Avaruussukkulan keskeytystilat ovat erityisiä hätätoimenpiteitä , joiden avulla voit pelastaa amerikkalaisen avaruussukkulan ja sen miehistön kriittisen laitevian sattuessa, yleensä aluksen laukaisun aikana . Tyypillinen onnettomuusskenaario on pääsukkulamoottorin (SSME) vikaantuminen lentoonlähdön aikana. Kyky torjua miehistön elämää uhkaavia uhkia on melko pieni ja vaihtoehtoja toimenpiteille, jotka voidaan suorittaa vain tietyissä lentoonlähdön vaiheissa sekä ennen tai jälkeen ilmakehän tiheiden kerrosten läpi, on vain muutama. Esimerkiksi Columbia-sukkula syöksyi maahan paluunsa aikana, eikä miehistö pystynyt estämään aluksen tuhoutumista tai pakenemista.
Törmäykset, jotka tapahtuvat sen jälkeen, kun sukkula on kulkenut ilmakehän tiheiden kerrosten läpi, ovat suhteellisen turvallisia miehistölle, eikä niitä yleensä luokitella keskeytetyiksi. Esimerkiksi ongelmat lennonohjausjärjestelmässä tai useat APU-häiriöt voivat tehdä mahdottomaksi lentää kiitotielle ja pakottaa astronautit jättämään aluksen valtameren yli.
Lentoonlähdön aikana on käytettävissä viisi hätätilaa. Niiden lisäksi on myös prelaunch-hätätilat. Kaikki tilat on jaettu kahteen tyyppiin - kevyt ( eng. intact aborts ), jos laitevika mahdollistaa hallitun lennon ilmakehässä ja raskas ( eng. contingency aborts ), vakavan laitevian yhteydessä, esimerkiksi kaksi tai kolme moottoria kerralla . [1] Hätätilan valinta riippuu hätätilanteen vakavuudesta ja aluksen saavutettavuudesta varalaskuratalle. Hätätilat voivat torjua monia ilmaantuvia ongelmia, mutta odotetuin on pääsukkulamoottorin (SSME) vika, joka johtaa siihen, että alus ei pääse kiertoradalle tai transatlanttiseen lentoon onnettomuusajankohdasta riippuen. ja viallisten moottoreiden määrä. Muita keskeyttämisen tarpeeseen johtavia mahdollisia ongelmia ovat useat apuvoimayksikön (APU) viat , ohjaamon paineen lasku ja ulkoiset polttoainesäiliön vuodot .
Sukkulan pääpotkurit voidaan sammuttaa, jos ne käynnistettiin, kun solid side boosterit (SRB:t) eivät vielä ampuneet. Tätä kutsutaan tyynyn keskeytykseksi, ja se on tapahtunut viisi kertaa STS-41-D , STS-51-F , STS-51 , STS-55 ja STS-68 -tehtävien käynnistämisen aikana . Joka kerta tämä tapahtui tietokoneen käskystä, joka havaitsi ongelmat päämoottoreissa niiden käynnistämisen jälkeen, mutta ennen kuin SRB-vahvistimet laukaisivat. Kun sukkula laukeaa, niitä ei voi enää poistaa käytöstä, ja siksi sukkula lähtee liikkeelle, vaikka päämoottorit pettäisivät.
Kevyitä keskeytystiloja on neljä, joista vain yksi on otettu käyttöön. Valotilat on suunniteltu saavuttamaan onnistuneesti hätäaluksen määrätty laskeutumisrata.
Lennon peruutus aloitetaan yleensä lennonjohtokeskuksesta soittamalla komennolla "abort" ("paluu"), jota seuraa käytetyn tilan lyhenne (RTLS, TAL, AOA, ATO). Esimerkiksi STS-51-F:n lennon aikana, havaittuaan vian pääkoneen toiminnassa, ohjauskeskus lähetti laudalle: "Challenger Houston, Abort ATO. Abort ATO" ("Houston Challenger, ATO paluu. ATO paluu"). Saatuaan tällaisen peruutuskäskyn aluksen komentaja kääntää hätätilan kytkimen ATO-asentoon ja painaa hätätilan käynnistyspainiketta. Tämä käynnistää tarvittavat ohjelmat lennonohjausjärjestelmälle ja se alkaa automaattisesti suorittaa vaadittuja toimenpiteitä. Yhteyden katketessa aluksen päälliköllä on oikeus tehdä itsenäisesti päätös lennon hätäkeskeytyksestä ja toimia itsenäisesti.
TAL-tila voidaan aktivoida noin T+2:30 minuutin (lentoaika plus 2 minuuttia ja 30 sekuntia) ja päämoottorien suunnitellun sammutuksen (Main Engine Cutoff, MECO) välillä, noin T+8:30 minuuttia. Sukkula voi laskeutua ennalta määrätyille ajoväylille ystävällisissä maissa Afrikassa ja Länsi-Euroopassa. Mahdollisia laskeutumispaikkoja ovat ilmavoimien tukikohta Istresissä ( Ranska ); Banjulin kansainvälinen lentoasema Gambiassa ja ilmavoimien tukikohdat Zaragozassa ja Moronissa ( Espanja ). Ennen sukkulan laukaisua tästä listasta valitaan kaksi kaistaa lentosuunnitelmasta riippuen ja valittujen laskeutumisvyöhykkeiden valmistelu alkaa. TAL:n kohteiden luettelo on muuttunut ajan myötä: esimerkiksi Ben Gueririn ilmavoimien tukikohta Marokossa suljettiin pois mahdollisen hyökkäyksen pelosta. Aiemmin listalla on ollut Mallam Aminu Kanon kansainvälinen lentoasema , Kano , Nigeria ; Itäinen saari[ selventää ] (laukaisuja varten Vandenbergin tukikohdasta); Rota, Espanja ; Casablanca , Marokko ; ja Dakar , Senegal .
Aluksen hätälaskeutumisratoja ovat myös Lages , Beja , ( Portugali ), Keflavik ( Islanti ), Shannonin kansainvälinen lentoasema ( Irlanti ), Fairford RAF Base ( UK ) [2] , Köln-Bonnin lentoasema ( Saksa ), Manchingin lentokenttä lähellä Müncheniä . ( Saksa ), Ankara ( Turkki ), Riad ( Saudi-Arabia ), Diego Garcia ( Britannian Intian valtameren alue ), Ganderin kansainvälinen lentokenttä, Gander, Newfoundland ( Kanada ), Mirable Airport, Mirable ( Kanada ). Jos sukkula ei pääse mihinkään määrätyistä paikoista hätäpalautuksen aikana, se voisi teoriassa laskeutua mille tahansa sopivalle vähintään 3 000 metrin pituiselle kiitotielle, joka on käytettävissä useimmilla suurilla siviililentokentillä (käytännössä Yhdysvaltain sotilaslentokentillä). olisi suotavaa turvallisuussyistä ja siviililentoliikenteen häiriöttömyyden vuoksi).
TAL-tilan tapauksessa valtava laukaisunopeus johtaa siihen, että kokonaisaika laukaisusta Kennedyn avaruuskeskuksesta laskeutumiseen Euroopassa on yhden astronautin mukaan "alle 20 minuuttia".
Hätätiloissa on etusijajärjestys. ATO:ta suositellaan käytettäväksi aina kun mahdollista - tämä on paras tila. TAL on parempi, jos sukkula ei pystynyt saavuttamaan ATO:lle vaadittua nopeutta. AOA:ta voidaan käyttää vain erittäin lyhyen ajanjakson aikana TAL:n ja ATO:n välillä. RTLS-tila tarjoaa nopeimman palautuksen kaikista moodeista, mutta sitä pidetään riskialttiimpana. Siksi sitä käytetään vain, kun ei ole tarpeeksi aikaa ja nopeutta käyttää muita, vähemmän vaarallisia keskeytystiloja.
Toisin kuin kaikki aiemmat amerikkalaiset miehitetyt avaruusalukset, sukkula ei ole koskaan tehnyt miehittämätöntä testilentoa. Alustavien suborbitaalisten testien suorittamiseksi NASA ehdotti ensimmäisen tehtävän suorittamista RTLS-tilassa. Shuttle Columbian (STS-1) komentaja John Young kuitenkin kieltäytyi sanoen, että "ei tarvitse pelata venäläistä rulettia". [3]
Vakavat hätätilat on suunniteltu pelastamaan laivan miehistö siltä varalta, että sukkula vaurioituu niin pahasti, ettei kevyitä tiloja voida käyttää. Raskas paluu johtaa yleensä veteen laskeutumiseen, vaikka jos se tapahtuu lentoonlähdön alkuvaiheessa, on mahdollisuus laskeutua Yhdysvaltain itärannikolle. Tämä on niin kutsuttu "East Coast Abort Landing" (ECAL).
ECAL:lle tarkoitettujen kohteiden luettelo sisältää: USA - Bangor International Airport; Wilmingtonin kansainvälinen lentoasema; USMC Air Station Cherry Point ( Pohjois-Carolina ); NAS Oceana ja Aviation Center noin. Wallops ( Virginia ); Doverin ilmavoimien tukikohta Delawaressa ; Atlantic Cityn kansainvälinen lentokenttä ( New Jersey ); lentokentälle niitä. Francis S. Jabraski Long Islandilla , New Yorkissa ; Otis ANGB Massachusettsissa ; Peace International Airport Portsmouthissa ( New Hampshire ); Kanada - Halifax ( Nova Scotian maakunta ); Stephenville , St. John's, Gander, Goose Bay Newfoundland .
Jos alus ei pääse kiitotielle, se voi laskeutua veteen tai muuhun sopivaan maastoon. Tämä voi olla varsin vaarallista aluksen miehistölle. Kuitenkin hätätiloissa lentoonlähdön vaiheessa, kun sukkula ei voi suorittaa hallittua luistoa, avaruusaluksen hätäpoistuminen laskuvarjoilla on mahdollista (katso: #Muutokset Challengerin katastrofin jälkeen ).
Kahdessa sattuneessa sukkulan törmäyksessä hätätilanteet kehittyivät liian nopeasti, eikä niitä voitu torjua. Challengerin tapauksessa kiinteän polttoaineen tehostimen rungossa olevan jäisen tiivisteen läpi murtunut liekki paloi sen kannakkeen läpi, mikä sai sen kääntymään hallitsemattomasti, murtautuen ulkoisen polttoainesäiliön läpi ja sytyttäen siinä olevan polttoaineen. Laiva romahti voimakkaimpien aerodynaamisten kuormien vaikutuksesta järjestelmän yhteisen nivelsiteen repeämisen aikana. Sukkulan Columbia-katastrofi tapahtui, kun alus saapui ilmakehän tiheisiin kerroksiin. Vaikka miehistö yrittäisi poistua aluksesta tällä nopeudella, se palaisi välittömästi ilmaa vastaan vastaan kitkasta syntyneen lämmön takia.
Ennen Challenger-katastrofia STS-51-L- operaation aikana tapahtui hyvin rajallinen määrä mahdollisia lentoonlähdön epäonnistumisia . Menettelyjä kehitettiin vain yhden SSME:n moottorin vian korjaamiseksi 350 sekunnin sisällä noususta. Kaksi tai kolme rikkinäistä pääkonetta johti miehistön ja laivan menettämiseen (Loss Of Crew and Vehicle, LOCV), koska aluksesta ei ollut mahdollista poistua laskuvarjoilla. Epäonnistuneet moottorit, joissa kiinteän polttoaineen tehostimet olivat käynnissä, saattoivat johtaa ulkoisen säiliön kiinnitykseen laivaan liian suureen kuormitukseen, mikä aiheutti väistämättömän koko nipun tuhoutumisen. Tästä syystä RTLS-tila ei ollut mahdollinen. Tutkimukset ovat osoittaneet, että valtamereen laskeutuminen tällaisissa olosuhteissa on kohtalokasta. Tämän seurauksena toisen tai kolmannen SSME-moottorin menetys RTLS-järjestelmän aikana johti miehistön ja aluksen menettämiseen.
STS-51-L :n jälkeen on tehty lukuisia töitä hätätilanteiden parantamiseksi. SSME:n moottoreiden kaksoisvian vuoksi miehistö pelastui koko lentoonlähdön ajan, ja alus selvisi ja laskeutui suurimman osan lentoonlähdöstä. Moottoreiden kolminkertaisella vialla miehistön selviytyminen varmistettiin useimmissa lentoonlähdön vaiheissa, vaikkakaan ei ole takeita pelastuksesta päämoottorien kolminkertaisella vialla T + 90 sekuntiin asti. Voidaan kuitenkin olettaa, että jopa kolminkertaisella SSME-vialla välittömästi laukaisun jälkeen miehistö voisi selviytyä, koska boosterit antaisivat tarpeeksi työntövoimaa nousun jatkamiseen, jolloin miehistölle jäisi aikaa poistua aluksesta tai suorittaa RTLS-operaatio. Aluksen ulkoiseen säiliöön yhdistäviä kiinnikkeitä on vahvistettu merkittävästi, jotta saadaan tarvittava lujuus pääpropulsiojärjestelmän useiden vikojen sattuessa.
Merkittävä muutos oli kyky lähteä hätäaluksesta. Sotilasilmailussa käytettyjä heittoistuimia ei voida käyttää sukkulassa, joten kehitettiin erityinen miehistön hätäpelastusjärjestelmä (Inflight Crew Escape System, ICES). Alus siirtyy vakaaseen luistotilaan automaattiohjauksella, luukku laukeaa taaksepäin ja miehistö liukuu ulos erityisiä ohjaimia - tankoja pitkin, johtaen heidät kohti aluksen vasenta siipeä. Sitten he laskeutuvat tai roiskuvat alas laskuvarjoilla. Vaikka näyttää siltä, että tämä voidaan tehdä vain harvoissa tapauksissa, todellisuudessa on monia vaihtoehtoja hätätilanteiden kehittämiseen, kun vaihtoehtoiselle laskeutumisratalle pääsy on mahdotonta, mutta alus pysyy ehjänä ja hallinnassa. Ennen Challenger-katastrofia tämä melkein tapahtui samalle sukkulalle STS-51-F- tehtävän aikana, kun yksi SSME-moottori epäonnistui 345 sekuntia nousun jälkeen. Toinen moottori melkein sammui viallisen lämpötila-anturin takia, jonka lukemat jätettiin huomiotta vain lennonohjausasiantuntijan nopean reaktion vuoksi. Jos toinen moottori olisi epäonnistunut 20 sekuntia ensimmäisen jälkeen, sukkula ei olisi ehtinyt saada tarpeeksi nopeutta ylittääkseen Atlantin valtameren. Ilman kykyä kaatua koko miehistö olisi kuollut. Challenger-katastrofin jälkeen miehistö selvisi tällaisista onnettomuuksista. Kestääkseen avaruusaluksen korkeasta pakosta, sukkulan miehistö käytti erityisiä pelastuspukuja (Advance Crew Escape System Pressure Suit) nousun ja laskeutumisen aikana. Ennen katastrofia miehistö oli pukeutunut vain tavallisiin lentoasuihin.
Toinen innovaatio oli mahdollisuus laskeutua Yhdysvaltain itärannikolle (ECAL). Lennot, joilla on suuri kiertoradan kaltevuus (esimerkiksi kaikki sukkulat kansainväliselle avaruusasemalle ) voidaan tietyissä olosuhteissa keskeyttää tämän tyyppisellä hätälaskulla.
Myös lukuisia muita muutoksia tehtiin, erityisesti parannettu ohjelmisto aluksen kiihtyvyyden hallintaan erilaisissa hätätilanteissa. Tämä lisäsi sukkulan mahdollisuuksia päästä varakiitotielle, jos pääpropulsiojärjestelmässä tulee vika.
Mahdollisuudesta luoda miehistön evakuointijärjestelmä, jota joskus kutsutaan hätäpelastusjärjestelmäksi (CAS), avaruussukkulaa varten keskusteltiin monta kertaa. Challenger- ja Columbia-sukkuloiden katastrofien jälkeen tällaisen järjestelmän tarve tuli ilmeiseksi, varsinkin kun otetaan huomioon se tosiasia, että kaikissa aikaisemmissa amerikkalaisissa miehitetyissä avaruusaluksissa oli SAS, vaikka tarvetta sen käyttöön ei koskaan ilmaantunut. Nopean Lockheed SR-71 -tiedustelukoneen muunneltuja kaatoistuimia käytettiin neljällä ensimmäisellä sukkulalennolla kahden hengen miehistöllä, ja ne poistettiin myöhemmin. Kieltäytyminen sukkuloiden heittoistuimien käytöstä ja kehittämisestä johtui seuraavista syistä:
Vaihtoehtona heittoistuimille voivat olla heittokapselit tai järjestelmä ampumiseen ja koko laivan hytin pelastamiseen. Samanlaisia järjestelmiä käytettiin joissakin sotilaslentokoneissa. B-58- ja XB-70 Valkyrie -malleissa oli poistoilmaisimet. Joissakin F-111- hävittäjä-torjuntahävittäjän ja B-1- pommikoneen versioissa käytettiin pelastusohjaamoa.
Hätäistuimien tapaan hätäpalojen käyttö keskikannen sukkulan miehistölle on liian vaikeaa laivan ympärillä olevien kriittisten rakenteiden vuoksi.
Pelastushytin heittoa voidaan käyttää paljon suuremmalla alueella sukkulan lennolla kuin heittoistuimia, koska miehistö on suojattu korkealta lämpötilalta, aerodynaamilta iskuilta ja matalalta paineelta. Teoreettisesti pelastushytti voitaisiin suunnitella kestämään paluuta kiertoradalta, vaikka tämä lisäisi huomattavasti sen monimutkaisuutta, kustannuksia ja painoa. Pelastusmökki hylättiin seuraavista syistä:
| Avaruussukkula-ohjelma | ||
|---|---|---|
| Komponentit |
| |
| Kiertäjät | ||
| laukaisukompleksit | ||
| Kehitys | ||
| Asettelut | ||
| muu | ||