Dick ScobeeはChallenger 51LでRTLSを飛ばせましたか?

In a previous question, I explored whether or not, with a call
up from an observant Flight Controller, the SRB’s could be
separated from the STS-51L stack before the destruction of the ET
tank at 73 seconds.
Without commenting on the likelihood of success, I believe it was
possible.
Was a method available to save the Challenger Crew?

スタックからSRBを取り除くことは、チャレンジャーのクルーを救うことはできません。
ChallengerがETに接続された状態で74秒後に、成功したRTLSを実行する必要があります。

RTLSの境界条件は一意です。

    標高47,000フィート、速度2900フィート/秒(1,977 mph)、ダウンレンジ9 nm軌道傾斜28.5

  1. ETタンク:87.7%O2および87.9%H2 Nominal RTLS Profile

    私はDick ScobeeとMike Smithが2つのほとんど克服できない問題に直面しているのを見ています。

    1. With the shuttle mass changing in an unpredictable fashion due
      to LH leak the FSW for RTLS will be nearly useless.

      From the training manual for RTLS

      If the RTLS abort is declared early in the flight, some fuel
      wasting is necessary, so the fuel dissipation task takes control of
      guidance. The fuel dissipation task works by assuming an immediate
      pitch around. From this assumption, software predicts the
      trajectory of PPA and flyback phases to compute the shuttle mass at
      MECO. This burnout mass is then compared to the desired 2 percent
      ET propellant remaining. If the predicted mass is less than the
      desired mass, then the pitcharound is initiated immediately. If the
      predicted mass is still greater than the desired mass, then further
      fuel wasting is necessary. The difference in mass between computed
      and desired is then used to compute how much more fuel must be
      wasted.

      I believe the predicted MECO would be well after the actual
      engine fuel starvation. Further, with large quantity of fuel in the
      ET, the fuel dissipation maneuver would take the damaged stack far
      away from the KSC return target.

      Question #1: What if anything could a shuttle pilot do
      in this situation to choose a MECO that is survivable?

    2. The ET tank was breached by the SRB flame at 66 seconds and has
      a hole in the aft wall. It further was of unknown structural
      integrity.
      The PPA maneuver requires exposing the aft end of the ET to the
      slipstream. I believe the actual ET tank failure on 51L occurred
      because the RH SRB rotated into the top of the ET and punctured a
      hole. This hole then created high pressure airflow into the ET tank
      and it literally “blew up” like a balloon and popped. The PPA
      maneuver might expose the aft ET leak to the same circumstance.

      Question #2: Given these risks could a RTLS be executed
      by rolling the STS into a shuttle up position, burning enough fuel
      to gain sufficient altitude for a “safe” ET separation sequence.
      What would be the safe altitude to execute this task, how far
      downrange and what velocity would the Shuttle be at?

    LHタンク内の漏れは十分に小さく、72秒でET破壊の瞬間までETシステムによって補償された。
      タイムラインが示すように、このイベントは、RHおよびLH
    SRBパスが分岐した72.204秒に開始されました。これは、ETタンクの前方ドームの破壊が発生し、ET構造の分解が始まり、LHタンクの破壊が始まった時点であった。そのイベントまで公称圧力(32.8psi以上)を保持し、最後の有効なデータポイントのみが下降傾向を示した。

    enter image description here(Rogers Commission, Volume II,
    Appendix L, page 15) enter image description here

    私は、既知のデータを使用して時間の経過とともに重量比にいくらかの推力を与えました:

    enter image description here

    このデータは、72秒後にSRBが取り付けられていない51Lでは、推力対重量比が車両の速度を失うことになることを示しています。しかしながら、MET124の後、漏れと公称飛行との間の51Lとの推力対重量比は同様である。このスプレッドシートの一番下に名目上の計算に使用される数字の3つの例を示します。

    明らかに、SRB推力の損失でスタックは弾道弧になっていたであろう。スタックがその弧の頂点に達するとET
    sepが達成されたのだろうか?ベロシティは低く、燃料負荷が2%でないことを除いて、条件は公称RTLSポストMECO海岸と同様であったであろう。

ベストアンサー

仮想的に言えば、ブースターがT +
74でどうにか分離してシャトルに影響を与えないと仮定しよう。何とか漏れた燃料がないと仮定しよう。

T + 74sでの加速度はSRBで約23m/s ^ 2です。その時点でのSRBの質量は約 1,200,000
kg(2,640,000ポンド)/a>では、メインエンジンの推力は各エンジンについて約
500,000ポンドです。その質量の一部はSRBからのものでしたが、まだ加速が小さすぎてタンクがまだ満杯だったときに速度を得ることができなかったので、スペースシャトルは減速し始めます。
T +
140程度で、スペースシャトルは実際には重力の引き込みより速く加速することができます。主なエンジンはちょっと絞り込まれていましたが、それでもそれは追いつくことができませんでした。

私はこれを決定するために必要な完全な分析は実際には行っていないが、SRBがT +
74でスペースシャトルを安全に離れることができたとしても、SRBはまだ墜落してしまっていることは間違いない。海上着陸は安全でないとみなされた。私はRTLSが試みられたと信じていましたが、ボトムライン、それはまだクラッシュしました。

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