Az űrrepülőgépek módosításai (1. rész):
A külső tartály és környezete

Várhatóan szerdán (magyar idő szerint az esti órákban) útjára indulhat az első űrrepülőgép a Columbia katasztrófája óta. Az elmúlt két évben a NASA nem volt tétlen: több ponton módosította az űrrepülőgépeket. Most induló sorozatunk első részében bemuatatjuk a külső üzemanyagtartály és egy rögzítőelem módosításait.

A Columbia 2003. február 1-én bekövetkezett katasztrófáját egy minden részletre kiterjedő vizsgálatsorozat követte. Ennek során kiderült, hogy a Columbia vesztét a start során a külső hajtóanyagtartályról levált, és az űrrepülőgép bal szárnyát eltalált habdarab, illetve a hab által a szárnyon ütött lyuk okozta. Visszatéréskor a lyukon keresztül a szárnyba behatolt forró gázok károsították a szárny szerkezetét, a károsodások hatására az űrrepülőgép darabokra szakadt, és megsemmisült a Föld légkörében.

A balesetet vizsgáló bizottság ajánlásokat fogalmazott meg, melyek egy része a megmaradt űrrepülőgépek, illetve az induló rendszer módosítását szorgalmazta. Ezek nyomán a megmaradt három űrrepülőgép (a most indításra kész Discovery, a következőként induló Atlantis, és a Challenger pótlására készült, jelenleg nagykarbantartáson lévő Endeavour) szinte újjászületve várja a Shuttle-repülések harmadik szakaszát.

A főbb technikai változtatások az alábbiak:
· A külső üzemanyagtartály, illetve habszigetelésének megváltoztatása,
· Az üzemanyagtartályt és az oldalsó, szilárd hajtóanyagú gyorsítórakétákat összekötő elemek módosítása,
· Gyorsulás-, és hőmérsékletérzékelők beépítése az orbiter szárnyainak belépő éle mögé,
· A robotkar meghosszabításához egy „pótrobotkar”,
· Az űrrepülőgép orrát és szárnyainak belépőéleit burkoló úgynevezett RCC-panelek (megerősített szén-szén kompozit elemek) vizsgálatához egy új vizsgálati eljárás kidolgozása,
· Az induló rendszer és a keringő űrrepülőgép megfigyelése az eddigieknél több és jobb módszerrel.

Mint a későbbiekben látni fogjuk, a módosítások leginkább a Columbiáéhoz hasonló sérülések megelőzésére és „kezelésére” lesznek hivatottak. Most induló sorozatunkban sorra vesszük ezeket a módosításokat, az első részben a külső hajtóanyagtartály és a gyorsítórakétákat a tartályhoz erősítő szerkezet változtatásaival.

A külső hajtóanyagtartály az űrrepülőgép egyetlen teljes egészében megsemmisülő fő eleme. Enélkül azonban az űrrepülőgép nem tudna felszállni: a tartályban van ugyanis induláskor az orbiter főhajtóműveit tápláló mintegy 700 tonnányi folyékony hidrogén és folyékony oxigén. Ezek az anyagok jóval fagypont alatti hőmérsékleten vannak, a tartályon tehát – annak megtöltése után – jég képződhetne. Ez a jég azonban felszálláskor a rendszer rezgése miatt letöredezne, és a tartállyal párhuzamosan elhelyezett űrrepülőgépet súlyosan károsíthatná. A jégképződés megakadályozására igen jó hőszigetelő képességű, a poliuretánhoz hasonló anyaggal vannak bevonva a külső tartályok. (A sors iróniája, hogy többször maga a lehulló darabok keletkezésének megakadályozására készült hab darabjai hullottak le, pl. a Columbia utolsó útján is…)

A tartály, illetve a szigetelőhab felvitelének technológiájában több hiányosságot tárt fel a vizsgálóbizottság. A legfőbb hiányosság a következő: A tartályt és az űrrepülőgépet összekötő tartórúdpárosnál a tartályon áramvonalasító ékek voltak kialakítva. Ezeknek a felületét a hab felvitele és megkötése után, a felesleg levágásával hozták a megfelelő alakra. Ez azonban azt is jelentette, hogy levágták a hab külső, jól záró felületét, és szabadon maradt a porózus anyag, ahol is a környezeti levegő szabadon behatolhatott az anyagba. A tartály megtöltésekor a habbal együtt a levegő is lehűl, felszálláskor azonban felmelegszik. A levegő kitágul, és a tágulás (a rezgésekkel kombinálva) lefeszíthet kisebb-nagyobb darabokat a habból. A floridai párás időjárásban pedig a réseken keresztül a habba kerülő levegőből kicsapódhat a pára, és a hab belsejében jég képződhet, ami sokkal veszélyesebb a külső felületeken keletkező jégnél, mert nem látható, viszont az esetlegesen leszakadó habdarabok tömegét többszörösére növeli.

Gyakorlatileg ez okozta a Columbia vesztét, így nem meglepő, hogy itt történt az első és az egyik legfontosabb módosítás a hasonló balesetek megelőzésének érdekében. A NASA a tartórúdpáros környékét borító ékeket elhagyta, és a hab helyett fűtőelemekkel biztosítja a továbbiakban a jégmentességet. Az alábbi ábra szemlélteti a változást (baloldalt az új, jobboldalt a régi változat):

Emellett új technológiai eljárásokat dolgoztak ki a tartáyt borító szigetelőhab felvitelére, különösen azokon a helyeken, ahol kézzel viszik fel a habot.

Fontos megemlíteni, hogy a Discovery májusi startja lényegében azért hiúsult meg, mert egy próbatöltés alkalmával az áttervezett üzemanyagtartályon is jégképződést tapasztaltak egy kritikus helyen, az űrrepülőgéphez a folyékony üzemanyagot szállító csövek környékén. Mivel a jégképződés megelőzésére újabb fűtőtesteket kellett felszerelni a tartályra, és ezt könnyebb volt elvégezni úgy, hogy az űrrepülőgép még nem volt a tartályhoz erősítve, az egész rendszert visszatolták a függőleges szerelőcsarnokba (VAB), ahol gyakorlatilag a Discovery-t áttették egy másik, időközben már módosított tartályra, amellyel eredetileg az Atlantis repült volna, a második repülésen.

A második jelentős módosítás az oldalsó gyorsítórakétákat a külső tartályhoz rögzítő tartóelemek segédelemeit érte. A gyorsítórakéták leválasztásakor vastag rögzítőcsapokat robbantanak el, melyek egyik darabja a robbantás után a tartállyal, a másik darabja a gyorsítórakétával „utazik” tovább. Ezeket a darabokat megfogó elemeket a NASA néhány éve módosította – az új rendszert viszont repülésbiztonsági szempontból nem tesztelték. Mivel az áttervezett alkatrész több darabból állt, a rakéták leválasztásakor nehéz acéldarabok hullhattak volna le, károsítva ezzel az űrrepülőgépet. Ilyen megoldással évekig repültek a gépek. A Columbia balesetét vizsgáló bizottság tárta fel ezt a hiányosságot, ennek hatására a megfogóelemeket áttervezték. Az új elemek egy darabból készülnek, immár bizonyítottan alkalmasak a repülésre.

Grafika: NASA

Folytatjuk…