Program Space Shuttle

 


Waldemar Zwierzchlejski


 

 

 

Program Space Shuttle

 

(część II)

 

 

Jak wiadomo, początkowy plan przewidywał rozpoczęcie lotów orbitalnych amerykańskich promów kosmicznych 1 września 1978 roku. Głównymi przyczynami, które doprowadziły do ich opóźnienia, były problemy z silnikami głównymi oraz nowatorska osłona termiczna wahadłowca.

 



Magiczne płytki
TPS była wykonana według koncepcji całkowicie odmiennej od dotychczas stosowanych. Zamiast litego pancerza ablacyjnego, złuszczającego się i odparowującego pod wpływem wysokich temperatur, zaproponowano pokrycie dużej części jego powierzchni (1102 m2) dwoma różnymi typami osłon, o łącznej masie około 7245 kg (blisko 10% masy własnej). W miejscach narażonych na szczególnie wysoki udar termiczny (do 1648°C), czyli na nosie i na krawędziach natarcia skrzydeł, osłonę wykonano ze wzmocnionego laminatu wykonanego na bazie włókien węglowych RCC (Reinforced Carbon-Carbon). Na nosie zamocowano jednoczęściowy kołpak, natomiast na każdym skrzydle po dwadzieścia dwa odpowiednio wyprofilowane segmenty. Łącznie ten typ osłony pokrywał 38 m2 i miał masę 1371 kg. Drugi typ osłony stanowiły osławione płytki ceramiczne, w ilości około trzydziestu czterech tysięcy. Były one dwojakiego rodzaju, przy czym w miarę zyskiwania danych o rzeczywistych obciążeniach termicznych dochodziło do pewnych korekt w ich rozmieszczeniu. W pierwszym wahadłowcu Columbia ta część TPS składała się z głównie z płytek HRSI (High Temperature Reusable Surface Insulation). Były one wykonane z materiału o nazwie LI-900, będącego niemal czystą spiekaną krzemionką, w której włókna stanowią zaledwie około 10% objętości. Pozostałą część stanowi powietrze, stąd materiał ma bardzo niski ciężar właściwy – 0,1445 g/cm3. Substancja ta zabezpiecza przed temperaturami dochodzącymi do 704°C. Ponad dwadzieścia tysięcy tego rodzaju płytek o grubości 2,54-12 cm i łącznej masie 3826 kg pokrywa 477 m2, czyli 43,3% powierzchni orbitera. Niektóre z nich wykonano z materiału LI-2200 o gęstości 0,3532 g/cm3. W nowszych orbiterach zastosowano zmodyfikowane płytki, wykonane z materiału o lepszych parametrach. Był to FRCI (Fibrous Refractory Composite Insulation) w wersjach 10 (w miejsce LI-900) i 12 (w miejsce LI-2200). Materiał ten cechował się dwudziestoprocentową domieszką Nextelu, substancji otrzymywanej na bazie borokrzemianu glinu. Mimo większej gęstości, masa osłony wykonanej z FRCI była niższa, gdyż płytki wykonane z tego materiału były cieńsze. Drugi rodzaj płytek – LRSI (Low Temperature Reusable Surface Insulation) pokrywał 268 m2 (24,3% powierzchni promu) i miał masę 917 kg. Płytki te były znacznie cieńsze (0,5-3,5 cm), a zabezpieczały te rejony pojazdu, w których temperatura wahała się w zakresie 371-649°C. W późniejszych egzemplarzach orbiterów LRSI została zamieniona na AFRSI (Advanced Flexible Reusable Surface Insulation), materiał powstały z włożenia pomiędzy dwie warstwy tkaniny z włókien krzemionkowych spieczonej warstwy tychże włókien i przepikowany nicią kwarcową. Jego grubość spadła do 0,31-1,27 cm, a jednocześnie wzrosła odporność na temperaturę i trwałość. W pozostałych miejscach (319 m2, 28,9% powierzchni), w których nagrzew nie przekraczał 371°C, zastosowano arkusze FRSI (Felt Reusable Surface Insulation), materiału o strukturze filcu wykonane z Nomexu. Elementy niepokryte izolacją termiczną to okna kabiny (wykonano je z czystego kwarcu), dysze silników i inne niewielkie elementy sporządzone z trudnotopliwych materiałów. Choć płytki były rozwiązaniem dobrym, to jednak proces ich powstawania, a trzeba pamiętać, że w wahadłowcu nie ma dwóch identycznych płytek oraz klejenia na powierzchnię promu był niezwykle czasochłonny. W dodatku błąd technologiczny w procesie mocowania spowodował, że podczas przewożenia promu drogą lotniczą z zachodniego na wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych, część już zamocowanych płytek odpadła, a wiele było trzeba zdjąć i przykleić ponownie. Do tych prostych, choć niezwykle czasochłonnych prac wykorzystywano nawet studentów. Choć płytki były rozwiązaniem dobrym, to jednak proces ich powstawania, a trzeba pamiętać, że w wahadłowcu nie ma dwóch identycznych płytek oraz klejenia na powierzchnię promu był niezwykle czasochłonny. W dodatku błąd technologiczny w procesie mocowania spowodował, że podczas przewożenia promu drogą lotniczą z zachodniego na wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych, część już zamocowanych płytek odpadła, a wiele było trzeba zdjąć i przykleić ponownie. Do tych prostych, choć niezwykle czasochłonnych prac wykorzystywano nawet studentów. Columbia, która dotarła na Florydę 25 marca 1979 roku, była jeszcze dalece niegotowa do lotu – brakowało w niej ponad 3000 części, w tym tak kluczowych, jak choćby silniki główne. Nieco wcześniej, 29 stycznia 1979 roku, NASA podpisała z Rockwell International nowy kontrakt, który przewidywał wspomniane już przebudowanie STA-099 na model lotny OV-099, modyfikację Columbii po wykonaniu lotów doświadczalnych oraz, co najważniejsze, budowę dwóch kolejnych orbiterów – OV-103 Discovery i OV-104 Atlantis.


Pełna wersja artykułu w magazynie Lotnictwo 4/2012

Wróć

Koszyk
Facebook
Tweety uytkownika @NTWojskowa Twitter