Шаттл: история создания, цели, задачи

Fakir> Ерунда, пардон.
Fakir> Ты фактически берёшь весьма частный случай шаттлоподобной системы, а критикуешь типо как ВСЕ многоразовые - что совершенно и абсолютно некорректно.

Именно, что ВСЕ МНОГОРАЗОВЫЕ И хрен победишь

Элементарный контрпример - нечто двухступенчатое байкалоподобное как носитель, КК отдельно. САС может быть полностью аналогичен "Союзовскому".

Плюс очередной раз валится в одну кучу многоразовость и "грузопассажирскость" - что вообще есть худшее, что только можно сейчас придумать для ЛЮБЫХ космических систем, будь то много- или одноразовые.

Fakir> Элементарный контрпример - нечто двухступенчатое байкалоподобное как носитель, КК отдельно. САС может быть полностью аналогичен "Союзовскому".

Для начала давай определимся с понятием "многоразовость" для начала

Пара отчётов RAND Corporation по теме шаттла:

Evaluation Criteria for Space Transportation System Concepts, 1970 (10 pages)
http://www.rand.org/pubs/papers/2008/P4293.pdf

Pricing Policies for the Space Shuttle, 1977 (30 pages)
http://www.rand.org/pubs/papers/2008/P5971.pdf


P.S. Еще ссылки на рэндовские отчёты (не по шаттлу уже) собраны тут:

Wyvern-2> В случае с МРКС - теряется черезвычайно дорогой, уникальный корабль, а создать САС для экипажа -очень трудно, практически невозможно, такая САС съест всю ПН....
По факту - стоимость запуска всего в несколько раз меньше стоимости корабля.
И со спасающей только экипаж САС тоже варианты есть.

Копаясь в закромах, обнаружил выписку - что бак шаттла стоит, оказывается, 50 млн. (sic!!! в скобках, прописью - пятьдесят миллионов!!!).

Вы всё еще кипятите хотите выбрасывать копеечные баки?

Fakir> Вы всё еще кипятите хотите выбрасывать копеечные баки?

Дело не в себестоимости бака, а в общем балансе. Если издержки на техобеспечение системы с внутренними баками превысят 50 миллионов за полёт - да, хотим.

Да это всё козе ферштеен.
Речь-то о том, что бак на деле оказывается ОЧЕНЬ НЕДЕШЁВЫМ - вопреки представлениям непонятного генеза (прям какое-то коллективное бессознательное), что бак - копеечная дешёвка.
И когда речь о таких деньгах, то уже стоит крепко призадуматься - а выкидывать ли копеечный бак, который совсем не копеечный, или уже задуматься о том, как попробовать добро сохранить.

P.S. Но это, конечно, в том случае, если бак действительно стоит 50 млн. - тут у меня нет уверенности в надёжности цифры, и в дате.

P.P.S. До кучи - одна шаттловская "чёрная" плитка стоила 2000$ в долларах 1989.

Waterproofing the Space Shuttle

After each flight, the orbiter’s external Thermal Protection System is rewaterproofed.
Dimethylethoxysilane is injected into the tiles through an existing hole in the surface coating with a needleless gun, and the blankets are injected by a needle gun. The procedure must be done each time because the waterproofing material burns out at 1,100 degrees F., thus exposing the outer surface of the thermal system to water absorption.

 

После каждого полёта необходимо восстанавливать влагозащитное покрытие плиток, поскольку при спуске оно выгорает. Соотв. состав впрыскивается в плитки при помощи "пистолета" через специальные отверстия (видимо, те, что видны как тёмные пятна в центре каждой плитки?), а в белую "войлочную" теплозащиту влагозащитный состав вводится "игольными" инъекторами.

The Space Shuttle Decision. NASA's Search for a Reusable Space Vehicle

T.A. Heppenheimer
NASA History Office
Office of Policy and Plans
Washington, D.C. 1999
Updated: June 12, 2002.

 

This significant new study of the decision to build the Space Shuttle explains the Shuttle's origins and early development. In addition to internal NASA discussions, this work details the debates in the late 1960s and early 1970s among policymakers in Congress, the Air Force, and the Office of Management and Budget over the roles and technical designs of the Shuttle. Examining the interplay of these organizations with sometimes conflicting goals, the author not only explains how the world's premier space launch vehicle came into being, but also how politics can interact with science, technology, national security, and economics in national government. The weighty policy decision to build the Shuttle represents the first component of the broader story: future NASA volumes will cover the Shuttle's development and operational histories.

 

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/.../19990056590_1999088158.pdf
NASA History - Space Shuttle Decision, The (371 pages, illustrated).pdf

Cormorant> а можно отдельно где-нибудь про Сатурн и пепельницы.
Cormorant> Пытался сам читать, но мне неделя потребуется чтобы разобраться в словах со знакомыми корнями, но совершенно другим смыслом. Челнок-Совалка

Вот перевод всего рассказа:

Вот тебе бабушка, челнок!

Коллега, пусть будет Джон из Калифорнии, решил поделиться вспоминаниями о прошлом. О далеком прошлом, когда задумывали челнок. Коллега там был. Я - нет, но так наслушался воспоминаниями, что если чуть напрячь свое скромное воображение, все равно, что и я почти участвовал в замысле. "Не замысел, а подгонка!" - поправляет Джон.

Мы только что вышли из очередного "перевода" новой "американской космической визии". "Визия" означает, что космическую программу будут резать, во всяком случае так мы, мнозинство специалистов, работающих по программе, понимаем. Вот почему приходится, в который уже раз, устраивать собрания, на которых "визия" будет нам переведена, чтобы понять, что Президент изрек, что хотел сказать, и что, однако, пилотируемая программа все же не будет закрыта. Но, однако, и не зацветет. Потому что вместе с "визией" пришла Президентская директива закрытия программы Космического челнока. Потому что перевод "визии" включал любопытное междустрочие, что после закрытия челнока в 2010, вероятно еще 8 лет у Америки не будут пилотируемые космические корабли. "Даже если будет выбран президент, который..." тут переводящий начальник икнул и проглотил "озаботится космической программой", так вот, если даже такой президент будет вынран в этом ноябре, Президентская директива закрытия челноков - чернила на бумаге. Языком вашингтонской бюрократии - больше, чем забетонирована. "Нет прецедента отмены Президентской директивы". продолжил начальник, и потом перестал продолжать. Потому что перевод "визии" опять совсем запутался и перевернулся. Да нничего - вероятно через недельку-другую нас снова соберут для нового перевода, изправленного и усиленного.

"Челнок замысел" неуклюж - горворю я. "Нет другого носителя с подвесным баком! Число возможных отказов только из-за этого сводит с ума! Кроме того, SSME - ты знаешь, какое утяжеление структуры требуется для того, чтобы челнок выдерживал их тягу? Не говоря уже об аэродинамического возмущения сопел и кирпичеподобной формы задницы челнока. Вся эта перетяжеленная структура выпихивается на орбиту и возвращается обратно с огромным расходом энергии. Но челнок летит. И все, ничего больше у нас нет. Кроме бумажных разработок, для бумажного же хвастовства."

"А-а!" делает замечание Джон, театрально вздымая перст, "вот опять регрессируешь своими илюзиями о замысле. А замысла и вовсе не было. Была сборка составляющих. Бюрократами". И Джон расставляет ноги, наклоняет голову и принимает позу расказчика.

"Аполо закончился", начал он. "Работающая технология, но с высоким риском. Неприемлемый для повторения."

"Знаешь", вставляю я, "один из аналитиков вибрационной динамики, когда уходил на пенсию, рассказал, что даже в случае облома центрального из 5 двигателей первой ступени, в случае симметричного облома, вся нагроможденная ракета рассыпалась бы так быстро, что не было смысла в датчиков отказов; пока облом будет зарегистрирован и система спасания будет задействована, ракета испарится вместе с астронавтами на вершине."

Джон слушает с улыбкой; он любит, когда слушатели принимают активное участие в его речей. Это дает ему повод засыпать их дополнительными подробностями и блеснуть еще больше.

"Совершенно верно! Вероятно у дедка на столе была стеклянная пепельница, да? В те времена курили на рабочих местах. Потому что не было вычислительной техники, которую табачные смолы забивали. Законы против курения пришли позже. Не по медицинским соображениям, а для сбережения вычислителей. К примеру, вычислительная установка ранных 70-ых годов, "переносная" - три шкафа на колесиках, стоила $25000, и бухгалтерия по привычке с механических считалок каменной эпохи зачисляла на 15-летнюю амортизацию. Вычислители превратились в музейных экспонатов за несколько лет, но президент Rockwell Space Division категорически не разрешал списать досрочно ни под каким претекстом. И эти шкафы, ненужные, лежали под пленкой на складе, где и доамортизовались до 15 летней давности. К вящей радости и гордости Бухгалтерии, борцов за отчетной правды и неуклонной доходности."

"А стеклянная пепельница?" спрашиваю я.

"Запущена для проверки внимания и целесообразности беседы о славных времен!" сверкнул глазами Джон. "Любой мог заказать пепельницу. Пепельницы были канцтоварами, как карандаши и точилки. Штампованные алюминиевые пепельницы. Однако для стеклянной пепельницы нужно было быть большим колесом, таким большим, что сам директор или вышестоящие подписали требование выдачи. Можно было самому купить тонкую, красивую пепельницу из любого магазина, $2 за штуку, однако добытый директорской подписью кусок кондового стекла с корпоративного склада - совсем другое дело. Чуешь корпоративную хватку?"

"Сэр, о проверке: еще ждем возврата с пепельницы к замыслу челнока!" откликнулся коллега, вставший в ряд слушателей. "Или и на твой рассказ положено начислять 15 лет амортизации?"

Нас четверо, выстроившись перед писменным столом Джона. Он оттянул стул назад и осмотрел нас с удовольствием. И продолжает как учитель перед учениками.

"СА Аполо с абляционной теплозащитой и со своим функциональным примитивизмом работала хорошо для ограниченных целях, вот русский Союз еще летает, но НАСА хотела новое поколение кораблей, точнее - грузовиков. Чтобы таскали на орбиту люди и грузы. Междупланетные корабли должны собираться на орбите, но все это - в будущем. В первую очередь - грузовик. Все еще речь идет об одноразовых жестянок.
Пока все прекрасно. Рокуел и Локхид разработали проекты. По сравнению с нынешным челноком - маленькие, но здоровые по сравнению с Аполо. Можно было их запускать разными носителями. Локхид хотели вырваться впереди Рокуела, и реанимировали свой старый (тогда еще) проект, сегодня это - X-38, о космическом истребителе, охраняющий американскую космическую инфраструктуру, построена космическим грузовиком.

Однако НАСА оказались без денег. И решили скооперироваться с военными, совместно вкладываться в разработку космического грузовика, и потом хором его использовать. И военные приходят с мешком денег, но и со своими требованиями. Один военный комитет требует, чтобы грузовик возвращался обратно, чтобы русские не сцапали ни кусочка И чтобы поднимать-возвращать ценную военную аппаратуру. Так космический грузовик превратился в многоразовый челнок. Другой военный комитет требует, чтобы грузовик был "технологическим локомотивом"; часть этих требовании - новые двигатели. Тогда ЖРД бацали сравнительно быстро и дешево, выжимали свои 60-120 секунд до распада и потом выбрасывали [в смысле, что одноразовые]. А военные требуют весьма сложные двигатели со сроком разработки минимум в 5 лет по тем временам. И движки выходят дороже грузовика!
Приклепаем к челноку, чтобы возвращались, что за вопрос?

Наши "замыслители" уже видят, что эти массивные движки с их тягой требуют тяжелую внутренюю структуру, которая требует определенную площадь крыла. Кроме того, вешая движки на задницу, нарушаешь классическую конфигурацию для стыковки - ведь двигатели должны дуть в пустоте [а не на конструкцию, очевидно]. Топливо для движков не помещается в челноке, не может быть над челноком, значит будет рядом - в подвесном баке.

В это время военные возвращаются. Они в свою очередь подружились со всякими алфавитными агенциями, потому что денег все равно не хватало; челнок уже был финансовой дырой. И комитет одной из агенции сказал, что вот, еще денег мы дадим, но челнок должен помогать наблюдать за русскими, следовательно, должен выводить на полярную орбиту определенный груз. И забирать этот груз. Вот отсюда пошли размеры грузового отсека челнока. А точка запуска на полярную орбиту - только одна, Ванденберг. И боковой маневр челнока определялся сдвигом Вандерберга за один виток.

Челнок уже - огромная машина, в грузовом отсеке которой помещается автобус и еще места остается спереди и сзади. На основных двигателях не полетит. Нужна еще одна ступень. Естественное ее место - под баком. Но челнок, брюхом к баке, будет высоко над стартовым столом. Невозможно обслуживать перед запуском. Значит, ускорители будут сбоку. Хорошо, но такая челночная система похожа на пробку, с огромным поперечным сечением. Значит, нужны двигатели с большой тягой и с минимумом железа. И вот твердотопливные двигатели с каждой стороны бака.

И после того, как все комитеты сказали свое слово, челнок был подогнан к требованиям, пункт за пунктом.
В качестве "инжинерного" достижения - отлично! Замечательно. С точки зрения удовлетворения бюрократов. Но в качестве "инжинерного замысла" - все перепутано.

"Деньги военных... что-то я о таких не помню," вставляет фразу один из слушателей, ушедший на пенсию и принятый обратно на работу в качестве консультанта. "Два-три полета, вот и все военное применение."

"Потому что Орбитальный Транспорт 099 "Зачинщик" взорвался, вот поэтому," отвечает Джон. ОВ-102 "Колумбия" была гражданской, для NASA. После нее ОВ-103 "Открытие" должен был быть целиком военный и летать с Вандерберга. Пусковые сооружения там были готовы, зал управления полета почти скопирован с Хьюстона. Но провал ОВ-099 их отрезвил. Испугались сложностью челнока. И не посмели его эксплуатировать. Весьма великодушно признали компетентность Рокуел и НАСА и решили оставить челноки целиком под их контролем. Зато весьма расчетливо забрали обратно денег.

"Я не знаю, связано ли это с нереализованными военными деньгами," говорю я, "но я слышал от работающих в Дауни, что были Орбитальные Транспорты, пронумерованные аж до 112. А чуть перед потерей ОВ-099 производство закончилось на ОВ-104 "Атлантис". Из наличных запчастей потом собрали ОВ-105 "Начинание"."

"Вероятно военные брыкались еще до ОВ-99, что согласуется с тем, что я помню," размышляет пожилой коллега. "Но челноки работали бы прекрасно, как бы они ни были сложны, если не везло столько лет на президентов-республиканцев, которые сокращали американскую космическую программу при любой подвернувшейся возможности."

"А-а! Здесь позволяю себе возразить, Сэр!" вскакивает Джон. "В историю США есть, есть республиканский президент, который, как и можно было ожидать, сокращал космическую программу, но зато начал новую: Ричард Никсон! Он обналичил челнок; потом, естественно, как было с Аполоном во времена Кеннеди и Джонсоном, большие деньги по разработке были во времена Картера. Сегодняшние успехи на Марсе были заложены во времена Клинтона. Все как один демократы."

"Сопряжение челнока на запуске," возвращаю я разговор к теме, "евентуально причинило трагедию с ОВ-099. Вся конфигурация стоит на юбках твердотопливных ускорителях, которые заболчены к стартовому столу. Освовные двигатели запускают первыми, потому что их можно остановить. Как они выдут на номинал, запускают SRB, которых остановить нельзя. Так вот, как заработают SSME, появляется момент около юбок SRB. Мометн огромный и изгибает ускорителей. В ходе запуска SRB рвут болты, связывающие юбки со стартовым столом. Это совобождает изогнутые моментом SSME ускорителей. И следует обратное изгибание SRB. В ходе изгиба туда и сюда получается деформация секций SRB. И если прокладки между секциами холодные, они не могут скомпенсировать деформацию. Вот облом с прокладкой твердотопливного ускорителя, который подорвал бак ОВ-099"

"Я читал доклад по ОВ-099. Когда-то может быть мы будем знать также подробно череда обломов ОВ-102", взодхнул пожилой коллега. "Вы хоптя бы видели обломки, завидую."

"Заводовать нечего,", замечает Джон и поерзал на стуле. "Когда вошли в ангар, не видел сухого глаза. Так ведь, Георги?" Я кивнул, вид обломков вызвал слез и у меня.

"Однако не все понятно," сказал кто-то. "Следы обгорания в хвосте были почти под прямым углом от ожидаемого обтекания. У привода¹ левого внутреннего элевона была прожжена дыра в толстой стали гидроцилиндра, с верхней стороны, вместо с нижней, откуда предполагали направление протока раскаленного газа, которая опалила и хвост, и прожгла дыру в приводе, и сожгла тяжелую окружающую структуру, и вообще воображение может заработать в любом направлении". Лица настолько неподвижны, что голос остается анонимным.

"По теме есть доклад, с хорошими цветными фотографиями и подробностями, первый том написан, как учебник, очень интеллигентный и качественный экземпляр литературы, и если у кого-то воображение работает, пусть не разыгрывает здесь весь из себя, а высказывается перед комиссией." поморщился Джон и придвинул стул к столу. "Или пусть высказывается после выхода на пенсию."

"Дело не в воображении." медленно возражает пожилой коллега. "А в том, что челнок там, в небе, делал. Почему он еще летит, если программа должна быть до 2000? Ведь челнок следовало заменить? Где замена? Они должны быть в эксплуатацию уже 4 года. Где деньги основного финансирования и те, которые урезали с программы Челнока и уже 20 лет вкладываемые в новые пилотируемые корабли? Может быть то же воображение, раскрученное на современной платформе, увидело бы не испарение основания крыла и дырки в стальных циллиндров не с той стороны, а что-то созидательное."

"Последние секунды полета, после потери управления, ОВ-102 проходит через такие числа М, что трудно найти факт, который не поддается логическому объяснению последовательности отказов из доклада комиссии." говорю я. "Кроме дыру в приводе. Может быть, и она может быть объяснена внутренним обтеканием в крыле. Но мне трудно представить себе газовый поток, подводимый к противоположной части алюминиевого крыла, прожигающий сталь, а не алюминиевые панели, сфокусировавшие его на приводе... Некоторые вещи никогда не будут нам понятны. Нужно их принять. Так ведь?"

"Совершенно верно!" Указательный палец Джона опять указывает на нас. "Пока нужно вернуть три челнока в летном состоянии. По рабочим местам, джентльмены! Каким бы челнок ни был, это единственное, что у нас есть - 3 челнока и 2 доклада. Помолимся, чтобы больше не было метаморфоз челноков в бумагу. Вот и все."

дата: 10 МАР² 2004

Георги Ушев

Оригинал: Georgi Ushev - an Immigrant's View, Stories and Articles about the USA - in Bulgarian Language

---

¹ в оригинале "двигач", что примерно можно перевести как "двигун"; я далеко не везде перевожу так, как он пишет. Не понравится ему перевод, попрошу его отредактировать
² так в оригинале, обрезано до трех букв

Fakir> The Space Shuttle Decision. NASA's Search for a Reusable Space Vehicle

Эта книга была бы хорошим кандидатом на перевод.

Угу. Но еще лучше бы скомпоновать с другими материалами.

"Scientific Uses of the Space Shuttle"

Publication Year: 1974

Scientific Uses of the Space Shuttle

Table of Contents

1 SUMMARY OF FINDINGS 1-4
2 MODES OF SHUTTLE USE 5-13
3 ATMOSPHERIC AND SPACE PHYSICS 14-39
4 HIGH-ENERGY ASTROPHYSICS 40-82
5 INFRARED ASTRONOMY 83-101
6 OPTICAL AND ULTRAVIOLET ASTRONOMY 102-129
7 SOLAR PHYSICS 130-153
8 LIFE SCIENCES 154-178
9 PLANETARY EXPLORATION 179-195
APPENDIX: THE SPACE SHUTTLE SYSTEM

 

Fakir> Эволюции конфигурации шаттла в 1972-74:

Еще эволюция:

Ранние варианты.

"пыхи" на трехсотых секундах, это топливо догоралао?

Cormorant> "пыхи" на трехсотых секундах, это топливо догоралао?

Да. ТТУ перестают дымить уже после раскрытия парашютов

Вчера рассказали, что изначально среди задач шаттла был и спуск и замена реакторов (!) на орбитальной станции (!!)
Никому не попадалось?

Fakir> И когда речь о таких деньгах, то уже стоит крепко призадуматься - а выкидывать ли копеечный бак, который совсем не копеечный, или уже задуматься о том, как попробовать добро сохранить.

Минус примерно 5 тонн ПН. То есть дизайн Шаттла со встроенным 35-тонным баком потребует утяжеления ТЗП примерно на 5 тонн. Плюс к этому, на 50% возрастет расход топлива OMS. Как бонус, правда, будет возможен выход на переходной эллипс 150x400 прямо на водородных основных движках, а то и выработка остатков топлива 'всухую' - это наоборот, расход топлива OMS снизит.

Вообще, если брать именно концепт челнока - мне больше всего нравится подход Энергии - который развитие ГК-175. Два ОДИНАКОВЫХ корпуса. Один - челнок с водородным баком, второй - керосиновая ступень. Кстати, из ее кислородного бака можно питать и движки челнока. Состыкованы по плоскости крыльев. Это - для тяжелых ПН, более 25 тонн. Вывозится - керосиновой ступенью вниз, либо как Шаттл - вертикально.

Для легких же - АКС со сверхзвуковым разгонщиком, но это - совсем другая история.