최신 발사체에 헬륨은 어떤 방식으로 사용됩니까?
헬륨은 상당히 희귀 한 물질이며 대기 중에 남아 있지 않습니다.
최신 발사 시스템에서 헬륨의 용도를 알고 싶습니다.
대부분의 발사체는 헬륨을 여러 가지 방식으로 사용합니까, 아니면 거의 한 번만 사용합니까?
답변
헬륨은 가압 및 퍼지 가스로 사용됩니다. 더 이상 "현대적인"발사 시스템은 아니지만 우주 왕복선은 다양한 시스템에 압력을 가하기 위해 헬륨을 광범위하게 사용했으며 아마도 그 예가 될 수 있습니다.
- 외부 탱크 액체 산소 및 액체 수소 탱크의 사전 가압 가압 (각 탱크에 대해 He의 약 100lbm)
대기 작업 중에 액체 산소 및 액체 수소 탱크는 열 및 대기압 변화로 인해 발생할 수있는 구조적 손상을 방지하기 위해 적재 및 발사 전에 공칭 양압을 유지하기 위해 기체 헬륨으로 가압됩니다. 발사 약 3 분 전에 탱크는 지상 시설에서 파이프로 연결된 헬륨으로 이륙 할 때까지 가압됩니다.
- 암모니아 보일러 냉각 시스템 용 암모니아 탱크는 헬륨으로 가압되었습니다.
방광은 NH3를 헬륨 (He) 가압 제에서 분리하지 않습니다. NH3 컨트롤러가 0g에있는 동안 수동으로 활성화 (SEC / ON)되면 He 압력이 누출되어 해당 시스템을 사용할 수 없게 될 수 있습니다.
논의 할 나머지 시스템에 대한 헬륨 탱크 위치는 셔틀 운영 데이터 북 (SODB)의이 도면에서 연한 녹색으로 표시됩니다.
- 주 추진 시스템에는 공압 밸브를 작동하고 시스템을 퍼지하는 데 사용되는 중요한 헬륨 시스템이 있습니다. 그것은 3 개의 17.3 ft ^ 3 탱크와 7 개의 4.7 ft ^ 3 탱크를 가지고 있었는데이 탱크는 ~ 4000 psi 사전 발사까지 가압되었습니다. (시스템의 경우 He의 약 225lbm)
- OMS (Orbital Maneuvering System)는 추진제 탱크가 헬륨으로 가압 된 2 개의 6000 lbf 엔진으로 구성된 압력 공급 시스템이었습니다. 2 개의 OMS 포드 각각에 전용 OMS 헬륨 탱크가 있습니다. (He 총 80lbm 정도)
- 반응 제어 시스템 (RCS)은 추진제 탱크가 헬륨으로 가압 된 자세 제어 제트의 압력 공급 시스템이었습니다. 총 6 개의 탱크에 대해 RCS 시스템 당 2 개의 헬륨 탱크가있었습니다.
출처 :
- 셔틀 승무원 운영 매뉴얼 다양한 pp.
- 우주 왕복선 뉴스 참조 페이지 2-40
- 환경 관리 및 생명 유지 시스템 교육 매뉴얼
- 질량 값 : 개인 메모
- SODB : 이전 KSC 셔틀 히스토리 페이지 의이 디렉토리 에 묻혀 있습니다.
극저온 수소 탱크를 사용하는 로켓이 있다면 헬륨이 필요합니다.
액체 수소는 공기, 산소 또는 질소와 혼합되어서는 안됩니다. 산소와의 혼합물은 폭발성이 있으므로 보안을 위해 피해야합니다. 질소 가스는 수소의 온도에서 액화되고 심지어 동결됩니다. 아르곤과 같은 다른 고귀한 가스는 액체 헬륨의 온도에서도 액화되고 응고됩니다. 따라서 헬륨에 대한 대안은 없습니다.
제조 공기로 채워진 수소 탱크는 수소를 채우기 전에 준비가 필요합니다. 따라서 공기를 제거하려면 헬륨이 필요합니다. 먼저 공기를 제거 할 수 없으며 진공으로 인해 탱크가 파괴됩니다. 따라서 모든 공기를 제거하려면 탱크 부피보다 훨씬 더 많은 기체 헬륨이 필요합니다.
이론적으로는 먼저 질소를 사용하여 탱크의 공기를 정화 할 수 있습니다. 산소가 남아 있지 않으면 질소가 수소에 의해 제거 될 수 있습니다. 남아있는 질소가 없을 때 액체 수소가 적재 될 수 있습니다. 질소와 혼합 된 모든 수소는 발사대에서 어느 정도 떨어진 곳에서 플레어되어야합니다.
헬륨도 가압에 사용되는 경우 거의 빈 탱크의 탱크 압력을 유지하려면 너무 많은 헬륨이 필요합니다. 다시 탱크 부피가 여러 번 필요합니다 (주변 압력에서 부피).
가압을 위해 수소를 액화시키는 열교환 기는 탱크 가압을 위해 헬륨을 피할 수 있습니다. 그러나 충전하기 전에 기체 수소를 사용하여 공기를 정화하는 것은 매우 위험합니다.