深宇宙ミッションでRCSスラスターとメインエンジンの両方の燃料を保持するために同じタンクを使用できないのはなぜですか?
基本的に、メインエンジンの燃料とRCSスラスターの燃料を貯蔵するために異なるタンクを設計する理由を知りたいだけです。メインエンジンとRCSスラスターの両方に同じ燃料を使用している場合(たとえば、N2O4 / MMH)、両方の燃料を保持するための単一のタンクを設計することは構造的に実現可能ではありません。
回答
RCSとメインタンケージを分離する理由の1つは、アレージの問題です。エンジン入口への良好な流れを維持するには、残りの推進剤をタンク内の加圧ガスから分離し、推進剤がタンクの正しい端にあることを確認する必要があります。
この関連する質問への回答で説明されているように、これは通常、加圧剤と推進剤の間の柔軟なダイヤフラム、またはウィッキングシステムのいずれかを使用して行われます。タンケージのごく一部でこのような手法を使用してRCSスラスターを発射(つまり「アレージバーン」を実行)し、RCSスラスターからの加速を使用して推進剤をメインタンケージに固定する方が簡単で効率的です。
ほとんどの深宇宙船は、これらの賢明な理由から、実際には単一の 推進剤 システムを使用しています。
より高い推力の必要性がある、または極低温推進剤が可能になるクラフトの場合、長い貯蔵寿命のモノまたはバイ推進剤とより短い寿命のタイプとの性能の違いは、より複雑なシステムを正当化し始めます(例:固体、水素/酸素およびヒドラジン/四酸化二窒素のスペースシャトル混合) )。いくつかのサンプル番号については、ジョン・クラークによる本Ignitionを参照してください。これは、単一の完全な推進剤システムの欠如を詳細に説明しています。
推進剤はリストされているいくつかの問題に悩まされ、航空機の設計は最悪の組み合わせを受け入れる必要があります。
低性能
飛行中に凍結する(基本的なヒドラジン)
飛行中に蒸発する(酸素/水素)
物理的に大きなタンクを必要とする低密度(水素)
貯蔵タンクと備品を溶解します(フッ素)
取り扱い中または事故中の有毒(それらのほとんど)
高価(ホウ素/いくつかのエキゾチックな炭化水素)
貯蔵中の分解(硝酸、過酸化物)
汚染/取り扱いに敏感(ほとんどのモノ推進剤)
再起動が難しい(非高血糖の組み合わせ)
OPが「なぜできないのか...」と尋ねる場合、それは「これは今のところ起こらない」という最初の仮定を示しています。この質問に対する他の回答は、RCSと主な並進推力に対して別々の推進システムが存在する可能性がある正当な理由を示唆していますが、それは決して一般的な規則ではなく、典型的でさえありません。
異なる軸での並進のあらゆる種類のニーズがあり、反応速度が遅くて速い、少なくとも7トンまでの衛星の場合、すべての衛星機能に単一の推進システムを使用するのが非常に一般的です。
この設計上の選択を示す衛星の主なクラスは静止通信衛星であり、これらは主な展開操作、主な展開をサポートするRCS、南北および東西のステーション維持(つまり低推力変換)およびさまざまな姿勢関連機能を実行します。荷降ろしと緊急の太陽の再取得はすべて、より小さなスラスターを使用します。
推進剤/ガス分離の通常の選択は、RCSスラスター(たとえば10N)とメイン展開エンジン(たとえば500N)を一緒に供給することができるタンク内の表面張力ベースの推進剤管理装置です。
このアプローチが使用されない理由は、衛星の質量/メインスラスターと小さなスラスターのサイズが表面張力の解決がより難しいような場合ですが、はるかに大きなエンジンを正当化するのは難しいと思います(たとえば2kN)そもそも数トンの惑星間プローブの場合。
最近の惑星間探査機(頭のてっぺんから離れたジュノ)の多くもこれ(500Nメインエンジン)を使用しています。