Der Start der Proton-Rakete im Jahr 2010 schlug fehl, nicht weil sie nicht genug Treibstoff hatte, sondern weil zu viel davon vorhanden war.
Der Autor des Artikels ist Wayne Eliazer, der 25 Jahre lang bei der US Air Force arbeitete und Manager des Tor-Programms war, Leiter der Tests für die Familie Atlas, der Leiter der Raumfahrtabteilung der Luftwaffenversorgungsdirektion des Pentagon-Sekretariats.
Eines der häufigsten Probleme, die zu Flugzeugabstürzen führten, war, dass der Pilot ruhig im Cockpit saß, bis das Auto keinen Kraftstoff mehr hatte. Bei Weltraumstarts treten solche Fehler seltener auf, aber in einigen besonders indikativen Fällen wurden beim ersten Start Abschaltungen von Antriebssystemen aufgrund von Kraftstoffmangel registriert.
Den meisten Trägerraketen mit flüssigem Kraftstoff fehlte ein System zur Verfolgung des Kraftstoffstands - nicht einmal so einfach wie ein verwirrter Pilot, der auf die fallenden Kraftstoffanzeigen starrte. Die Motoren wurden getestet, ihr Verbrauch wurde aufgezeichnet und die erforderliche Menge an Kraftstoff und Oxidationsmittel wurde unter Verwendung einfacher Formeln berechnet. Geräte mit flüssigem Sauerstoff als Oxidationsmittel wurden einfach mit einem vollen Tank gefüllt - dies war notwendig, da Sauerstoff bis zu den letzten Sekunden vor dem Start verdampfte, als das Ventil geschlossen wurde. Die geschätzte Kraftstoffmenge wurde geladen, plus ein wenig mehr, nur für den Fall. So funktionierten die Thor-, Titan- und Delta-Raketen ebenso wie die meisten Raketen außerhalb der USA.
Atlas arbeitete anders - es verwendete ein Kraftstoffrückgewinnungssystem, das die Menge an Kraftstoff und Oxidationsmittel in den Tanks maß und den Motorschub anpasste, um den Wirkungsgrad zu maximieren. Es wurde jedoch nur gestartet, während die Antriebsmotoren liefen - kurz nachdem die großen Booster-Motoren in den ersten Flugminuten ihre Konstruktionsschubniveaus erreicht hatten. Das System wurde eingeschaltet, als das Gerät vom Zentralantriebsmotor angetrieben wurde. Mit diesem System konnte sich die Atlas 19F-Rakete während der NOAA-B-Mission am 29. Mai 1980 von einem schweren Geschwindigkeitsverlust erholen .
Die Schwierigkeit, die richtige Kraftstoffmenge zu berechnen, wurde durch das Scheitern der Mission Thor LV-2F F34 beim Start militärischer meteorologischer Satelliten deutlich, die am 19. Februar 1976 auf der Luftwaffenbasis Vandenberg gestartet wurde. Zu dieser Zeit wurde zu viel zum Starten meteorologischer Satelliten auf Thor-Raketen verwendet. vereinfachter Prozess zur Berechnung der Kraftstoffmenge. Das Startteam verwendete Daten aus Betriebstests der ersten Stufe des Beschleunigers, um die erforderliche Kraftstoffbelastung zu berechnen, und ein Zähler wurde verwendet, um die in die Rakete geladene Kraftstoffmenge zu messen. Und alle. Die erforderliche Kraftstoffmenge wurde in den Tank des Beschleunigungsmotors geladen, der Countdown begann und der Start erfolgte. Die Nutzlast erreichte jedoch keine stabile Umlaufbahn und kehrte nach der ersten Umlaufbahn in die Atmosphäre zurück.
Die anschließende Untersuchung ergab, dass die Daten zum Motorleistungstest falsch waren. Der Motor benötigte mehr Kraftstoff, um die gewünschte Leistung zu erzielen als die angegebenen Daten. Die Situation war ähnlich wie wenn Sie zu einem Autohaus gingen und ein neues Auto wählten, das 6 Liter Benzin pro 100 km verbraucht, obwohl alle anderen Autos der exakt gleichen Marke, des gleichen Modells und mit den gleichen Optionen diese Zahl 7 Liter haben würden einhundert; und Sie würden nicht einmal darüber nachdenken, warum dieses Auto so viel wirtschaftlicher ist als andere. Die verbleibenden Thor-Starts wurden umfangreichen Untersuchungen und detaillierteren Analysen unterzogen.
Ein weiterer Unfall ereignete sich am 3. August 1981 auf der Vandenberg Air Force Base mit einer Delta 3914-Rakete der Dynamics Explorer-Mission. Die normale Startreihenfolge ging davon aus, dass die zweite Stufe der Rakete während des Countdowns betankt wurde. In dieser Mission wurde der Tankausrüstung eine Neuheit hinzugefügt: eine "Mühle", die sich im Tankschlauch dreht, als Indikator für die Kraftstoffversorgung, ähnlich dem Rad, das sich an einigen Tankstellen dreht. Leider hat sich das neue Rad verklemmt und es ist ein Kraftstoffleck aufgetreten, wodurch das Betankungsteam davon ausgegangen ist, dass die zweite Stufe vollständig betankt ist. 16 Sekunden vor dem Zeitplan ging ihr der Treibstoff aus, weshalb die Nutzlast die gewünschte Umlaufbahn von 160 km nicht erreichte. Dann stellte sich heraus, dass es Kontroversen bezüglich der erforderlichen Umlaufbahnhöhe gab, so dass die Anhänger einer niedrigeren Umlaufbahn zufrieden waren.im Gegensatz zu allen anderen.
Der 18. April 2001 war ein großer Tag für das indische Weltraumprogramm - dann wurde die erste Rakete gestartet, um den Satelliten GSAT 1 auf einer Trägerrakete zum Starten von geosynchronen GSLV-Satelliten zu starten. Die Feier der Erfolge dauerte nicht lange. In der dritten Stufe wurde ein in Russland hergestellter Motor verwendet, der zuvor noch nicht geflogen war, und es fehlte ihm der Schub. Der Satellit betrat den Weltraum mit einem Geschwindigkeitsdefizit von 0,5%, weshalb er den gewünschten Ort im Orbit nicht erreichen konnte. Der Satellit funktionierte einwandfrei, sank jedoch schnell ab, überquerte die Umlaufbahnen anderer Satelliten und störte deren Arbeit. Dies war inakzeptabel und wurde bereits nach wenigen Tagen ausgeschaltet.
Am 6. Dezember 2010 hob eine neue Version des glorreichen Proton-Beschleunigungsmotors eine Rakete mit GLONASS-Satelliten vom Kosmodrom Baikonur. Auf der oberen Stufe wurde eine neue obere Stufe verwendetDM-03 . Die Nutzlast kam nie in die Umlaufbahn und fiel in den Pazifik. Bei Dynamics Explorer war das Gegenteil der Fall. Das Volumen der Tanks der neuen Oberstufe war deutlich größer als das der Vorgängermodelle, und dieser Moment wurde beim Auftanken nicht berücksichtigt. Obwohl die Mission keinen zusätzlichen Treibstoff benötigte, wurde sie dennoch gegossen - 2000 kg mehr als benötigt. Und statt Kraftstoffmangel wie bei den Missionen "Thor F34" und "Delta" Dynamics Explorer hatte der "Proton" zu viel davon.
Warum ist überschüssiger Kraftstoff zum Problem geworden? Beim Absturz des Tor F34 bestand das Problem nicht nur darin, dass nicht genügend Kraftstoff an Bord war. Während des Starts militärischer meteorologischer Satelliten waren die Panzer der Thor-Rakete und der oberen Stufen zu klein, und die Masse des gesamten Schiffes nahm mit jeder Mission zu. Eine der Lösungen für dieses Problem war der Ersatz von RP-1-Kraftstoff durch RJ-1. Der für Ramjet-Triebwerke entwickelte RJ-1-Kraftstoff war dichter als der RP-1, sodass mehr Kraftstoff pro Volumeneinheit in den begrenzten Raum des Thor-Kraftstofftanks gepumpt werden konnte - und damit mehr Energie.
Der angeblich hohe Schub des Triebwerks der Thor F34-Mission war einige Jahre zuvor festgestellt worden, weshalb er speziell für die schwerste Mission dieser Raketenserie ausgewählt wurde. Tatsächlich hatte jedoch nicht nur dieser Motor keinen solchen Schub - im Prinzip konnte kein Motor einer solchen Vorrichtung einen solchen Schub geben. Es war unmöglich, genug Kraftstoff in den Thor-Tank zu füllen, damit diese Mission erfolgreich starten konnte - da die Erhöhung des Kraftstoffgewichts nur den Motorschub verringerte.
Der DM-03 hatte das gleiche Problem. In der oberen Stufe gab es viel Treibstoff, aber am Ende stellte sich heraus, dass es zu schwer war, als dass die Rakete ihre beabsichtigte Flugbahn erreichen könnte. Bei der Entwicklung der Delta-4- und Atlas-5-Raketen waren die Hauptparameter die Entwicklungs- und Produktionskosten, und die Triebwerke kosten deutlich mehr als der in den Tanks gespeicherte Kraftstoff. Frühere Raketen, die in den oberen Stufen RL-10-Triebwerke verwendeten, hatten mindestens zwei solcher Triebwerke, aber es war möglich, die Flugbahn so zu berechnen, dass nur ein Triebwerk verwendet wurde. Die Flugbahn sollte während des Betriebs der ersten Stufe fast vertikal nach oben verlaufen, wodurch sowohl der Luftwiderstand als auch die Gravitationsverluste vermieden werden, die mit niedrigeren und effizienteren Flugbahnen verbunden sind. Nachdem die obere Stufe des RL-10 hoch genug gestiegen ist, könnte sie einige Zeit funktionieren.Die Geschwindigkeit nimmt viel langsamer zu, spart aber viel Geld für teure Geräte. Dieser Ansatz warf einige Bedenken hinsichtlich der Reichweite auf, aber da Raketen von amerikanischen Teststandorten über den Ozean fliegen, war dieses Hindernis nicht unüberwindbar.
Vielleicht hätte der am 6. Dezember 2010 gestartete Proton mit der DM-03-Oberstufe auf einer ähnlichen Flugbahn ins All gehen und die Oberstufe auf eine Höhe bringen können, in der er zusätzlichen Kraftstoff verbrauchen könnte, aber niemand dachte darüber nach Möglichkeiten, da diese Phase nicht so viel Kraftstoff pumpen sollte.
Das Problem besteht also nicht nur darin, sicherzustellen, dass Sie vor der Reise einen vollen Tank auffüllen, sondern auch, dass Sie gerade genug Treibstoff für die Mission haben. Lesen Sie vor der Auswahl eines Autos zunächst die Merkmale mehrerer Exemplare.