Space Shuttle Solid Rocket Booster

Štartovacie stupne a ich motory vyvinula a vyrába firma Thiokol (teraz Morton Thiokol, súčasť koncernu Alliant Techsystems, Inc.), Brigham City, Utah (USA). Prvé návrhy konštrukcie raketoplánu počítali s družicovým a štartovacím stupňom. Z finančných dôvodov však bol tento návrh zmenený a štartovací stupeň nahradili dva motory na tuhé pohonné látky. Technické požiadavky na realizáciu SRB napísalo v roku 1973 Marshallove výskumné stredisko National Aeronautics and Space AdministrationNASA. Z ekonomických dôvodov bolo potrebné, aby sa motor dal niekoľkonásobne použiť. Z tohoto dôvodu bolo rozhodnuté, že po oddelení motorov od ET a ukončení ich funkcie budú motory pristávať za pomoci padákov na morskú hladinu, aby mohli byť vytiahnuté a pripravované na nové použitie. Každý motor mal mať zaručene desaťnásobnú použiteľnosť.

Jednotlivé segmenty spaľovacej komory sa odlievali z oceľozliatiny D6AC. Po odliatí sa valcovali a tepelne spracovali, aby sa dosiahli požadované vlastnosti.

Každý zo štartovacích stupňov SRB (Solid Rocket Booster) má dĺžku 45,46 m, priemer 3,8 m a vzletovú hmotnosť 590 ton (prázdna hmotnosť 87 ton). Pôvodný návrh obmedzoval priemer motora na 3,66 metra.

Motor SRB z väčšej časti tvorí raketový motor SRM (Solid Rocket Motor) spaľujúci tuhé pohonné látky (zmes tvorenú 12,04 % polybutadienakrylátu, 16,00 % práškového hliníka a 69,6 % chloristanu amónneho; ďalej potom 0,40 % oxidu železitého ako katalyzátora a 1,96 % epoxidového vytvrdzovača). Po zážihu už nebolo možné horenie tohto paliva zastaviť. Ťah motora bol ovládateľný vďaka tvaru zrna pohonnej látky, ktorý zaisťoval maximálny ťah pri štarte. V čase približne T+50 sekúnd sa ťah znižoval asi o tretinu, aby nedošlo k preťaženiu lode vyššiemu ako 3 g v čase maximálneho aerodynamického namáhania. Potom začal ťah opäť stúpať. Pohonná hmota mohla horieť pri vonkajšej teplote medzi 4 – 32 °C, s optimom pri 15,5 °C. Prázdna hmotnosť SRM je 67,5 tony.

Stavebne sa motory skladajú z piatich segmentov, ktoré boli zostavované dohromady v raketovej montážnej hale Vehicle Assembly Building. Medzi segmentmi sú tesniace krúžky. Pôvodne boli používané dva tesniace krúžky, po havárii Challengera (pozri nižšie) sa začali používať tri, pretože práve netesnosť týchto krúžkov spôsobila haváriu. Horný segment obsahoval iniciačnú a zážihovú zložku, k spodnému je pripojená vychyľovateľná ablatívne chladená expanzná dýza (expanzný pomer 1:11,3, vychyľovateľnosť 8°). Hmotnosť dýzy je 10,8 ton. Doba činnosti motorov SRB, pevne daná množstvom pohonnej látky, je približne 120 sekúnd. Každý z motorov SRB v okamihu vzletu raketoplánu vyvíjal ťah 11,8 MN. Prierez stredového kanálu palivového zrna mal tvar jedenásťcípej hviezdy; po ohorení cípov, zhruba v T +50 s po štarte, sa ťah motoru samovoľne znižoval.

Na povrchu spaľovacej komory SRM boli lineárne nálože, ktoré mohli byť odpálené v prípade havárie raketoplánu počas štartu, rozpoliť spaľovaciu komoru a tým ukončiť činnosť motora, aby nedopadol na obývané miesta.

Každý SRB mal dve integrované elektronické sústavy, jednu v prednej časti a jednu v zadnej. Nad horným segmentom bola pod kužeľovým aerodynamickým krytom umiestená časť riadiacej elektroniky, fázovač, predné oddeľovacie motory, systém oddeľujúci kužeľovitý nos, návratný maják a svetlá, parašutistický fotoaparát a padákový systém. Tento systém umožňoval bezpečné pristátie vypotrebovaných motorov na morskú hladinu. Ďalšia časť elektroniky bola umiestnená v priestore okolo expanznej dýzy, kde bolo tiež umiestnené turbočerpadlo hydrauliky na vychyľovanie dýzy motora. Každá dýza sa mohla vychýliť o 8° vo všetkých osiach. Po oddelení od ET systém prechádzal na vlastnú batériu. V hornom a spodnom prístrojovom úseku boli tiež umiestnené vždy štvorice malých raketových motorov na rýchle oddelenie SRB od externej palivovej nádrže ET. Na niekoľkých miestach boli motory chránené tepelnou ochranou, ktorá chránila motor pred zahrievaním sa pri prelete atmosférou, aj pred plameňmi z motorov SSME.

Na SRB boli dve nezávisle uložené hydraulické energetické sústavy. Každá sa skladala z pomocnej energetickej jednotky, modulu pre zásobu paliva, hydraulického čerpadla, hydraulickej nádrže a hydraulickej tekutej rôznorodej sústavy. Pomocné energetické jednotky (APU) vyrábali mechanickú energiu pre hydraulické čerpadlo.

Stupne SRB boli zboku pripojené k externej nádrži ET prostredníctvom troch rúrkových konštrukcií, jednej v prednej a dvoch v zadnej časti SRB. Spodný (zadný) spoj bol tvorený dvoma výkyvnými svorkami a diagonálnym pripevnením. Horný (predný) spoj bol pripevnený k prednému koncu vonkajších nádrží predným „lemom“ motora. Pred štartom bol každý motor pripevnený k pohyblivej štartovacej plošine štyrmi skrutkami a maticami, ktoré sa v okamihu štartu rozpolili malým výbuchom. Detonáciu matíc spúšťali príkazy vysielané palubným počítačom cez hlavný kontrolný systém do kontrolného pyrotechnického systému na mobilnej plošine.

K zážihu motorov SRB mohlo dôjsť len vtedy, keď bol zadaný ručný blokovací pin každého SRB a odstránili sa oporné prostriedky. Pozemský tím zadával tento pin v priebehu predštartovných operácií. V čase T-5 minút sa bezpečnostné príchytné zariadenie presunulo do odistenej polohy. Príkazy pre zážih raketových motorov boli zadané až vtedy, keď tri SSME, hlavné motory raketoplánu, dosiahli 90 % alebo vyššiu úroveň ťahu a nedošlo k žiadnemu zlyhaniu SSME nebo iným problémom.

Po dokončení práce SRM vo výške 45 km sa výbušnými skrutkami oddelili spoje s nádržou ET a zapálili sa dve štvorice pomocných raketových motorov, ktoré SRB vzdialili do bezpečnej vzdialenosti od raketoplánu. SRB zotrvačnosťou vystúpali do výšky približne 66 km. Potom sa voľným pádom vracali na zem. Približne 225 s po oddelení od ET vo výške 4,8 km na povel barorelé sa odhodil predný aerodynamický kryt a vypustil sa výtažný a potom aj stabilizačný padák s priemerom 16,6 m. Vo výške 1,8 km sa odhodil stabilizačný padák a otvorili sa tri hlavné padáky, každý s priemerom 41,5 m. Tie zaistili pristátie SRB rýchlosťou 25 m/s, približne 260 km od miesta štartu. Vzduch vo vnútri spaľovacej komory zaistil, že sa nepotopili. Potom boli odvlečené záchrannými loďami do Port Canaveral a odovzdané na demontáž, prípadnú opravu a opätovné naplnenie tuhými pohonnými látkami. Motor mal plánovanú životnosť 20 štartov, jeho padákový systém iba 10.

Štart raketoplánu Challenger STS-51-L. Zreteľne je vidieť obláčik spalín z netesnosti spojov motora.

Chyba na tesnení medzi segmentmi SRB bola príčinou havárie raketoplánu Chalenger. Spoje medzi segmentmi museli zaistiť tesnosť proti prenikaniu rozžeravených spalín. Boli dvoch typov: stále, ktoré sú kompletované už vo výrobnom závode a prevádzkové, kompletované až na kozmodróme. Spoj je tesnený dvakrát: vnútorná tepelná izolácia je zaliata špeciálnym tmelom a plášť má osobitný spoj. Dolná časť prevádzkového spoja má na priereze tvar písmena U, do ktorého zapadá vrchná časť v tvare I. Vo vnútri spoja na strane bližšej k palivu sú obe časti tesnené dvojicou o-krúžkov s priemerom 3,66 m a s hrúbkou 6,4 mm. Pri návrhu konštruktéri predpokladali, že tlakom plynov bude vnútorné rameno spodnej časti U pritláčané k zapadajúcej časti vrchného segmentu. V praxi sa ale ukázalo, že viac sa rozpína slabšia zapadajúca vrchná časť. Tesnenie, pôvodne navrhnuté na zaťaženie tlakom, muselo teda vyrovnávať naopak rozpínanie. Materiál tesniacich krúžkov ale nebol schopný dostatočne rýchlo reagovať pri nízkych teplotách. To sa stalo práve pri tragickom poslednom štarte Chalengera, ktorý prebehol pri mrazoch -14 °C. Tesniace krúžky pri tejto teplote nevyrovnali rozpínanie obalu a nezadržali tlak plynov, ktoré prenikli izolačným tmelom. Unikajúce spaliny postupne prepálili spoj medzi SRB a hlavnou palivovou nádržou ET. Motor SRB visiaci voľne na hornom spoji narazil špicou do hlavnej palivovej nádrže a rozrazil ju. Z nádrže začal vytekať vodík a kyslík, ktorý sa okamžite vznietil. 73 sekúnd po štarte raketoplán explodoval. Zahynulo všetkých sedem astronautov na palube.

• 
  Ľavý a pravý SRB v Atlantiku, 2006
• 
  Upevňovanie SRB pre misiu STS-117, 2007
• 
  Troska SRB z raketoplánu Challenger, 1986
• 
  Raketoplán Atlantis, misia STS-115

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Space Shuttle Solid Rocket Booster

• Popis motorov SRB v MEK (po česky)
• Podrobný opis sústav motorov SRB (po česky)