Rettungssysteme

Diese Thread ist für alle gedacht, die ambitioniert über Rettungssysteme in der bemannten Raumfahrt diskutieren wollen.

Ok, also los!
Es gab bislang 2 Versionen sogenannter Startrettungssysteme, welche im Falle von Triebwerksversagen, Explosionen oder Kursabweichungen der Rakete in Aktion traten. Das waren
1. Bündel starker Feststoffraketen an der Spitze des Raumfahrzeugs, oder
2. Schleudersitze in der Kapsel.

Variante 1 kann für jede große Kapsel, unabhängig von der Crewstärke eingesetzt werden (Vorteil).
Variante 2 klappt eigentlich nur bis max. 2 Mann, ist aber weniger aufwendig.
Meist wurden bisher Rettungsraketen (engl. Escape Tower)
verwendet.

Ok, also los!
Es gab bislang 2 Versionen sogenannter Startrettungssysteme, welche im Falle von Triebwerksversagen, Explosionen oder Kursabweichungen der Rakete in Aktion traten. Das waren
1. Bündel starker Feststoffraketen an der Spitze des Raumfahrzeugs, oder
2. Schleudersitze in der Kapsel.

Variante 1 kann für jede große Kapsel, unabhängig von der Crewstärke eingesetzt werden (Vorteil).
Variante 2 klappt eigentlich nur bis max. 2 Mann, ist aber weniger aufwendig.
Meist wurden bisher Rettungsraketen (engl. Escape Tower)
verwendet.

 

Schleudersitze haben sich dabei allerdings als nicht praktikabel erwiesen. Zunächst sind sie im Hinblick auf die Geschwindigkeit und die Einsatzhöhe limitiert (ein Einsatz ist also nur in den ersten sec nach dem Start möglich) und daneben kommt es auf die Brisanz der verwendeten Treibstoffe an. Bei LH2 / LO2 sind Schleudersitze zweifelhaft, da die Explosion meist so gewaltig ist, das Schleudersitze die Crew nicht schnell genug aus der Gefahrenzone bringen können. Obwohl Exposionen bei Flüssigkeitsraketen eher selten sind, meist muss der Träger gesprengt werden, weil im Triebwerksbereich versagt. Bisher sind Schleudersitze nur bei den ersten Flügen des Shuttle und bei Titan2 / Gemini eingesetzt wurden. Bei Gemini haben sie Sinn gemacht, die bei der Titan 2 verwendeten Treibstoffe sind nicht sonderlich brisant, sie verpuffen mehr, als das sie explodieren. Bei einer Fehlfunktion der Titan 2 hätte man die Kapsel auch ohne Rettungsrakete abtrennen können, ohne das sie durch eine Explosion der Trägers beschädigt worden wäre. Die Schleudersitze sollten hierbei nur die Zeit überbrücken, die der Träger noch nicht die nötige Geschwindigkeit zur Abtrennung hatte. Beim Shuttele waren sie eher zur Beruhigung der Nerven gedacht. Bei Challenger hätten die Schleudersitze der Columbia nicht geholfen, selbst eine Automatik hätte sie frühestens 1 sec vor der Explosion auslösen können. Das wäre zu wenig gewesen, um der Explosion und den Trümmern zu entgehen, von der Höhe (ca 15 km) und der Geschwindigkeit (ca Mach 2) einmal ganz abgesehen.

Egal was in Zukunft an bemannten System entwickelt wird, einzig eine Kapsel bietet einen brauchbaren Schutz für (fast) alle Flugphasen.

Ich bin sicher, das ich den Kliper einmal in einer schematischen Abbildung mit Rettungsrakete gesehen habe. Über diesen Punkt wurde also schon nachgedacht, scheinbar will man hier das bewährte Konzept (wie schon bei Sojus) fortsetzen.
Schleudersitze dürften da eher ungeeignet sein, da es sich ja um eine Crew von 6 Mann handelt. Die müßten im Havariefall alle mit der Kabine sicher zur Erde gelangen, entweder am Fallschirm oder auf einer Rollbahn (je nach Ausführung).

Eine Frage:
Die Abbildung zeigt einen sog. "launch vehicle adapter", an dem außen deutlich Triebwerksdüsen erkennbar sind.
Haben die eventuell eine Rettungsfunktion (Starthavarie) oder sind das Steuerdüsen für den Flug im Orbit?

Ob allerdings dieser Kliper eine Rettungsrakete (nach Art des Escape Tower) besitzt, kann man nur einer schematischen Abbildung einschließlich des Trägers entnehmen. Das hier gezeigte Bild bietet da leider keinen Anhaltspunkt.

Ob allerdings dieser Kliper eine Rettungsrakete (nach Art des Escape Tower) besitzt, kann man nur einer schematischen Abbildung einschließlich des Trägers entnehmen. Das hier gezeigte Bild bietet da leider keinen Anhaltspunkt.

Hallo chris,
danke für den herzlichen Empfang hier im Forum, folgendes Bild habe ich auf http://www.russianspaceweb.com/ gefunden. Die Trägerrakete wird dort als Soyuz 3 bezeichnet. Ich weiß nicht wie aktuell oder seriös die dortigen Angaben sind aber auch hier kann man keine Rettungsrakete erkennen. An die dritte Stufe schließt sich der "Rettungsring" ä - öm  launch vehicle adapter an.
Um die Verwirrung aber noch komplett zu machen findet sich hier http://www.russianspaceweb.com/kliper.html ein Querschnitt durch den Klipper auf dem dann doch eine Rettungsrakete zu sehen ist.

Sehr richtig!
Das ist ja das verwirrende bei KLIPER; mal mit Flügeln, mal als Liftingbody (also ohne),  mal mit Rettungsrakete- mal ohne,  mal mit ONEGA, ZENIT, neuerdings ANGARA...
Was soll`s, ich bau`darauf, daß die Leute einfach wissen was sie tun (hoffentlich!)

Moin,
 
wegen des Rettungssystem gibt es *ganz in unserer Nähe* einen hervorragenden Bericht.

Unser eigener Autor Gero Schmidt hat unter

http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/bemannt/Kliper.shtml

einen exakten Bericht über KLIPER verfasst, und darin auch das Rettungssystem beschrieben.

Ja, man sollte doch jeden Bericht im Raumfahrer.net lesen.

Jerry

Keine Panik. Die Retungsrackete ist eine erprobte Geschichte, und kann jede Zeit bentuzt werden. Aber man wiegt noch die Möglichkeit aus ob man das Retungssystem auch als eine Ministufe einsetzen kann. Dies soll am Schluss geschiehen, wo alle Stuffen aufgebraucht sind. Dann ist nähmlich das Escape Tower nicht mehr zu gebrauchen und wird bei den Sojusen heutzutage einfach weggeworfen.

Das Retungsring ist ein Versuch diese Verschwendung zu umgehen.

Und da es noch alles in der Entwicklung ist, ist es auch kein Problen jetzt viele Variante zu durhcgehen. Deren vor und nachteiel zu betrachten etc.

Diese ganze Veränderungen werde ich als sollche nicht bezeichnen, weil das was Sie da sehen zu einer Neuentsicklung gehöhrt. Sie kriegen es halt mit.

Warum die Stumflügel besser als keine sind, brauche ich glaube nicht zu erläutern

Zitat:
Keine Panik. Die Retungsrackete ist eine erprobte Geschichte, und kann jede Zeit bentuzt werden. Aber man wiegt noch die Möglichkeit aus ob man das Retungssystem auch als eine Ministufe einsetzen kann. Dies soll am Schluss geschiehen, wo alle Stuffen aufgebraucht sind. Dann ist nähmlich das Escape Tower nicht mehr zu gebrauchen und wird bei den Sojusen heutzutage einfach weggeworfen.


Ein Escape tower wird vor Erreichen des Orbits abgesprengt, ist also kein Bestandteil der eigentlichen
Nutzlast. Das ist richtig.
Diese "Ministufe" (oder "Rettungsring") geht jedoch mit in den Orbit, ist somit Bestandteil des Kliper.
Frage: Wieviel würde der dann insgesamt wiegen?  

Hallo zusammen,


Wenn Ihr euch die Bilder auf RussianSpaceWeb mal anschaut, dann werdet ihr feststellen das nur auf den aelteren Bildern vom Klipper der Adapter fuer den Escape Tower zu sehen ist! (die drei letzten auf der Seite)
Die Montage an der Spitze des Raumfahrzeugs war kein Problem fuer die Sojus, da an dieser Stelle keine wichtigen Elemente fuer den Wiedereintritt waren. Wenn allerdings der Klipper zurueck in die Erdatmosphaere kommt wird der Bereich, an dem der Escape Tower dockt, ebenfalls erhitzt und dann waere an diese kritischen Stelle eine Oeffnung im Hitzeschild mit direkter Verbidung zur tragenden Struktur. Meiner Ansicht nach ist das das groesste Problem dieser Konfiguration.
Ich bin auch nicht sicher, ob der Rettungsring wirklich zum abtrennen der letzten Stufe verwendet werden kann. Um den gesamten Klipper in jeder Flugphase abzusprengen benoetigt man einen kreaftigen Antrieb, der auch fuer mehrere Sekunden aufrecht erhalyen werden muss. (Man stelle sich vor die Rakete beschleunigt noch und man sprengt die Nutzlast linear zur Flugrichtung ab. Die noch beschleunigente Rakete, jetzt ploetzlich ohne Nutzlast, wuerde bei rein lineare gerichtetem Schub und nur kurzzeitiger Brenndauer der Nuztlast doch vermutlich genau diese treffen? (hab ich mir jetzt einfach so gedacht! kann mir da mal jemand sagen ob das stimmt?))
Ausgehend von diesem kraeftigen und lang anhaltendem Schub, wuerde ich doch eher bezweifeln das so etwas zur abtrennung der Oberstufe eingesetzt wird, zumahl es sich wohl um Feststoffraketen handelt.

Um die Nutzlast selbst wuerde ich mir keine Gedanken machen. Sowohl Angara als auch Zenit sollten genug Reserven haben um das zu schafen.

gruss,
Torsten

Jetzt rein spekulativ:

Ich hatte in dem Beispiel angenohmen gehabt, dass der Klipper mit vielfachen g-Beschleunigung mittels Retungsystems wegbewegt werden kann. Es ist dan ein Extremfall

Ich sehe an den Bildern 8-Retungsbooster an dem *Retungsring* (der Trägeradapter). Mann könnte doch auch die Kontroliert nach en ander zünden und so in Stuffen *nachklexen* was noch gefehlt hat...
Z.B wenn es bei den 8- Bosstern bleibt, kann mann sie in zwei Phasen jeweils 4 Bosster zünden und so die gesammte Brenndauer verdoppeln, obwohl beim Halben schub (was immer noch mehrer g's bedeutet). Doppelte Zeit, bei hlaber beschleunigung ist aber immer noch doppelte aktive Flügbahn. Oder mann startet die Nur Paarweise am Schluss, und hat so 4-fache aktive Strecke. Also noch etwas feinere Dosierung. Mit den Steuerdüsen des Klippers kann gesteuert werden.

es wird wahrscheinlich, keine feine Regulierung Möglich sein, aber dann hat der Klipper mehr Treibstoff in den eigenen Tanks zur Verfügung, und kann nur nachjustieren anstat selber Schub geben.  Jedes gramm ob Treibstoff oder anderes ist da oben viel wert.

Das war jetzt ein Gedankenspiel von mir.

Ein Rettungssystem muss gewährleisten, dass die Besatzungskabine so schnell wie möglich aus der Gefahrenzone kommt. Die Explosionswirkung bei einer Trägerrakete erfolgt größtenteils zur Seite, ein Teil geht aber auch nach oben.

Ziel eines Kliper-Rettungssystems ist sicherlich eine Beschleunigung relativ zur Trägerrakete von mindestens 10g (bei Sojus sind es 11-15g, je nach Abtrennzeitpunkt). Die acht ringförmig angebrachten Feststofftriebwerke können diese Leistung erbringen, wenn auch nur für wenige Sekunden. Bei den beiden bisherigen Sojus-Zwischenfällen dieser Art, bedeutete dies die Rettung. Ich schätze, dass ein entsprechendes Rettungssystem beim Kliper unter 500 kg ausmacht. Kliper wird ja nur etwa doppelt so viel wiegen wie die Sojus.

Wird das Rettungssystem nicht benötigt, so könnte man die Triebwerke vielleicht sogar für eine Bahnanhebung verwenden.

GG

Ich persönlich hätte ja geacht, dass diese kleinen Düsen eher zu Steuerung gedacht sind und man wenn das Antriebsmodul auch zur Rettung gebraucht...

@Speedator:
Feststofftriebwerke lassen sich praktisch nicht regeln. Für filigrane Steuermanöver sind sie deshalb ungeeignet. Für einfachen, puren, brutalen Schub sind sie aber gut.

@Chris:
So schnell wie möglich weg von der explodierenden Trägerrakete! Das ist der einzige Zweck. Bei 11g sind das nach der ersten Sekunde 54 Meter, nach der zweiten Sekunde 216 Meter, nach der dritten 486 usw. Das hat auch prima geklappt beim ersten Versuch von Sojus-T 10 im September 1983. Die beiden Kosmonauten hatten Nasenbluten, waren kurz ohnmächtig aber ansonsten unverletzt. Man hatte damals sogar für 5 Sekunden 17g! Die explodierende Trägerrakete hat derweil den gesamten Startkomplex zerlegt. Die Startrampe, von der aus Juri Gagarin ins All flog, gibt es seitdem nicht mehr.

GG

Also nochmal, du möchtest also den Leuten eine "Bahnanhebung" mit 10g zumuten? Ich sehe darin keinen Sinn.

Nein, das natürlich nicht. Die volle Dröhnung ist nur für den Notfall. Zur Bahnanhebung verwendet man immer nur zwei Treibsätze (symmetrisch gegenüber liegend), das macht dann allerdings auch noch etwa 3g. Ganz schön gepfeffert aber erträglich.

GG

Hatte nicht daran gedacht, dass das wohl Feststofftriebwerke sind.

@chirs: bei einer Bahnanhebung wirken dann ja keine 10g, da man sich dabei im Orbit befindet und  die ganze ISS mittransportiert. Im übrigen halte ich eine Bahnanhebung für unwahrscheinlich, da die Triebwerke dafür wohl auf der falschen (Andock-)Seite sitzten und es sich halt um nicht wirklich steuerbare Feststofftriebwerke handeln soll.

Also an eine Bahnanhebung der ISS hatte ich nicht gedacht. Ich dachte, man bringt den Kliper in eine 200-Kilometer-Bahn und kommt durch die Feststoffraketen dann auf eine höhere Bahn.

Der Kliper wird in der Regel nicht am Heck der Station andocken. Diese Stelle ist für eine Bahnanhebung der Station aber sicher die günstigste.

Vor allem aber muss der Adapterring weg, sonst liegt das Kopplungsaggregat ja gar nicht frei. Bums! ;-)

GG

Das hieße ja dann, eine irre Beschleunigung (10g) für wenige Sekunden! Was soll das?

Ist doch ganz klar: Je schneller die Kapsel vom Träger weggebracht wird, desto besser. Und dabei tritt nun mal eine hohe Belastung auf.

MR:
Das ist natürlich richtig, aber GG hatte angedeutet, er wolle die Triebwerke auch zur Bahnanhebung nutzen!

@GG: Das meinte ich doch, dass es für ISS nciht geeignet ist. Und wenn es für die eigene Anhebung gedacht ist, dann wohl primär dafür und alternativ als Rettungssystem und nicht umgekehrt.

MR:
Das ist natürlich richtig, aber GG hatte angedeutet, er wolle die Triebwerke auch zur Bahnanhebung nutzen!

Sorry, hatte die nachfolgenden Beiträge nicht gelesen, und gedacht, es ginge nur um die Belastung beim Abtrennen vom Träger.

Allerdings halte ich das Nutzen der Raketen zur Bahnanhebung für nicht Sinnvoll. Rettungsraketen brennen prinzipbedingt nicht lange, erzeugen aber vergleichsweise viel Schub. Die Belastung auf die Konstruktion dürfte zu groß sein, es könnte im Extremfall sogar dazu führen, das die Station auseinander bricht. Feststoffraketen lassen sich nicht wie Flüssigtriebwerke langsam hochfahren, sondern sind bei ihrer Zündung sofort voll da.

Hey,

Ich dachte immer das der Ring der die Rettungraketen traegt kurz nach der Abtrennung abgekoppelt wird.
Ausserdem sehen die Plaene so aus als wuerde Klipper mit dem Heck (genauer mit dem Habitation Module) an die ISS docken.

So ist es. Ich frage mich überhaupt, warum dieser Adapterring mit den Feststoffraketen überhaupt in den Orbit mitgeschleppt werden soll. Wenn keine Starthavarie auftritt - dann weg damit, sobald das Fahrzeug eine entsprechende Höhe erreicht hat. ( macht man ja beim Escape Tower genau so).