Frage:
Haben die Challenger-SRBs aufgrund des Designs für die Wiederverwendung versagt?
tau
2016-07-20 02:26:06 UTC
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Alles, was ich über die Challenger-Tragödie weiß, war, dass einige O-Ringe in den wiederverwendbaren Feststoffraketen-Boostern (SRBs) aufgrund der niedrigen Temperaturen an diesem Tag versagten. Ich bin gespannt, ob ein solcher Unfall passiert wäre, wenn die SRBs nicht wiederverwendbar gewesen wären.

Zum Beispiel könnte die Kupplung, bei der die O-Ringe verwendet wurden, fest oder auf andere Weise abgedichtet sein wenn die SRBs nicht zum Abrufen und Wiederverwenden bestimmt waren. Oder vielleicht waren einige andere spezifische Implementierungsdetails der SRBs oder der SRBs von Natur aus nicht ideal, aber das Ziel der Wiederverwendbarkeit hat dies übertroffen.

AFAIK die SRBs mussten in Segmenten hergestellt werden, also die O-Ringe zwischen jedem Stück.
Ein sicherer Weg zu einem sicheren Flug wäre gefunden worden in: 1) einem flexibleren Zeitplan (der Lehrer hätte in leere Klassenzimmer gesendet, wenn er sich verspätet hätte). ** Oder ** 2) NASA-Mitarbeiter setzen die Ingenieure, die sie hergestellt haben, nicht unter Druck, um eine Genehmigung für das Fliegen zu erhalten. - Trotzdem '20 / 20 im Nachhinein '& all das ..
Das Implementierungsdetail des SRB, das von Natur aus eine schlechte Idee war, bestand darin, es außerhalb des Staates aufzubauen (dh nicht in Florida) und sie daher zu verpflichten, es in Florida zusammenzukleben (dh Schwachstellen).
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@JerardPuckett: Sie könnten noch in Segmenten hergestellt und dann zusammengeschweißt worden sein, bevor sie mit Treibmittel gefüllt wurden.
Die "O" -Ringe waren Teil einer "Feldverbindung" - wo Segmente bei der Endmontage zusammenkamen. Die Booster sind ziemlich groß und konnten daher praktisch nicht vollständig zum Startort geliefert werden. Sie wurden in Abschnitten mit einer Größe transportiert, die für den Transport besser handhabbar war, und am Startort (VAB) - daher die Feldverbindungen - einer Endmontage unterzogen.
Drei antworten:
SF.
2016-07-20 03:46:13 UTC
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Die O-Ringe und die Temperatur waren nur die letzten in der langen Kette von Fehlern, und das hatte wenig bis gar nichts mit Wiederverwendbarkeit zu tun.

Der Aufbau der SRBs würde nicht viel anders sein ohne Rückverwendbarkeit im Auge. In der Tat sollen in SLS SRBs mit sehr ähnlichem Design verwendet werden, und sie sollen nicht wiederverwendbar sein.

Der wichtigste Faktor für die Katastrophe war das Missverständnis, wie die O-Ringe gedacht waren Funktion.

Die Segmente der SRBs waren eine Folge des technologischen Prozesses; Die Booster waren auf diese Weise Hersteller, unabhängig von den Wiederverwendbarkeitsanforderungen. Die Segmente würden mit Dichtungen verbunden, die aus den O-Ringen und dem ablativen Kitt bestehen. Der Kitt würde als Dichtungsmittel wirken, das den Druck einhält, das Entweichen der Flammen verhindert und die O-Ringe von den Flammen thermisch isoliert. Die O-Ringe sollten verhindern, dass der Kitt durch den extremen Verbrennungsdruck herausgedrückt wird. Sie sollten niemals mit Flammen in Kontakt kommen und sie davon abhalten, zu entkommen.

Der Kitt schien nicht effizient genug zu sein - alles würde während der SRB-Verbrennung wegbrennen. Dann würden die O-Ringe - die keinen Flammen standhalten sollen - ihnen immer noch so stark standhalten, dass weniger als die Hälfte von ihnen durchbrennen würde. Und diese Tatsache - das Missverständnis der Tatsache, dass der Kitt vollständig durchgebrannt war, war bereits ein kritischer Fehler und die Behandlung des Ablationsgrades der O-Ringe als Hinweis auf die Leistung der Dichtung - ermöglichte die weitere Verwendung des fehlerhaften Designs.

Die O-Ringe, die niemals als Flammenblocker gedacht sind, nicht für eine solche Rolle getestet oder vorbereitet wurden, würden innerhalb der Spezifikationen für ihre vorgesehene Aufgabe und völlig außerhalb der Spezifikationen für die Aufgabe arbeiten, für die sie nicht bestimmt waren. Es war reines Pech, dass sie überhaupt als Flammenblocker auftraten, und bei wechselnden Wetterbedingungen änderte sich natürlich ihr Verhalten als Flammenblocker - niemand hat sie jemals dazu gebracht, dies nicht zu tun!

Tatsächlich war die Wiederverwendbarkeit - und insbesondere die Wiederherstellung der Booster - ein Faktor, der die Katastrophe hätte verhindern können: Andernfalls könnten die Schäden an den O-Ringen unbemerkt bleiben. Da die Booster wiederherstellbar waren, wurde der Schaden bemerkt, analysiert und wenn die richtige Schlussfolgerung gezogen wurde, würde dies zu einer Neugestaltung und Behebung des Fehlers führen, z. Ersetzen Sie den Kitt durch einen, der langsamer ablatiert.

Leider wurde das Problem - trotzdem - ignoriert und der Schaden als "innerhalb der Norm" akzeptiert.

Letztendlich ist die Schlussfolgerung also ziemlich entgegengesetzt zu der, die Sie impliziert haben : Wiederverwendbarkeit verhindert eher Katastrophen als fördert sie; Es ermöglicht das Erkennen und Analysieren von Problemen, die bei nicht wiederherstellbaren Raketen auftreten und übersehen werden, bis sich ändernde äußere Bedingungen zu einer Katastrophe führen. Es bedarf lediglich eines gründlichen Einblicks in die beabsichtigte Funktionsweise der Rakete, um aus den Beobachtungen die richtigen Schlussfolgerungen ziehen zu können. Ohne Wiederverwendbarkeit fehlen uns möglicherweise die Beobachtungen, aus denen wir Schlussfolgerungen ziehen können.

Vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Obwohl ich skeptisch bin, dass die Wiederverwendbarkeit die treibende Kraft bei der Suche nach Fehlern im Allgemeinen ist, haben Sie vielleicht Recht mit einer ausreichend komplizierten Technik mit hohem Einsatz wie Raketentechnik.
@tau: Wiederverwendbarkeit ist die * sekundäre * treibende Kraft. Die * primäre * Kraft ist ** Testen **. Diese Dinge sollten bereits vor dem ersten Start in der Bodentestphase erkannt und gemildert worden sein. Dennoch kann nicht alles am Boden getestet werden, nicht alle Bedingungen können simuliert werden und nicht alle Probleme sind wiederholbar genug, damit Tests sie aufdecken können.
Wow, ändert meine Sicht auf die Tragödie. Ich habe es mir immer als Reagan vorgestellt, der schuld war, als die NASA seinen Befehl befolgte, nicht zu schrubben. https://www.reddit.com/r/AskReddit/comments/4cpkjy/which_publicity_stunt_backfired_the_worst/d1kz6ub?context=3 Scheint nun, dass er die Schuld auf sich genommen hat, die NASA nicht schlecht aussehen zu lassen.
Der Druck, absolut zu starten, war ein Faktor bei der Challenger-Katastrophe. Die Ingenieure von Thiokol waren der Meinung, dass der Start unsicher sei, und wurden vom Management außer Kraft gesetzt. Ich beschuldige Reagan nicht; Ich beschuldige die Leute, die Reagan nicht "nein" gesagt haben.
@RussellBorogove: Das war wieder einer der letzten Nägel am Sarg. Das Problem war lange bekannt, möglicherweise Jahre. Die Startentscheidung auf das Wetter zu stützen, ist vergleichbar mit einem Flugzeug, dessen Flügel mit Kaugummi am Rumpf festgeklebt sind, und der Entscheidung, ob der Flug heute abgesagt werden soll, weil das Sonnenlicht den Kaugummi erweichen kann. Und nach der Katastrophe wurde analysiert, warum der Kaugummi versagte, anstatt zu fragen, warum die Flügel nicht strukturell mit dem Flugzeugrahmen verschweißt waren.
Man muss wirklich verstehen, dass die Verantwortlichen mehr als alles andere starten wollten. Sie würden die Empfehlungen ihres technischen Personals ständig ignorieren, um einen Zeitplan einzuhalten. Das "O-Ring-Problem" war jahrelang bekannt und wurde als nicht wichtig genug angesehen, um eine Überarbeitung zu bezahlen. "Meh das letzte Mal, als es nicht explodierte, also sollte es diesmal gut sein, warum muss ich Millionen für eine Waschmaschine berappen, nur für den Fall. Start! Start! Start!" Dieser Fehler war eine direkte Folge eines Systemfehlers bei der NASA (und anderen). Das kalte Wetter spielte eine Rolle, aber es war ein kleines bisschen
@coteyr: Ja, die * Erbsünde * war die Organisationskultur der NASA. Das war es, was diese Fehlinterpretation fortbestehen ließ - es gab Leute, die erkannten, dass dies ein kritischer Fehler ist, aber sie konnten einfach nicht zum Management "durchkommen", das völlig davon überzeugt war, dass 50% der O-Ringe 2x Sicherheitsfaktor bedeuteten (während * jeder * O-Ring-Schaden tatsächlich keinen Sicherheitsfaktor bedeutet.)
Und leider wurde die Lektion von den für Columbia zuständigen Direktoren und Managern 2003 nicht gelernt, obwohl die Rogers-Kommission ausdrücklich darauf hingewiesen hat, dass dies ein organisatorisches und kulturelles Problem ist. Zitat aus [Wayne Hales Blog] (https: // waynehale). wordpress.com/2013/01/31/after-ten-years-enduring-lessons/): "In all den Jahren hatte ich die falsche Lektion über den Verlust von Challenger gelernt. Die Erklärung des Soundbits hat mich in Unwissenheit gehalten. Sie wissen, dass ein Schurkenmanager für venale Motive die Bedenken guter Ingenieure unterdrückte und wahr war, als sie versuchten, den Start zu stoppen. "
Nicht alle waren sich einig, dass die Raketen flugbereit waren. Siehe zum Beispiel http://www.nasa.gov/centers/langley/news/researchernews/rn_Colloquium1012.html
Kommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht. Diese Konversation wurde [in den Chat verschoben] (http://chat.stackexchange.com/rooms/42849/discussion-on-answer-by-sf-did-the-challenger-srbs-fail-due-to-design- zur Wiederverwendung).
@tau Um die Booster wiederzuverwenden, mussten sie zerlegt, gründlich gereinigt, inspiziert und anderweitig renoviert werden. SF. sagt, dass während dieses Prozesses die O-Ring-Fehler entdeckt wurden. Dieser glückliche Unfall war eine einmalige Gelegenheit, ein Problem zu beheben, das Design und Tests übersehen hatten. Eine nicht wiederverwendbare Baugruppe hätte der NASA nicht die zweite Chance gegeben, den Fehler zu entdecken.
Ich erinnere mich, dass viel damit zu tun hatte, dass die Booster-Segmente bei der Paarung nicht rund waren. Dieser unrunde Zustand kann mit ihrer Wiederverwendung zusammenhängen oder auch nicht, aber das Protokoll für den Umgang mit unrunden Segmenten war sehr verdächtig, da die Segmente im Grunde genommen in Form gebracht und dann schnell zusammengeklemmt wurden - fast ein Prozess Entwickelt, um eine schlechte Fugendichtung zu erzielen.
@Dan: Ich weiß nichts darüber. Es könnte ein Faktor gewesen sein, obwohl bei Strukturen dieser Größe solche Probleme zwangsläufig auftreten, obwohl die Wiederverwendung sie verschlimmern kann. Unabhängig davon sah das Design eine dicke Schicht des Kitts vor, um alle Versiegelungs-, Fehlausrichtungs-, Wärme-, Wetter- und andere derartige Probleme zu lösen. Die O-Ringe waren völlig ausreichend, um den Kitt festzuhalten, unabhängig von Fehlausrichtungen oder schlechten Dichtungen. Es war die Kittzusammensetzung, die alles wegbrennen ließ (nicht "gelegentlich", nicht "an Orten" - ALL), was dazu führte, dass Versiegelungsprobleme sogar ins Bild kamen.
@SF. - IIRC, sie hatten eine Art Halskragen für das Ding, mit dem es in Form gebracht werden konnte. Aber die Regeln besagten, dass sie es niemals mehr als X-Betrag biegen sollten. Normalerweise würde man diese Regeln so interpretieren, dass eine Abweichung von mehr als X ein defektes Teil anzeigt, aber sie meinten, sie sollten es so weit biegen, und wenn die Teile immer noch nicht ausgerichtet sind, zwingen Sie sie einfach zusammen. Es war ein sehr verdächtiges Verfahren.
@Dan: nicht der erste und nicht der letzte. Der allgemeine Ansatz lautete: "Wenn wir es nicht in Sicherheitsspezifikationen einpassen können, müssen die Spezifikationen geändert werden."
@Dan, nach dem auch hier gefragt wird: https://space.stackexchange.com/questions/39163/did-feynman-cite-a-fallacy-about-only-circles-having-the-same-width-in-all- direc
@DaveInCaz - Ja, es scheint, dass es mehrere Komplikationen gab, die alle mit schlechtem Design und schlechten Richtlinien zu tun hatten.
Organic Marble
2016-07-20 05:14:54 UTC
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Nicht Wiederverwendbarkeit an sich, sondern Design und Politik. Der Konkurrent beim Bau der SRBs für das Shuttle-Programm war Aerojet, und ihr Design war monolithisch. Mit anderen Worten, keine Segmente. Aerojet wurde tatsächlich als Gewinner ausgewählt, aber der NASA-Administrator Fletcher hat dies außer Kraft gesetzt und Morton Thiokol übergeben. Aerojet hatte bereits eine beeindruckende Testanlage in Florida gebaut.

Fletcher stammte übrigens aus Utah.

Es wird nie bekannt sein, ob Aerojet's Das Booster-Design hätte ebenfalls fatale Mängel gehabt, aber es hätte nicht den eigentlichen Fehler gehabt, der Challenger und die Crew zum Scheitern verurteilt hat.

Quellen

Texas Space Grant Consortium (Beschreibt Fletchers Umsturz der Auftragsvergabe und die anschließende Kontroverse)

philly.com (Beschreibt, wie das Aerojet-Design monolithisch und vermutlich sicherer war)

Zusätzlich zu dem, was Organic Marble über die Aerojet-Politik sagte, spielte eine andere Rolle eine Rolle - ein saftiges Stück Schweinefleisch wie dieses musste so vielen mächtigen Vertretern wie möglich ausgehändigt werden. Praktische Überlegungen wie der Transport der Booster waren dabei zweitrangig. Der Morton Thiokol Booster ** musste ** in Segmenten sein, da es keine Möglichkeit gab, einen ganzen SRB von ihrer Fabrik zum Kap zu transportieren.
Die Aerojet-Booster wären per Lastkahn zum Kap transportiert worden.
Demnach: http://www.oldrocketforum.com/printthread.php?t=5656&pp=40 Der Aerojet-Booster zeigte während der Tests ernsthafte Probleme, die auf das variablere Klima in Florida zurückzuführen waren, während Morton Thiokol in Utah mehr Leistung bringen konnte gleichmäßiges Gießen des Treibmittels.
@MichaelBorgwardt Ich glaube, das war der 260-Zoll-Motor, der als Ersatz für den Saturn in der ersten Stufe gedacht war. Der letzte Test einer Subskalenversion hatte einen schwerwiegenden Fehler. Ich glaube nicht, dass sie mit Shuttle-Motoren sehr weit gekommen sind. Aber es ist lange her.
David Hammen
2016-07-20 06:21:58 UTC
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Technisch gesehen waren es die O-Ringe, aber das war nicht die Grundursache. Die Hauptursache war eine schlechte Kultur bei der NASA. Die technische Lösung war einfach: Starten Sie nicht an diesem kalten Tag. In Florida müssen Sie sogar Ende Januar nur ein oder zwei Tage warten, und die Temperaturen werden wieder mild sein. Technisch versierte Leute kannten das O-Ring-Problem bei kaltem Wetter gut. Sie versuchten, diese Bedenken zu eskalieren, wurden jedoch vollständig zurückgewiesen. Die NASA hatte einen Zeitplan für ein Treffen.

Die schlechte Kultur bei der NASA war auch für das Apollo 1-Feuer verantwortlich, das Columbia Katastrophe (zwei Referenzen), Hubbles durcheinandergebrachte Optik und viele kleinere Probleme.

Kaltes Wetter zu vermeiden war keine vollständige Lösung. Wie in der Antwort von SF erwähnt, sollten die O-Ringe überhaupt nicht direkt der Verbrennung ausgesetzt gewesen sein (und waren es nach der gemeinsamen Neugestaltung nicht).
@RussellBorogove Der Punkt ist jedoch, dass die Katastrophe nicht das Ergebnis eines einzelnen Problems war, sondern eine Reihe von Problemen und Fehlern, die jeweils zum Endergebnis beitrugen. Ingenieurprojekte haben immer Designprobleme, die gelöst werden müssen - jedoch enden nicht alle in einer Katastrophe. Kulturelle, politische und Managementprobleme waren hier gleichermaßen schuld - der O-Ring war sicherlich der * Punkt des Scheiterns *, aber es ist verrückt zu sagen, dass der O-Ring allein die * Ursache * der Katastrophe war. Viele andere Dinge mussten schief gehen, um überhaupt an diesen Punkt zu gelangen.


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