniony 549 407  litrami ciekłego tlenu ważył 625 650  kg .

Sekcja międzyczołgowa

Sekcja międzyzbiornikowa (w języku angielskim  : „  intertank  ” ) była przedziałem bezciśnieniowym usytuowanym, jak sama nazwa wskazuje, pomiędzy zbiornikiem ciekłego tlenu a zbiornikiem ciekłego wodoru. Zawierał oprzyrządowanie, a także górne punkty mocowania dwóch dopalaczy . Odcinek międzyczołgowy miał 6,86 m długości, 8,40 m średnicy i ważył 5445  kg .

Zbiornik na ciekły wodór

Jeśli chodzi o zbiornik tlenu, zbiornik ciekłego wodoru (po angielsku  : „  Zbiornik ciekłego wodoru  ” ) był półskorupową konstrukcją wykonaną ze stopu aluminium. Komora zawierająca ciekły wodór znajdowała się u podstawy zbiornika zewnętrznego. Pobór wodoru do zbiornika pozwolił na napędzanie silników SSME z prędkością 179 039  litrów na minutę. Zbiornik wodoru miał 29,47 m długości i 8,4 m średnicy, ważył 13050  kg pusty i miał objętość 1514,5  m 3 . Wypełniony 1 476 836  litrami ciekłego wodoru ważył 104 308  kg .

Izolacja cieplna

Zawartość zbiorników LOX (ciekły tlen) i LH2 (ciekły wodór) jest utrzymywana odpowiednio poniżej -183  ° C i -253  ° C dzięki izolacji ich aluminiowej konstrukcji warstwą ablacyjnej pianki. Oprócz utrzymania temperatury, ta pianka izolacyjna zapobiega tworzeniu się lodu na ścianach zbiornika, który - obluzowany podczas intensywnych wibracji podczas startu - mógłby uszkodzić wahadłowiec. Każdy zbiornik jest wyposażony w zawór uwalniający nadmiar ciśnienia LOX i LH2. Ramię zwieńczone nasadką zakrywającą górną część zbiornika zbiera nadmiar tlenu wypływający z jego otworu wentylacyjnego, co w tym przypadku znowu grozi tworzeniem się płatów lodu. Wreszcie, gdy maszyna wychodzi, piana ablacyjna rozpada się pod wpływem tarcia powietrza, ograniczając nagrzewanie zbiornika.

Są to jednak dokładnie bloki pianki, które po oderwaniu zerwały ogniotrwałe płytki osłony termicznej orbitera i spowodowały wypadek Columbia . Urządzenie przeszło następnie liczne modyfikacje, ale przez całą karierę wahadłowca pozostawało przedmiotem troski NASA .

W misjach STS-1 i STS-2 izolację termiczną zbiornika zewnętrznego pokryto białą farbą ognioodporną. Z STS-3 ta farba nie była już nakładana, co zmniejszyło masę zbiornika o 272  kg i nieznacznie zmniejszyło koszty jego produkcji.

Różne wersje

Wyprodukowano kilka wersji zbiornika zewnętrznego, aby zmniejszyć wagę i umożliwić promowi kosmicznemu zwiększenie jego ładowności:

Produkcja

Realizacja

Podczas wznoszenia się promu kosmicznego separacja między zbiornikiem zewnętrznym a orbiterem nastąpiła tuż przed osiągnięciem przez ten ostatni prędkości wystarczającej do umieszczenia się na orbicie. Dlatego zbiornik zewnętrzny nie krążył po orbicie i zaczął spadać natychmiast po wykonaniu lotu suborbitalnego . Dzięki tej trajektorii można było mieć pewność, że zbiornik z powrotem wpadł do Oceanu Atlantyckiego , z dala od zamieszkałego obszaru. Wahadłowiec użył swoich silników pomocniczych, aby ukończyć orbitę. W momencie oddzielenia zbiornika od czółenka, zawór z przodu zbiornika LOX był otwarty, wytwarzając niewielki ciąg niezbędny do odsunięcia go od Orbitera, a także do cofnięcia się. Na zbiorniku znajdowało się osiem czujników wyczerpania, po cztery w każdym zbiorniku, umieszczonych na dole zbiornika LH2 i na przednim przewodzie zasilającym zbiornika LOX.

Ponownie wykorzystuj projekty

Shuttle-C była propozycja NASA, aby włączyć do promu bezzałogowego montaż wyrzutni dla ładunków. Dzieje się to poprzez ponowne wykorzystanie, między innymi, zewnętrznego zbiornika promu kosmicznego.

Galeria

Uwagi i odniesienia

  1. (w) „  Arkusz informacyjny: Zewnętrzny zbiornik promu kosmicznego  ” [PDF] , Lockheed Martin Space Systems Company,kwiecień 2007(dostęp 3 marca 2017 )
  2. (w) Jenkins 2001 , str.  421
  3. (w) Jenkins 2001 , str.  422-424

Źródła

Zobacz też

Powiązane artykuły