Space Shuttle External Tank

Space Shuttle External Tank (skratka ET) bola externá (vonkajšia) palivová nádrž amerického raketoplánu. Obsahovala dve oddelené nádrže na kvapalné pohonné látky. V hornej (prednej) časti to bola nádrž na kvapalný kyslík, v spodnej (zadnej) nádrž na kvapalný vodík. Pohonné hmoty boli privádzané do troch hlavných motorov raketoplánu SSME. Po vyhorení paliva, cca 15 až 18 sekúnd po vypnutí hlavných motorov sa nádrž oddeľovala od družicového stupňa a padala do zemskej atmosféry, kde z veľkej časti alebo celá zhorela. Ako jediná časť raketoplánu nebola znovu použiteľná.
Odhazovaciu nádrž ET vyvinula firma Martin Marietta (teraz Lockheed Martin) a bola vyrábaná v továrni Michoud Assembly Facility v blízkosti New Orleans, LA (USA).

Opis

Externá palivová nádrž mala tvar valca so sférickým dnom a zašpicatenú prednú časť. Jej celková dĺžka bola 46,8 m a maximálny priemer 8,4 metra. Bola najrozmernejšou časťou raketoplánu. Vyrobená bola z hliníkovej zliatiny hrubej 5 cm. Na špici nádrže sa nachádzal hromozvod.

Kyslíková nádrž

V hornej časti nádrže sa nachádzala nádrž na kvapalný kyslík dlhá 16,3 metra. Jej objem bol 594 m³ a mohla byť naplnená až 530 tisíc litrami kvapalného kyslíka (hmotnosť 604 ton, teplota -147,2°C). Mala aerodynamický tvar kužeľa s eliptickým dnom. V priebehu letu bola tlakovaná na prevádzkový tlak 240 až 250 kPa. Tlakovanie sa dialo pomocou plynných komponentov, ktoré sa odparili v tepelných výmenníkoch raketových motorov. K turbočerpadlám motorov SSME v družicovom stupni sa kyslík dopravoval rýchlosťou 1 264 kg/s (t. j. 1,1 m³/s) prívodným potrubím hrubým 380 mm. V potrubí boli umiestnené štyri snímače predčasného spotrebovania kyslíku pred dosiahnutím predpísanej rýchlosti. Pri detekcii prerušenia dodávky kyslíka najmenej dvoma snímačmi boli motory SSME palubnými počítačmi automaticky vypojené.
Nádrž obsahovala sústavu vlnolamov a protivírových zábran, aby sa kvapalný kyslík pri štarte nepohyboval a nenarušoval dynamickú stabilitu raketoplánu.

Vodíková nádrž

Podstatnú časť ET zaberala nádrž na kvapalný vodík. Mala dĺžku 29,6 metra a dve pologuľovité dná. Vodíková nádrž bola počas letu tlakovaná na prevádzkový tlak 22 až 230 kPa. K turbočerpadlám motorov SSME bol vodík privádzaný rýchlosťou 211 kg/s (t. j. 3,0 m³/s) prívodným potrubím s vnútornou svetlosťou 430 mm. V spodnej časti vnútra nádrže boli tiež umiestnené priečky, zabraňujúce pohybu kvapalného vodíka počas letu („špliechanie”), aby sa nenarušovala stabilita zostavy raketoplánu. Na týchto priečkach boli tiež umiestnené štyri senzory predčasného spotrebovania vodíka; pri poklese zásob vodíka pod túto úroveň signalizovanú najmenej dvoma senzormi boli motory SSME palubnými počítačmi automaticky vypnuté.
Kyslíková a vodíková nádrž boli spojené valcovou prechodovou časťou z hliníkových zliatin s oceľovými resp. titánovými výstuhami. Na hornom konci vodíkovej nádrže bola z vonkajšej strany pripojená trojnohá rúrková konštrukcia, ktorou bola nádrž pripútaná k spodku družicového stupňa. Ďalšie dve dvojnohé konštrukcie prepájajúce ET s družicovým stupňom boli umiestnené pri spodnom okraji vodíkovej nádrže. V tomto priestore boli tiež ukončené prívodné potrubia kyslíka a vodíka a napojené na palivové rozvody v motorovom priestore družicového stupňa. Pravým pripojením bolo vedené potrubie kvapalného kyslíka, ľavým vodíka.

Tepelná izolácia

Povrch nádrže ET bol pokrytý tepelnou izoláciou hrdzavo hnedej farby z penového polyuretánu plneného rozdrveným korkom, ktorá znižovala odparovanie pohonných látok pred štartom, čiastočne zabraňovala tvorbe námrazy na povrchu nádrže a chránila obsah nádrže pred aerodynamickým ohrevom počas vzletu atmosférou. Niektoré časti povrchu boli chránené proti aerodynamickému ohrevu ablačným materiálom z fenolových živíc. Hmotnosť tejto izolácie bola 2,2 tony. Pri prvých dvoch štartoch (STS-1 a STS-2) bol povrch izolácie chránený vrstvou bieleho náteru; nepoužitím náteru pri ďalších letoch raketoplánov bolo ušetrených zhruba 500 kg "mŕtvej" (neužitočnej) hmotnosti.
Odpadnutie väčšieho kusu tejto penovej izolácie a jeho náraz do nábežnej hrany krídla raketoplánu Columbia, ktorú poškodil, bol v závere misie STS-107 príčinou jeho havárie.
V špičke ET boli umiestnené pretlakové ventily, zabraňujúce nadmernému vzrastu tlaku pri odparovaní kryogénnych kvapalných pohonných látok v nádržiach pred štartom.

Varianty nádrže

ET bola vyrábaná v troch základných modifikáciách. Prvá z nich, použitá pri prvých siedmich štartoch raketoplánu, mala prázdnu hmotnosť približne 35 ton. Náhradou niektorých dielov pôvodne zhotovených z ocele za titánové a zoslabením niektorých častí stien bola vyvinutá odľahčená verzia, označovaná LWT (Lightweight Tank) s hmotnosťou približne 31 ton. Posledná z týchto nádrží bola použitá počas letu STS-107. Medzitým od roku 1998 bola pre lety k Medzinárodnej kozmickej stanici (ISS) používaná ešte viac odľahčená ET, označovaná skratkou SLWT (Super Lightweight Tank) s prázdnou hmotnosťou približne 30 ton. Zníženie hmotnosti sa dosiahlo najmä použitím zliatiny hliníka a lítia namiesto bežných hliníkových zliatin na steny nádrží.

Oddelenie od orbitera

Približne 15 sekúnd po dosiahnutí suborbitálnej dráhy a vypnutí motorov SSME sa prívodné potrubie rozpojilo a výbušnými skrutkami sa oddelila prepojovacia konštrukcia medzi ET a družicovým stupňom. Družicový stupeň sa manévrom motormi RCS dostal do bezpečnej vzdialenosti. Odhodená nádrž ET pokračovala v lete po balistickej suborbitálnej dráhe a zanikala v atmosfére. Pri prvých misiách bol orbiter pri oddelení naklonený smerovým kormidlom nadol a objemná nádrž ležala nad ním. V neskorších misiách sa krátko pred oddelením nádrže orbiter otáčal do polohy, v ktorej bola nádrž pod ním. Tento manéver uľahčoval fotodokumentáciu nádrže a zlepšoval prenos telemetrie. Po vypojení hlavných motorov raketoplánu v nádrži zostávalo ešte približne 2500 kg nespotrebovaných pohonných hmôt.