ULA nu a renunțat la dezvoltarea unui remorcher spațial criogenic cu viață lungă

Al doilea zbor al rachetei Vulcan a United Launch Alliance, planificat vineri dimineață, are un obiectiv principal de a valida fiabilitatea lansatorului pentru livrarea sateliților militari americani critici pe orbită.

Tory Bruno, directorul executiv al ULA, a declarat miercuri reporterilor că este „supra încrezător” că racheta Vulcan va reuși să atingă acest obiectiv. Al doilea zbor de testare al lui Vulcan, cunoscut sub numele de Cert-2, urmează a Lansare de debut aproape impecabilă a noii rachete ULA pe 8 ianuarie.

„Pe măsură ce ajung la Cert-2, sunt destul de încrezător că voi avea o zi bună vineri, voi bate la lemn”, a spus Bruno. „Sunt mașini foarte puternice și complicate”.

Lansatorul Vulcan, un înlocuitor pentru rachetele Atlas V și Delta IV ale ULA, are contract pentru a transporta pe orbită majoritatea celor mai scumpi sateliți de securitate națională ai armatei americane în următorii câțiva ani. Forța Spațială este nerăbdătoare să certifice Vulcan să lanseze aceste încărcături utile, dar oficialii militari doresc să vadă două zboruri de testare de succes înainte de a angaja unul dintre sateliții săi să zboare pe noua rachetă.

Dacă zborul de test de vineri merge bine, ULA este pe cale să lanseze cel puțin una – și poate două – misiuni operaționale pentru Forța Spațială până la sfârșitul acestui an. Forța Spațială a rezervat deja 25 de lansări pe racheta Vulcan a ULA pentru încărcături utile militare și sateliți spion pentru Oficiul Național de Recunoaștere. Inclusiv lansarea de vineri, ULA are 70 de rachete Vulcan în stoc, mai ales pentru Forța Spațială, NRO și rețeaua de satelit de bandă largă Kuiper a Amazon.

Racheta Vulcan este alimentată de două motoare BE-4 alimentate cu metan produse de compania spațială Blue Origin a lui Jeff Bezos, iar ULA poate monta zero, două, patru sau șase rachete de rachetă solide cu bandă de la Northrop Grumman în jurul primei etape a Vulcanului. pentru a propulsa în spațiu sarcini utile mai grele. Treapta superioară a rachetei Centaur V este echipată cu o pereche de motoare RL10 cu hidrogen de la Aerojet Rocketdyne.

A doua rachetă Vulcan va zbura în aceeași configurație ca și prima lansare de la începutul acestui an, cu două propulsoare cu combustibil solid. Singura modificare vizibilă a rachetei este adăugarea unei izolații cu spumă pulverizată în jurul exteriorului rezervorului de metan din prima etapă, care va menține combustibilul criogenic la temperatura adecvată, deoarece Vulcan întâlnește încălzirea aerodinamică la ascensiunea sa prin atmosferă.

„Acest lucru ne va oferi cu puțin peste o secundă mai mult propulsor utilizabil”, a scris Bruno pe X.

Mai există o schimbare față de prima lansare a lui Vulcan, care a stimulat a aterizare lunară comercială pentru Astrobotic pe o traiectorie spre Lună. De data aceasta, nu există nave spațiale adevărate pe racheta Vulcan. În schimb, ULA a montat o sarcină utilă la treapta superioară Centaur V pentru a simula masa unui satelit funcțional.

ULA a plănuit inițial să lanseze primul avion spațial Dream Chaser al Sierra Space pe a doua rachetă Vulcan. Dar Dream Chaser nu va fi pregătit pentru prima sa misiune de aprovizionare cu Stația Spațială Internațională decât anul viitor. Sub presiunea Pentagonului, ULA a decis să continue cu cea de-a doua lansare Vulcan fără încărcătură utilă pe cheltuiala proprie a companiei, pe care Bruno a calculat-o în „zecile mari de milioane de dolari”.

Heliocentricitatea

Zborul de testare va începe cu decolarea de la Cape Canaveral Space Force Station, Florida, în timpul unei ferestre de lansare de trei ore care se deschide la ora 6:00 EDT (10:00 UTC). Racheta Vulcan, înaltă de 202 picioare (61,6 metri), se va îndrepta spre est, peste Oceanul Atlantic, renunțând la propulsoarele, prima etapă și carenarea încărcăturii utile în primele câteva minute de zbor.

Etapa superioară Centaur își va porni motoarele RL10 de două ori, completând misiunea principală în aproximativ 35 de minute de la lansare. Racheta va continua apoi pentru o serie de demonstrații tehnice înainte de a ajunge pe o traiectorie de evacuare a Pământului într-o orbită heliocentrică în jurul Soarelui.

„Avem o serie de experimente pe care le desfășurăm, care sunt într-adevăr demonstrații de tehnologie și măsurători care sunt asociate cu versiunea noastră de înaltă performanță și de durată mai lungă a Centaur V pe care o vom introduce în viitor”, a spus Bruno. „Și acestea ne vor ajuta să mergem puțin mai repede în această dezvoltare. Și, desigur, pentru că nu avem o navă spațială activă ca sarcină utilă, avem și mai multe instrumente pe care le putem folosi doar pentru a caracteriza vehiculul. .”

Inginerii ULA au lucrat la proiectarea unei etape superioare de lungă durată timp de mai bine de un deceniu. Viziunea lor a fost să dezvolte o etapă superioară alimentată cu hidrogen lichid criogenic super-eficienți și propulsori de oxigen lichid care ar putea genera propria putere și să funcționeze în spațiu timp de zile, săptămâni sau mai mult decât limita obișnuită de rezistență a unei etape superioare de câteva ore. Acest lucru ar permite rachetei nu numai să livreze sateliți pe orbite personalizate de mare altitudine, ci și să continue să elibereze mai multe sarcini utile la diferite altitudini sau să ofere propulsie pe termen mai lung în sprijinul altor misiuni.

Conceptul a fost numit Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES). Proprietarii corporativi ai ULA, Boeing și Lockheed Martin, nu au autorizat niciodată dezvoltarea completă a ACES, iar compania a declarat în 2020 că este nu mai urmărește conceptul ACES.

Etapa superioară Centaur V utilizată în prezent pe racheta Vulcan este o versiune mai mare a treptei superioare Centaur cu pereți subțiri, stabilizată la presiune, care zboară din anii 1960. Bruno a spus că designul Centaur V, așa cum este astăzi, oferă până la 12 ore de viață de funcționare în spațiu. Aceasta este mai lungă decât orice altă rachetă existentă care utilizează propulsori criogenici, care pot fierbe în timp.

Directorul executiv al ULA încă mai păstrează ambiția de a recâștiga unele dintre aceleași capacități promise de ACES.

„Ceea ce căutăm să facem este să extindem asta cu ordine de mărime”, a spus Bruno. „Și ceea ce ne-ar permite să facem este să avem o capacitate de transport în spațiu pentru mobilitate și întreținere în spațiu și lucruri de genul”.

Liderii Forțelor Spațiale și-au exprimat dorința ca viitoarele nave spațiale să manevreze liber între diferite orbite, un concept pe care armata îl numește „operațiuni spațiale dinamice”. Acest lucru ar dezlega operațiunile navelor spațiale de limitările de combustibil și, în cele din urmă, ar necesita dezvoltarea de realimentare pe orbită, depozite de propulsoare sau tehnologii noi de propulsie.

Nimeni nu a încercat să depoziteze cantități mari de propulsori super-reci în spațiu timp de săptămâni sau mai mult. Realizarea acestui lucru este o problemă termică nebanală, care necesită izolație pentru a împiedica căldura de la Soare să ajungă la propulsorul criogenic lichid, stocat la temperaturi de câteva sute de grade sub zero.

Bruno a ezitat să împărtășească detalii despre experimentele pe care ULA le plănuiește pentru etapa superioară Centaur V în zborul de testare de vineri, invocând preocupări de proprietate. El a spus că experimentele vor confirma modelele analitice despre modul în care stadiul superior funcționează în spațiu.

„Unele dintre acestea sunt dispozitive, unele dintre acestea sunt manevre pentru că manevrele fac diferența, iar unele sunt legate de performanță într-un fel”, a spus el. „În unele cazuri, acele manevre ne ajută cu sarcina termică care încearcă să intre și să elibereze propulsoarele.”

În cele din urmă, ULA ar dori să elimine combustibilul pentru controlul atitudinii hidrazinei și puterea bateriei din treapta superioară Centaur V, a spus Bruno miercuri. Acest lucru seamănă foarte mult cu ceea ce ULA a vrut să facă cu ACES, care ar fi folosit un motor cu ardere internă numit Integrated Vehicle Fluids (IVF) pentru a recicla propulsoarele reziduale gazeificate pentru a-și presuriza rezervoarele de propulsor, a genera energie electrică și a alimenta propulsoare pentru controlul atitudinii. Acest lucru ar însemna că etapa superioară nu ar trebui să se bazeze pe hidrazină, heliu sau baterii.

ULA nu a vorbit prea mult despre sistemul FIV în ultimii ani, dar Bruno a spus că compania încă îl dezvoltă. „Face parte din toate acestea, dar asta este tot ce voi spune, sau voi începe să dezvălui care sunt toate gadgeturile.”

George Sowers, fost vicepreședinte și om de știință șef la ULA, a fost unul dintre principalii susținători ai companiei pentru extinderea duratei de viață a etapelor superioare și dezvoltarea tehnologiilor pentru realimentarea și depozitul de combustibil. S-a retras de la ULA în 2017 și acum este profesor la Colorado School of Mines și consultant independent în industria aerospațială.

Într-un interviu cu Ars la începutul acestui an, Sowers a spus că ULA a rezolvat multe dintre problemele legate de menținerea propulsoarelor criogenice la temperatura potrivită în spațiu.

„Am avut o mulțime de date despre boil-off, doar de la centauri zburători până la orbita geosincronă, care nu implică săptămâni, dar implică poate o jumătate de zi sau cam așa ceva, ceea ce este suficient timp pentru a obține toate temperaturile. pentru a se stabiliza la nivelurile spațiului adânc”, a spus Sowers. „Deci trebuie să înțelegi foarte bine transferul de căldură. Modelele bune sunt foarte importante.”

ULA a experimentat cu diferite tipuri de izolație și răcire cu vapori, care implică luarea de gaz rece care a fiert din combustibilul criogenic și suflarea acestuia în punctele de penetrare a căldurii în rezervoare.

„Există trucuri pentru a gestiona boil-off”, a spus el. „Unul dintre trucuri este că nu vrei niciodată să fierbi oxigenul. Întotdeauna vrei să fierbi hidrogenul. Așa că îți dimensionezi rezervoarele de propulsor și încărcăturile de propulsor, presupunând că vei avea acea evaporare suplimentară de hidrogen. Atunci ce poți. Este să folosiți hidrogenul pentru a menține oxigenul rece pentru a nu fierbe.

1. 

   1. Apple nu a putut deosebi iPhone-urile false de cele reale, a pierdut 2,5 milioane de dolari din cauza escrocilor

2. 2. Helene a devastat uzina NC care face 60% din aprovizionarea cu lichid IV a țării

3. 3. X nu reușește să evite amenda pentru siguranța copiilor din Australia, argumentând că Twitter nu există

4. 4. Neo-naziștii se îndreaptă către aplicația criptată SimpleX Chat, eliberează cauțiune pe Telegram

5. 5. A doua rachetă Vulcan a ULA și-a pierdut o parte din propulsor și a continuat