Войти
Доступны режимы прерывания в зависимости от времени отказа двигателя. Режимы прерывания космического корабля были процедурами, с помощью которых мог быть прекращен номинальный запуск космического корабля НАСА Спейс Шаттл. Отключение подушки произошло после зажигания основных двигателей челнока, но до отталкивания. Прерывание во время всплытия, которое привело к возвращению орбитального аппарата на взлетно-посадочную полосу или на орбиту запланированной, называлось "неповрежденным прерыванием", в то время как прерывание, при котором аппарат не смог достичь взлетно-посадочной полосы, или любое любое другое прерывание, связанное с отказом более чем одного главного двигателя, было названо "аварийное прерывание". Спасение экипажа все еще было возможно в некоторых ситуациях, когда орбитальный аппарат не мог приземлиться на взлетно-посадочной полосе.
Три главных двигателя космического корабля (SSME) были зажжены примерно за 6,6 секунды до взлета, и компьютеры контролировали их работу по мере увеличения тяги. В случае обнаружения аномалии двигатели будут автоматически выключены, обратный отсчет завершится перед зажиганием твердотопливных ракетных ускорителей (SRB) при T = 0 секунд. Это называлось «прерыванием запуска избыточного набора (RSLS)» и происходило пять раз: STS-41-D, STS-51-F, STS-51, STS-55 и STS-68.
После того, как SRB шаттла были зажжены, аппарат был переведен в режим взлета. Если событие, требующее прерывания, произошло после зажигания SRB, было невозможно начать прерывание до тех пор, пока SRB не выгорел и не разделился примерно через две минуты после запуска. Во время всплытия было доступно пять прерываний, разделенных на категории неповрежденных прерываний и аварийных прерываний. Выбор режима прерывания зависел от того, насколько острой была ситуация и до какого места аварийной посадки можно было добраться.
Режимы прерывания охватывают широкий спектр часто ожидаемой проблемой отказа главного двигателя , из-за которого тяга корабля была недостаточной для выхода на запланированную орбиту. Другие возможные отказы, не связанные с двигателем, вызвавшие прерывания, включающие множественный отказ вспомогательной силовой установки (APU), прогрессирующий отказ гидравлической системы, утечку в кабине и утечку из внешнего бака.
Панель прерывания на Space Shuttle Challenger. Снято во время STS-51-F с переключением в режим ATO. Для космического шаттла было четыре неповрежденных прерывания прерывания. Были разработаны Неповрежденные прерывания, чтобы обеспечить безопасное возвращение орбитального аппарата к запланированному месту посадки или на более низкую орбиту, чем запланировано для миссии.
Вернуться на стартовую площадку (RTLS) был первым доступным режимом прерывания, который можно было выбрать сразу после сброса SRB. Шаттл продолжит уменьшение дальности для сжигания излишков топлива, а также увеличение тангажа для поддержания вертикальной скорости в случае прерывания с отказом главного двигателя. После сжигания достаточного количества топлива, аппарат будет раскачиваться до упора и начать движение назад к месту запуска. Этот маневр был назван "питчараундом" (PPA) и был рассчитан таким образом, чтобы во внешнем баке оставалось менее 2% топлива к тому моменту, когда траектория шаттла вернула его в Космический центр Кеннеди. Кроме того, двигатели Шаттла OMS и системы управления непрерывной реакцией (RCS) будут непрерывно тянуть, чтобы сжечь избыточное топливо OMS, чтобы уменьшить посадочную массу и отрегулировать центр тяжести орбитального корабля.
Непосредственно перед выключением главного двигателя орбитальным аппаратом будет дана команда на наклон носом вниз, чтобы обеспечить правильную ориентацию для сброса внешнего бака, поскольку в силе аэродинамические силы могли привести к столкновению танка с орбитальным аппаратом.. Главные двигатели отключатся, и танк будет сброшен, поскольку орбитальный аппарат использует RCS для увеличения расстояния. Как только орбитальный аппарат очистит танк, он совершит нормальную планируемую посадку примерно через 25 минут после старта.
Если главный двигатель откажет в любой момент во время PPA, шаттл не сможет вернуться к взлетно-посадочной полосе в KSC, и экипаж должен будет спастись. Отказ третьего двигателя во время PPA к потере управления и первой потере экипажа и транспортных средств (LOCV). Отказ всех трех двигателей при приближении горизонтальной скорости к нулю или непосредственно перед выбросом внешнего резервуара также к LOCV.
Капсульный коммуникатор вызовет точку всплытия, в которой RTLS был более невозможен как «отрицательный возврат», примерно через 4 минуты после старта, при котором транспортное средство не сможет безопасно сбросить скорость, которую он набрал на расстоянии между его положением на дальность полета и местом запуска.
Режим прерывания RTLS никогда не использовался в истории челночной программы. Это считалось наиболее трудным и опасным прерыванием, которое можно было использовать как наиболее маловероятные прерывания, которые могут быть исключены из-за наличия только очень узкого диапазона вероятных отказов, но, тем не менее, настолько критично по времени. длительные по времени. режимы прерывания. Астронавт Майк Муллейн назвал прерывание RTLS «неестественным физическим действием», и многие пилоты-астронавты надеялись, что им не придется выполнять такое прерывание из-за его сложности.
Трансокеанская прерывистая посадка (TAL) включающая посадку в заранее определенном месте в Европе или Атлантическом океане (в Лажеш Филд на Азорских островах ) примерно через 25-30 минут после старта. Он должен был быть, когда скорость, высота и дальность полета не позволяли вернуться к точке запуска с помощью функции возврата на площадку запуска (RTLS). Он также должен был сообщить, когда менее критичный по времени отказ не требовал более быстрого, но более опасного прерывания RTLS.
Прерывание TAL должно было быть объявлено примерно между T + 2:30 (2 минуты 30 секунд после старта) и остановкой главного двигателя (MECO), примерно T + 8:30. Затем шаттл приземлился бы на заранее обозначенной взлетно-посадочной полосе через Атлантику. Последними четырьмя объектами TAL были авиабаза Истр во Франции, Сарагоса и авиабаза Морон в Испании и ВВС Великобритании Фэрфорд в Англии. Перед запуском двух шаттла будут выбраны площадки на основе проекта и укомплектованы резервным персоналом на случай их использования. Список сайтов TAL со временем менялся из-за геополитических факторов. Точные места были адаптированы от запуска до запуска в зависимости от наклонения орбиты.
Подготовка площадок TAL заняла от четырех до пяти дней и началась за неделю до запуска, при этом большая часть персонала была из НАСА, Министерства обороны и подрядчиков. прибытие за 48 часов до запуска. Кроме того, два самолета C-130 из офиса обеспечения пилотируемых космических полетов с соседней базы ВВС Патрик доставил 8 членов экипажа, 9 парашютистов, 2 летные хирурги, медсестра и медицинский техник, а также 2500 фунтов (1100 кг) медицинского оборудования либо в Сарагосу, либо в Истр, либо в оба направления. Один или несколько самолетов C-21 или C-12 также будут развернуты для обеспечения метеорологической разведки в случае прерывания полета с помощью TALCOM или полета астронавта. контроллер на борту для связи с пилотом и командиром шаттла.
Этот режим прерывания никогда не был необходим за всю историю программы космического шаттла.
Прервать один раз вокруг (AOA) было доступно, если шаттл не смог достичь стабильной орбиты, но имел достаточную скорость, чтобы один раз облететь Землю и приземлиться; все это завершается примерно через 90 минут после старта. Примерно через 5 минут после старта шаттл достигает скорости и высоты, достаточных для одного витка вокруг Земли. После этого орбитальный аппарат снова войдет в атмосферу; НАСА может выбрать посадку орбитального аппарата на базе ВВС Эдвардс, в космической гавани Уайт-Сэндс или в Космическом центре Кеннеди. Временное окно для использования прерывания AOA было очень коротким: всего несколько секунд между прерываниями TAL и ATO. Поэтому использование этого варианта из-за технической неисправности (например, отказа двигателя) было очень маловероятным, хотя неотложная медицинская помощь на борту была еще одной возможной альтернативой, которая может потребовать прерывания AOA.
Этот режим прерывания ни разу не понадобился за всю историю программы космического шаттла.
Прерывание выхода на орбиту (ATO) было доступно, когда предполагаемая орбита не могла быть достигнута, но была возможна более низкая устойчивая орбита (то есть есть выше 120 миль над земной поверхностью). Это произошло в миссии STS-51-F, когда центральный двигатель Челленджера отказал на отметке 5 минут 46 секунд после старта. Была установлена орбита около запланированной орбиты, и миссия продолжалась, несмотря на прерывание на более низкую орбиту. Центр управления полетами в Хьюстоне, штат Техас (расположенный в Космический центр Линдона Б. Джонсона ), обнаружил сбой SSME и позвонил «Челленджер-Хьюстон, прервать ATO». Позже было определено, что отказ двигателя - это случайное отключение двигателя из-за неисправных датчиков температуры.
Момент, когда стало возможным проведение АТО, назывался моментом «призывать к АТО». В ситуации ATO командир корабля перевести переключатель режима прерывания из кабины в положение ATO и нажал кнопку прерывания. Это запускало программные процедуры управления, которые выполняются прерывание. В случае потери связи командир корабля принять решение об отмене и принять меры самостоятельно.
Утечка водородного топлива в одной из SSME на STS-93 привела к небольшому снижению скорости при выключении главного двигателя (MECO), но не потребовала АТО и шаттл вышли на запланированную орбиту; если бы утечка была более серьезной, это могло бы потребовать прерывания ATO, RTLS или TAL.
Существовал порядок предпочтения прерывания:
В отличие от всех других США. экипажей (как было ранее, так и по состоянию на 2020 год), шаттл никогда не летал без космонавтов на борту. Чтобы обеспечить дополнительный неорбитальный тест, НАСА рассматривало возможность отмены первой миссии RTLS. Однако командир STS-1 Джон Янг отказался, сказав: «Давайте не будем практиковать русскую рулетку » и «RTLS требует непрерывных чудес, перемежаемых с деяниями Бога.
Отмена непредвиденных обстоятельств включает отказ более чем одного SSME, как правило, не позволяющее орбитальному аппарату достичь взлетно-посадочной полосы. Потеря двух двигателей, как правило, была бы выживаема, если оставшийся двигатель оптимизировал траекторию орбитального аппарата, чтобы не выходить за пределы конструктивных ограничений при входе в атмосферу. Эти аварийные прерывания были добавлены после уничтожения Challenger.
Функции прерывания вплоть до STS- вне определенных «черных зон», где орбитальный аппарат вышел из строя до того, как стало возможным спасение. 51-L. Черные зоны указывают на непоправимые отказы. 
Опции отмены после STS-51-L. ои, при которых орбитальный аппарат может оставаться нетронутым до тех пор, пока экипаж не спасется. До аварии Challenger во время STS-51-L варианты прерывания всплытия, включающие отказ более чем одного SSME были очень ограничены. В то время как один отказ одного SSME оставался выживаемым на протяжении всего всплытия, второй SSME до примерно 350 секунд (точка, в которой орбитальный аппарат будет иметь достаточную скорость вниз по дальности для достижения точки TAL только на одном двигателе) будет означать LOCV, поскольку нет вариант спасения существовал. Исследования показали, что после выхода из строя океана выжить было невозможно. Кроме того, потеря второго SSME во время прерывания RTLS вызвала бы LOCV, за исключением периода времени непосредственно перед MECO (в течение которого орбитальный аппарат сможет достичь KSC, продлив время работы оставшегося двигателя), как приведет к тройному отказу SSME в любой момент во время прерывания RTLS.
После потери Челленджера в STS-51-L были добавлены улучшенные прерывания. Благодаря этому усовершенствованию, потеря двух SSME могла быть выживаемой для всего восхождения, а машина выжила и приземлиться на больших участках подъема. Стойки, прикрепляющие орбитальный аппарат к внешнему резервуару, были усилены, чтобы лучше выдерживать многократные отказы SSME во время полета SRB. Потеря трех SSME оставалась выживаемой для экипажа на протяжении большей части всплытия, хотя выживание в случае трех неудачных SSME до T + 90 секунд было маловероятным из-за превышения расчетных нагрузок на точках крепления переднего орбитального аппарата / ET и SRB / ET. и по-прежнему проблематичен в любое время во время полета SRB из-за управляемости во время этапа.
Особенно значительным усовершенствованием была возможность аварийного восстановления. В отличие от катапультируемого кресла в истребителе, шаттл имеет систему эвакуации в полете (ICES). Аппарат был переведен в устойчивое глиссирование на автопилоте, люк был взорван, и экипаж выдвинул шестой, чтобы покинуть левое крыло орбитального корабля. Затем они спускались с парашютом на землю или в море. Хотя поначалу казалось, что его можно использовать только в редких условиях, было много вариантов, когда можно было добраться до места аварийной посадки было невозможно, но транспортное средство все еще оставалось целым и находилось под контролем. Перед катастрофой Challenger это почти произошло на STS-51-F, когда один SSME вышел из строя примерно за T + 345 секунд. Орбитальный аппарат в этом случае тоже был Челленджером. Вторая SSME почти вышла из строя из-за ложного показания температуры; однако остановку двигателя помешал сообразительный полетный контроллер. Если бы второй SSME вышел из строя в течение примерно 69 секунд после первого, было бы недостаточно энергии для пересечения Атлантики. Без возможности погибения весь экипаж бы. После потери «Челленджера» отрицательные отказы стали более устойчивыми. Чтобы облегчить спасение на большой высоте, экипаж начал носить стартовый костюм, а затем улучшенный спасательный костюм во время подъема и спуска. До катастрофы Challenger экипажи оперативных команд носили только тканевые летные костюмы.
Еще одним усовершенствованием после Челленджера было добавление аварийных посадок на Восточном побережье / Бермудских островах (ECAL / BDA). Запуски с большим углом наклона (включая все миссии МКС ) при определенных условиях могли бы достичь аварийной взлетно-посадочной полосы на восточном побережье Северной Америки. Большинство запусков с меньшим наклонением должны были приземлиться на Бермудских островах (хотя этот вариант был недоступен для запусков с очень низким наклонением - с орбитальным наклонением 28,5 ° - которые запускались строго к востоку от KSC и проходили далеко к югу от Бермудских островов).
Прерывание ECAL / BDA было похоже на RTLS, но вместо посадки в Космическом центре Кеннеди орбитальный аппарат пытался приземлиться в другом месте вдоль восточного побережья Северной Америки (в случае ECAL) или Бермудские острова (в случае BDA). Различные потенциальные посадочные площадки ECAL простирались от Южной Каролины до Ньюфаундленда, Канада. Местом посадки на Бермудских островах была военно-морская авиабаза Бермуды (объект ВМС США ). ECAL / BDA был аварийным прерыванием, которое было менее желательно, чем прерывание без повреждений, в первую очередь потому, что было так мало времени, чтобы выбрать место посадки и подготовиться к прибытию орбитального корабля. Все заранее обозначенные объекты были либо военными аэродромами, либо совместными гражданскими / военными объектами. Аварийные площадки ECAL не были так хорошо оборудованы для посадки орбитального аппарата, как те, которые были подготовлены к прерываниям RTLS и TAL. На площадках не было сотрудников или подрядчиков НАСА, а персонал, работающий там, не проходил специальной подготовки для выполнения посадки шаттла. Если бы они когда-либо понадобились, пилотам шаттла пришлось бы полагаться на штатный персонал авиадиспетчеров, использующий процедуры, аналогичные тем, которые используются для посадки планирующего самолета с полным отказом двигателя.
Было добавлено множество других усовершенствований прерывания, в основном связанных с улучшенным программным обеспечением для управления энергией транспортного средства в различных сценариях прерывания. Это позволило повысить шансы выхода на аварийную взлетно-посадочную полосу для различных сценариев отказа SSME.
Система эвакуации, иногда называемая «системой эвакуации », много раз обсуждалась для шаттла. После проигрышей Challenger и Columbia к этому был проявлен большой интерес. Все предыдущие и последующие пилотируемые космические аппараты США имеют системы аварийного выхода, хотя по состоянию на 2020 год ни одна из них никогда не использовалась для пилотируемых полетов Соединенными Штатами.
Первые два шаттла, Enterprise и Columbia, были построены с катапультными креслами. Только на этих двоих планировалось летать с экипажем из двух человек. Последующие шаттлы были построены только для миссий с экипажем из более чем двух человек, включая места на нижней палубе, и варианты катапультируемого кресла были сочтены невозможными, поэтому Challenger, Discovery, Atlantis, и Endeavour были построены без катапультных кресел. Тип, используемым на первых двух шаттлах, был модифицированной версией сидений, используемых в Lockheed SR-71. В испытаниях захода на посадку и приземления, которые выполняли «Энтерпрайз», они использовались в качестве возможности эвакуации, и первые четыре полета Колумбии также имели эту возможность. Но STS-5 был первой миссией с экипажем из более чем двух человек, и командир решил, что этичный поступок - летать с отключенными катапультными креслами. Следующий рейс Колумбии (STS-9 ) также выполнялся с отключенными сиденьями. К тому времени, когда Columbia снова взлетела (STS-61-C, спущен на воду 12 января 1986 г.), она прошла капитальный ремонт в Палмдейл и катапультируемые кресла (вместе со взрывными люки) были полностью удалены.
[по правде говоря, если бы вам пришлось использовать их, пока твердые тела были там, я не думаю, что вы бы стали - если вы выскочили, а затем спустились по огненному следу, который прячется за твердыми телами, который вы когда-либо выжили, а если бы выжили, у вас не было бы парашюта, потому что он бы сгорел в процессе. Когда твердые частицы выгорели, вы поднялись на слишком большую высоту, чтобы использовать их.... Так что я лично не чувствовал, что катапультируемые сиденья действительно помогут нам, если мы действительно столкнулись с непредвиденной ситуацией.
Советский шаттл Буран которая планировалось оснастить экипажем Система аварийного покидания, включающая бы сиденья К-36РБ (К-36М-11F35) и костюм полного давления Стриж, пригодный для работы на высотах до 30 000 м и скорости до Три Маха. «Буран» только один раз пролетел в полностью автоматизированном режиме без экипажа, поэтому сиденья не устанавливались и не испытывались в реальных полетах человека в космосе.
Альтернативой катапультируемым креслам капсула для эвакуационного экипажа или система эвакуации из кабины, когда экипаж катапультировался в защитных капсулах или вся кабина выбрасывалась. Такие системы использовались на нескольких военных самолетах. В B-58 Hustler и XB-70 Valkyrie использовался выброс капсулы, в то время как General Dynamics F-111 и ранние прототипы Rockwell B- 1 Lancer использовал катапультную кабину.
Как и катапультируемые сиденья, выбросы капсулы для шаттла был бы трудным, потому что не существовало первого способа выйти из транспортных средств. Несколько членов экипажа сидели на средней палубе, окруженные прочной конструкцией машины.
Катапультирование салона будет работать для большей части зоны полета, чем катапультные кресла, поскольку экипаж будет защищен от температуры, порыва ветра, недостатка кислорода или вакуума. Теоретически катапультируемая кабина может быть спроектирована так, чтобы выдерживать вход в атмосферу, хотя это повлечет за собой дополнительные расходы, вес и сложность. Катапультирование из кабины не осуществлялось по нескольким причинам:
Источник:
| Дата | Орбитальный аппарат | Миссия | Тип прерывания | Время прерывания | Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| 1984-06-26 | Discovery | STS-41 - D | RSLS | T-4 секунды | В главном двигателе Space Shuttle (SSME) №3 обнаружено зависание клапана. Discovery откатился до VAB для двигателя замена. |
| 1985-07-12 | Challenger | STS-51-F | RSLS | T - 3 секунды | Проблема с клапаном охлаждающей жидкости с SSME № 2. Клапан заменен на стартовой площадке. |
| 29.07.1985 | Челленджер | STS-51-F | ATO | T + 5 минут 45 секунд | Проблема с датчиком выключена SSME № 1. Миссия продолжена на орбите ниже запланированной. |
| 1993-03-22 | Columbia | STS-55 | RSLS | T - 3 секунды | Проблема с использованием продувки давления в камере предварительной горелки окислителя на SSME Нет 2. Все двигатели заменены на колодки. |
| 1993-08-12 | Discovery | STS-51 | RSLS | T - 3 секунды | Датчик, контролирующий расход водородного топлива в SSME № 2 не удалось. Все двигатели заменены на стартовой площадке. |
| 18.08.1994 | Endeavour | STS-68 | RSLS | T - 1 секунда | Датчик обнаружил превышение допустимых значений температуры нагнетания турбонасос окислителя высокого давления в SSME № 3. Endeavour откатился в VAB для замены всех трех двигателей. Испытательный выстрел в Космический центр Стеннис подтвердил дрейф в расходомере топлива, который привел к более медленному запуску двигателя, что привело к более высокой температуре. |
Предварительно формы аварийной посадки для орбитального корабля выбирались для каждой миссии в соответствии с профилем миссии, погодой и региональной политической ситуацией. Места аварийной посадки во время программы шаттла включаются:. Места, на которых приземлился орбитальный аппарат, выделены жирным шрифтом, но ни один из них не является аварийной посадкой.
Алжир
Австралия
Багамы
Барбадос
Канада
Кабо-Верде
Чили
Франция
Гамбия
Германия
Греция
Исландия
Ирландия
Либерия
Марокко
Португалия
Саудовская Аравия
Спай n
Сомали
Южная Африка
Швеция
Турция
Великобритания
Британские заморские территории
США
Демократический Республика Конго
Другие места
В случае экстренного схода с орбиты, который приведет к падению орбитального аппарата в районе, не находящемся в пределах досягаемости обозначенного места аварийной посадки, орбитальный аппарат теоретически мог приземлиться на любую взлетно-посадочную полосу с твердым покрытием длиной не менее 3 км (9800 футов), в которую входило большинство крупных коммерческих аэропортов. На практике военный аэродром США или их союзников был бы предпочтительнее по соображениям безопасности и сведения к минимуму нарушения коммерческого воздушного движения.
