Mengapa kita tidak bisa menggunakan tangki yang sama untuk menampung bahan bakar baik untuk RCS Thrusters dan mesin utama untuk misi luar angkasa?
Pada dasarnya, saya hanya ingin tahu mengapa kami merancang tangki yang berbeda untuk menyimpan bahan bakar mesin utama dan bahan bakar pendorong RCS. Jika kita menggunakan bahan bakar yang sama untuk mesin utama dan pendorong RCS (misalnya N2O4 / MMH) maka tidak akan layak secara struktural untuk merancang tangki tunggal untuk menampung kedua bahan bakar.
Jawaban
Salah satu alasan untuk memisahkan RCS dan tangki utama adalah masalah ullage ; untuk menjaga aliran yang baik ke inlet mesin, Anda perlu memisahkan propelan yang tersisa dari gas penekan di tangki dan memastikan propelan berada di ujung tangki yang benar.
Seperti yang dijelaskan dalam jawaban untuk pertanyaan terkait ini , ini biasanya dilakukan dengan diafragma fleksibel antara pressurant dan propelan, atau sistem wicking. Lebih mudah dan lebih efisien untuk menggunakan teknik seperti itu pada sebagian kecil tangki untuk memungkinkan pendorong RCS menembak (yaitu melakukan "pembakaran ullage") dan kemudian menggunakan percepatan dari pendorong RCS untuk mengendapkan propelan di tangki utama.
Sebagian besar pesawat luar angkasa sebenarnya menggunakan sistem propelan tunggal untuk alasan yang masuk akal ini.
Untuk pesawat yang memiliki kebutuhan daya dorong lebih tinggi atau di mana propelan kriogenik menjadi mungkin, perbedaan kinerja antara propelan mono atau bi yang tahan lama dan jenis masa pakai yang lebih pendek mulai mendukung sistem yang lebih kompleks (contoh campuran padatan pesawat ulang-alik, Hidrogen / Oksigen dan hidrazin / Nitrogen Tetroksida ). Untuk beberapa contoh nomor lihat atau buku Ignition oleh John Clark yang membahas tentang kurangnya satu sistem propelan yang sempurna secara panjang lebar.
Propelan akan mengalami beberapa masalah yang terdaftar, dan desain kerajinan harus menerima kombinasi yang paling tidak terburuk:
Performa rendah
Membeku selama penerbangan (Hydrazine dasar)
menguap selama penerbangan (Oksigen / Hidrogen)
Kepadatan rendah membutuhkan tangki yang secara fisik lebih besar (Hidrogen)
Melarutkan tangki dan perlengkapan penyimpanan (Fluor)
Beracun selama penanganan atau kecelakaan (kebanyakan)
Mahal (Boron / beberapa hidrokarbon eksotis)
Terurai dalam penyimpanan (Asam nitrat, peroksida)
Peka terhadap kontaminasi / penanganan (kebanyakan propelan tunggal)
Sulit untuk memulai kembali (kombinasi non hiperogolik)
Di mana OP bertanya "mengapa kita tidak bisa ..." itu menunjukkan asumsi awal bahwa "ini tidak terjadi sejauh ini". Sementara jawaban lain untuk pertanyaan ini telah menyarankan alasan yang valid mengapa mungkin ada sistem propulsi terpisah untuk RCS vs gaya dorong translasi utama, itu sama sekali bukan aturan umum, atau bahkan tipikal.
Untuk satelit hingga setidaknya 7 ton dengan semua jenis kebutuhan terjemahan dalam sumbu yang berbeda dan laju reaksi yang lambat dan cepat, biasanya menggunakan sistem propulsi tunggal untuk semua fungsi satelit.
Kelas utama satelit yang menunjukkan pilihan desain ini adalah satelit komunikasi geostasioner dan ini menjalani manuver penyebaran utama, RCS untuk mendukung penyebaran utama, menjaga stasiun Utara-Selatan dan Timur-Barat (yaitu terjemahan dorong rendah) dan berbagai fungsi terkait sikap, off-loading dan akuisisi matahari darurat semua menggunakan pendorong yang lebih kecil.
Pilihan umum propelan / pemisahan gas adalah perangkat manajemen propelan berbasis tegangan permukaan di dalam tangki yang mampu memasok pendorong RCS (katakanlah 10N) dan mesin penyebaran utama (katakanlah 500N) secara bersamaan.
Alasan mengapa pendekatan ini tidak dapat digunakan adalah di mana massa satelit / ukuran pendorong utama vs. pendorong kecil sedemikian rupa sehingga solusi tegangan permukaan lebih sulit, meskipun saya menduga akan sulit untuk membenarkan mesin yang jauh lebih besar (katakanlah 2kN) untuk probe antarplanet beberapa ton di tempat pertama.
Banyak probe antarplanet baru-baru ini (Juno di luar kepala saya) telah menggunakan ini (mesin utama 500N) juga.