Rakietowy System Ratunkowy (LES)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Rakietowy System Ratunkowy (ang. Launch Escape System ­– LES) – system przyłączony do kapsuły załogowego statku kosmicznego, umożliwiający natychmiastowe oddzielenie kapsuły od rakiety nośnej w przypadku zaistnienia sytuacji awaryjnej. Rakietowy system ratunkowy uruchamiany jest w wypadku bezpośredniego zagrożenia życia załogi, np. w celu usunięcia jej z obszaru objętego ewentualnym wybuchem rakiety. LES używany był w amerykańskich programach Mercury i Apollo. Podobny system stosowany jest także w rosyjskim statku Sojuz i chińskim Shenzhou.

Materiał samozapalny – jest to materiał, substancja lub mieszanina, która ma temperaturę samozapłonu niższą od temperatury pokojowej. Takie substancje w zetknięciu z powietrzem (dokładniej atmosferą zawierającą powyżej 10% tlenu) samorzutnie zapalają się. Należą do nich: fosfor biały, siarczek fosforu, fosforki litowców, rubid, cez i wiele związków metaloorganicznych (np trietyloglin). Istnieją również mieszaniny samozapalne składające się z materiałów trudnopalnych np. gliceryna + nadmanganian potasu, fosforowodór + inne związki fosforu (gazy), cynk + azotan amonu + woda i tzw. napalm. Samozapłonowi mogą ulegać także sproszkowane metale, np. żelazo lub glin.Sojuz T-10-1 (w literaturze zachodniej nazywany także Sojuzem T-10a) – radziecka załogowa misja kosmiczna, która zakończyła się eksplozją rakiety nośnej na wyrzutni i ewakuacją załogi przy pomocy rakiety ewakuacyjnej pojazdu.

Rakietowy system ratunkowy w sytuacji awaryjnej został wykorzystany podczas misji Sojuz 18-1 i Sojuz T-10-1, kiedy uruchomiono go na dwie sekundy przed wybuchem rakiety nośnej i uratowano załogę.

LES w amerykańskim programie kosmicznym[ | edytuj kod]

Podczas startu statku kosmicznego Apollo wynoszonego przez rakietę Saturn i Mercury wynoszonego przez rakiety Redstone i Atlas D lot mógł być przerwany w celu uratowania załogi jeżeli wystąpiło uszkodzenie grożące katastrofą. W zależności od tego jak wysoko rakieta wyniosła statek kosmiczny odnośnie do ratowania załogi obowiązywały różne procedury i tryby. Jeżeli rakieta uległa uszkodzeniu w pierwszych fazach lotu System Wykrywania Niebezpieczeństwa ang. (Emergency Detection System (EDS)) wydawał komendę przerwania misji automatycznie. Później w fazach mniej gwałtownego wznoszenia (EDS), było wyłączane i przerwanie misji mogło być zainicjowane ręcznie. Przerwanie misji polegało na oddzieleniu modułu dowodzenia od modułu serwisowego i skierowaniu go w bezpieczne miejsce.

Saturn – seria dwustopniowych (Saturn I i Saturn IB) i trójstopniowych (Saturn V) amerykańskich rakiet nośnych używanych w latach 1964–1975. Głównie stosowane w lotach załogowych na Księżyc w czasie realizacji Programu Apollo (Saturn V). Saturny zostały stworzone przez Wernera von Brauna.Atlas D — amerykańska jednostopniowa rakieta nośna, pierwotnie pocisk balistyczny. Był to pierwszy pocisk serii Atlas który uzyskał status operacyjny (po locie 12D w 1959). Rakieta brała udział w pierwszym załogowym programie lotów kosmicznych, Mercury (pod nazwą Atlas LV-3B). W kategorii pocisków zastąpiona przez konstrukcje Atlas E i Atlas F, zaś w kategorii rakiet nośnych przez Atlas SLV-3 i Atlas E/F.

Główne elementy (LES)[ | edytuj kod]

Rakietowy System Ratunkowy (Apollo Launch Escape System)
Standardowe odrzucenie wieży LES
  • Stożek ochronny rakiety - (Q-ball) zawierał czujniki ciśnienia, określał kąt natarcia, prędkość, położenie przestrzenne statku kosmicznego i rakiety ratunkowej. Układ ten, zwany Q-ball przesyłał informacje do Modułu Dowodzenia ang. (Command Module) oraz do systemu automatycznego sterowania lotem LES.
  • Płat przedni sterowy statku lotniczego typu kaczka (Canard Assembly) i Silnik Sterowania Pochyleniem (Pitch Control Motor) — obydwa elementy pracowały razem kierując Moduł Dowodzenia z dala od ścieżki lotu eksplodującej rakiety nośnej. Elementy te kierowały również CM w bezpieczne miejsce lądowania.
  • Silnik odrzucający LES (Tower Jettison Motor) - Rakietowy niewielki silnik na paliwo stałe, uruchamiany kiedy komenda przerwania misji podczas newralgicznego etapu nie padła, kiedy LES był już niepotrzebny i utrudniał dalszą realizację misji, następowało normalne odrzucenie wieży LES, silnik odrzucał (LES) wraz z żaroodporną pokrywą przykrywającą moduł dowodzenia, odrzucenie LES następowało podczas pracy silników rakietowych II członu rakiety Saturn V
  • Silnik Główny LES (Launch Escape Motor) — Główny rakietowy silnik LES na paliwo stałe, uruchamiany na komendę przerwania misji, składający się z czterech dysz wypychających Moduł Dowodzenia z niebezpiecznej przestrzeni.
  • Wieża z tytanowych rur (Launch Escape Tower—Assembly) która łączyła rakietowe silniki LES z Modułem Dowodzenia
  • Pokrywa w kształcie wydrążonego stożka (Boost Protective Cover—Hollow conical structure) która przykrywała Moduł Dowodzenia podczas startu. Była ona żaroodporną tarczą chroniącą moduł dowodzenia podczas wznoszenia przez atmosferę, a także miała chronić przed ciśnieniem i wysoką temperaturą podczas ewentualnej pracy Silnika Głównego LES. Była ona usuwana razem z LES ciągiem Silnika odrzucającego LES ang. (Tower Jettison Motor) podczas pracy rakiet II członu.
  • Główne opcje działania systemu[ | edytuj kod]

    Spośród pięciu trybów, tryby I i II, były wariacjami sposobów odrzucania całej rakiety lądującej w Oceanie Spokojnym. Tryb III i pozostałe w górę były wariacjami odrzucania jedynie członu uszkodzonego, wykorzystując pozostałe sprawne człony do lotu na orbitę okołoziemską. We wszystkich przypadkach Moduł Dowodzenia wykonywał wodowanie w Oceanie poprzez:

    Profil standardowej misji programu Apollo zawiera wszystkie elementy misji niezbędne do lądowania człowieka na powierzchni Księżyca i niezbędne do powrotu na Ziemię. Moduł księżycowy LM znajdował się w adapterze SLA będącym elementem rakiety Saturn V. Skrót SLA pochodzi od ang. Spacecraft LM Adapter.Ocean Spokojny, Pacyfik, Ocean Wielki – największy, najgłębszy i najstarszy, obok Atlantyku, na świecie zbiornik wodny. Z powierzchnią równą 155,6 mln km² zajmuje 30% całej powierzchni Ziemi. Oficjalna polska nazwa tego oceanu, zatwierdzona przez Komisję Standaryzacji Nazw Geograficznych brzmi Ocean Spokojny.
  • Zrzucenie z pokładu CM hypergolicznego paliwa ponieważ toksyczne substancje mogłyby powodować niepotrzebne ryzyko dla personelu ratunkowego.
  • Jeżeli była wystarczająca wysokość następowało rozwinięcie spadochronów hamujących, odrzucenie spadochronów hamujących i rozwinięcie spadochronów głównych
  • Wodowanie na oceanie i czekanie na przybycie personelu ratunkowego
  • Szczegóły[ | edytuj kod]

    Działanie systemu LES na różnych wysokościach

    Tryby przerwania misji według planów Apollo w chronologicznym porządku były następujące:

    SSM-A-14 Redstone – amerykański pocisk balistyczny krótkiego zasięgu (SRBM) napędzany jednym stopniem napędowym na paliwo ciekłe. Paliwo − alkohol etylowy lub hydyne (60% niesymetrycznnej dimetylohydrazyny i 40% dietylenotriaminy), utleniacz − tlen. Opracowany pod kierunkiem i przy udziale zespołu Wernhera von Brauna. Redstone był większy niż oryginalny pocisk V2, zdolny do przenoszenia głowicy jądrowej i w odróżnieniu od również opartego na V2 radzieckiego pocisku SS-1A, posiadał oddzielająca się od pocisku głowicę bojową. Pocisk ten odegrał również znaczącą rolę jako rakieta transportowa, do wynoszenia w przestrzeń kosmiczną satelitów Explorer.Program Apollo – seria amerykańskich lotów kosmicznych przygotowywanych od roku 1961 zrealizowanych w latach 1966-1972. Celem programu było lądowanie człowieka na Księżycu, a następnie jego bezpieczny powrót na Ziemię. Zadanie zostało zrealizowane w 1969 roku, w czasie misji Apollo 11. Program był kontynuowany do roku 1972 w celu przeprowadzenia dokładniejszej naukowej eksploracji Księżyca. Całkowity koszt programu wyniósł 25,4 miliarda dolarów. Ilość pozyskanego i dostarczonego na Ziemię materiału to 381,7 kg.
  • Przerwanie zadania na platformie startowej - Pad abort : Jeżeli rakieta uległa uszkodzeniu w ostatnich pięciu minutach przed startem, Moduł Dowodzenia i rakieta systemu ratunkowego (LES) oddzielały się od rakiety nośnej, Silnik Główny LES (Launch Escape Motor) napędzał siebie i Moduł Dowodzenia wznosząc całość do góry i na wschód w kierunku oceanu, używając do sterowania małego silnika rakietowego na paliwo stałe (pitch control motor) znajdującego się na szczycie rakiety ratunkowej. Następnie wieża rurowa (launch escape tower) była odrzucana aby umożliwić rozwinięcie spadochronów i Moduł Dowodzenia wodował w Oceanie.
  • Po opuszczeniu platformy startowej: System był uruchamiany automatycznie poprzez sygnał systemu wykrywania niebezpieczeństwa w pierwszych 100 sekundach lub ręcznie przez astronautów w dowolnym czasie zawierającym się w tolerancji wysokości odpowiedniej dla zadziałania Systemu Ratunkowego. Dla rakiety Saturn V podsystem może zadziałać na maksymalnej wysokości 100 000 metrów, lub maksymalnie 30 sekund po zadziałaniu silników 2 członu.
  • Po odebraniu sygnału przerwania wykonywania zadania eksplodowały małe ładunki wybuchowe rozdzielające moduły CM i SM i uruchamiały się silniki nośne rakiety ratunkowej (launch escape motor). Silniki te wynosiły CM daleko od ścieżki lotu rakiety Saturn V/Saturn IB. Płaty sterowania rakiety ratunkowej (canard assembly) rozwijały się po 11 sekundach od sygnału przerwania zadania. Aerodynamiczne siły działające na powierzchnie płatów obracały CM w ten sposób aby moduł przyjął pozycję tępym końcem (podstawą stożka) do przodu. Trzy sekundy później lub na granicy minimalnej wysokości, lub na granicy maksymalnej wysokości, uruchamiało się urządzenie rozłączania rakiety ratunkowej od Modułu Dowodzenia. Zadanie to było wykonywane poprzez zapłon silnika odrzucania rakiety ratunkowej (jettison motor). Akcja ta minimalizowała prawdopodobieństwo pojawienia się rakiety ratunkowej na trajektorii lotu Modułu Dowodzenia. Po odrzuceniu zespołu ratunkowego aktywowała się sekwencja operacji bezpiecznego wodowania Modułu Dowodzenia.

    Program Mercury (ang. Project Mercury) – pierwszy amerykański program załogowych lotów kosmicznych mający na celu wyniesienie astronautów na orbitę okołoziemską. Program, realizowany początkowo przez NACA a następnie przez nowo powstałą NASA, trwał od 1958 do 1963 roku.Księżycowy Zestaw Programu Apollo do Badań Naukowych ang. Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) - pakiet instrumentów naukowych umieszczanych przez astronautów w każdym z pięciu miejsc lądowań na powierzchni Księżyca po misji Apollo 11, czyli ALSEP dotyczy misji Apollo 12, Apollo 13, Apollo 14, Apollo 15, Apollo 16, Apollo 17. Apollo 13 nie wylądował na powierzchni Księżyca, a Apollo 11 pozostawił mniejszy zestaw nazwany Pierwotny Naukowy Zestaw Apollo ang. Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP).

    W sytuacji kiedy start był udany, rakieta ratunkowa była odrzucana przez astronautów na ustalonej uprzednio wysokości a konkretnie podczas pracy rakiet drugiego członu. System LES był odłączany od modułu dowodzenia (kapsuły) wraz pokrywą w kształcie wydrążonego stożka (Boost Protective Cover—Hollow conical structure) ciągiem silników rakietowych odrzucający LES (Tower Jettison Motor).

    Kaczka – układ konstrukcyjny statku powietrznego (samolotu lub szybowca), w którym ster wysokości (zwany canardem) znajduje się w części dziobowej przed skrzydłami. Samolot w układzie kaczki najczęściej wyposażony w śmigło pchające w części ogonowej lub napęd odrzutowy.Ciśnienie – wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:

    Jeżeli przerwanie misji następowało po odrzuceniu rakiety ratunkowej, zadanie to było wykonywane przy pomocy silnika rakietowego modułu serwisowego i działo się to na orbicie okołoziemskiej. Detekcja niebezpieczeństwa działała 100 sekund po starcie licząc od momentu odłączenia przewodów startowych.

    Przykłady działania systemu[ | edytuj kod]

  • Nieudany start rakiety Mercury-Redstone w 1960

    Położenie – wielkość fizyczna określająca umiejscowienie danego ciała w przestrzeni względem wybranego układu współrzędnych. Wielkość ta, w zależności od kontekstu, w jakim jest użyta, może występować jawnie jako wektorowa wielkość fizyczna określająca kierunek i odległości danego obiektu od wybranego punktu odniesienia, który umiejscawia się zwykle w początku układu współrzędnych. Wówczas wektor punktu odniesienia do tego ciała nosi nazwę wektora wodzącego.Sojuz 18 (kod wywoławczy Урал - Ural) - radziecki pojazd kosmiczny, który nie zdołał osiągnąć orbity na skutek poważnej awarii podczas startu. W skład załogi wchodzili major sił powietrznych Wasilij Łazariew, oraz inżynier lotu, cywil, Oleg Makarow.
  • Test nr 1 zestawu Launch Escape Subsystem

  • Test nr 2 zestawu Launch Escape Subsystem

  • Nieudany start rakiety Mercury-Redstone w 1960. Niewłaściwa kolejność separacji przewodów elektrycznych spowodowała wyłączenie silnika rakiety oraz jednoczesne uruchomienie silnika odrzucającego LES (ang. Tower Jettison Motor). Ze względu na niespełnienie warunków brzegowych odnośnie do minimalnego przyspieszenia statku, nie doszło jednak do odłączenia kapsuły od rakiety nośnej. Nie licząc otwartych spadochronów statku Mercury, jedynym więc efektem nieudanego startu było wystrzelenie rakiety systemu ratunkowego.
  • Pozostałe dwa zdjęcia przedstawiają testy systemu LES kapsuły Apollo w chwili gdy pracują jednocześnie silnik nośny LES (ang. Launch Escape Motor) i silnik sterowania (ang. Pitch Control Motor).
  • Powierzchnie sterowe – ruchome elementy zewnętrzne samolotu, pozwalające na sterowanie jego lotem. Zmieniając kierunek przepływu strumienia powietrza zmieniają siły i momenty aerodynamiczne, powodując obrót względem osi wzdłużnej, poprzecznej i pionowej samolotu.Atmosfera — gazowa powłoka otaczająca planetę o masie wystarczającej do utrzymywania wokół siebie warstwy gazów w wyniku działania grawitacji. Ta definicja stosuje się do planet skalistych i księżyców. W przypadku gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz, oraz gwiazd (por. atmosfera słoneczna) terminem atmosfery określa się tylko zewnętrzne (przezroczyste) warstwy gazowej powłoki, z których promieniowanie dociera bezpośrednio do obserwatora.


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Statek kosmiczny – pojazd poruszający się poza atmosferą Ziemi. Pojazd ten musi być wyniesiony i rozpędzony do odpowiedniej prędkości przez silniki napędowe. Współczesne statki kosmiczne wynoszone są w górę dzięki napędowi rakietowemu, który wytwarza siłę odrzutu. Wyróżnia się kilka rodzajów statków kosmicznych:
    Defekacja i mikcja były uciążliwymi nieprzyjemnymi aspektami podróży kosmicznych od początku załogowych lotów kosmicznych. W nieważkości czynności te są dodatkowo trudne do wykonania. Urządzenia przy nich wykorzystywane muszą być tak zaprojektowane, aby funkcjonować w stanie nieważkości oraz zachować, ograniczone przez systemy kosmiczne, wielkość, masę i moc.
    The Blue Marble – słynne zdjęcie Ziemi wykonane 7 grudnia 1972 przez załogę Apollo 17 z odległości około 29 000 km.
    Earthrise (z ang. Wschód Ziemi; numer kodowy nadany przez NASA: AS8-14-2383) – zdjęcie Ziemi wynurzającej się zza horyzontu Księżyca, wykonane na orbicie wokółksiężycowej 24 grudnia 1968 r. za pomocą kolorowego aparatu fotograficznego (wyprodukowanego przez firmę Hasselblad) przez Williama Andersa podczas trwania misji Apollo 8.
    Kąt natarcia – jest to (umowny) kąt pomiędzy kierunkiem strugi napływającego powietrza, a cięciwą powierzchni nośnej (skrzydła) lub płata wirnika. Kąt natarcia ma kluczowy wpływ na powstawanie siły nośnej działającej na skrzydło i odpowiedzialnej za unoszenie się samolotu w powietrzu.
    Apollo 1, misja oficjalnie oznaczona jako Apollo/Saturn-204 – była planowana jako pierwsza załogowa misja programu Apollo, której start ustalono na luty 1967 r. Będąc załogowym lotem próbnym, miała stanowić rozpoczęcie programu Apollo. W dniu 27 stycznia 1967 roku podczas jednego z testów przedstartowych umieszczony na wyrzutni moduł dowodzenia uległ zniszczeniu w wyniku pożaru, a cała 3-osobowa załoga zginęła. Tragiczną śmierć ponieśli Dowódca Pilot Virgil "Gus" Grissom, Senior Pilot Edward H. White i Pilot Roger B. Chaffee.
    Misja Apollo 13 (indeks COSPAR 1970-29A) – trzecia misja programu Apollo, z planowanym lądowaniem ludzi na powierzchni Księżyca. Eksplozja zbiornika z tlenem w module serwisowym, nie tylko uniemożliwiła lądowanie na Księżycu, ale także spowodowała rozpoczęcie walki o życie załogi. Lot dowodzony był przez Jamesa A. Lovella; pilotem modułu dowodzenia był John L. „Jack” Swigert; pilotem modułu księżycowego był Fred W. Haise. Swigert zastępował pierwotnego pilota modułu dowodzenia Thomasa K. „Kena” Mattingly, którego wyeliminował lekarz misji z obawy o to, że Mattingly nabawił się różyczki. W rzeczywistości Mattingly nie zachorował na różyczkę, i wniósł znaczną pomoc naziemnym kontrolerom, podczas walki o sprowadzenie załogi Apollo na Ziemię.

    Reklama