Дуглас САССТО

Douglas Aircraft компании SASSTO , сокращенно от «Одноступенчатый вывод на орбиту Сатурна», представляла собой одноступенчатую (SSTO), многоразовую систему запуска разработанную командой Филипа Боно в 1967 году. SASSTO представляла собой исследование минималистских конструкций, пусковая установка с конкретной целью многократного вывода капсулы Gemini на орбиту с минимально возможными затратами. Ракета-носитель SASSTO была основана на компоновке S-IVB разгонного блока семейства «Сатурн» , модифицированной пробковым соплом . Хотя конструкция SASSTO никогда не рассматривалась в Дугласе, она широко упоминается в новых исследованиях пусковых установок SSTO, особенно MBB «Бета» (Ballistisches Einstufiges Träger-Aggregat). ^{[ 1 ]} design, который во многом представлял собой обновленную версию SASSTO.

История

В 1962 году НАСА разослало серию исследований потребностей в запусках после Аполлона , которые обычно предполагали использование очень больших пусковых установок для пилотируемой миссии на Марс. В компании Douglas, производящей S-IVB , Филип Боно возглавлял команду, которая изучала ряд очень крупных ускорителей на жидком топливе как способ снизить стоимость исследования космоса. Его проекты были основаны на экономии за счет масштаба , что делает большие ракеты более экономичными, чем меньшие, поскольку на конструкцию приходится все меньше и меньше общего веса пусковой установки. ^{[ 2 ]} В какой-то момент сухой вес ракеты-носителя становится меньше полезной нагрузки, которую она может запустить, после чего увеличение доли полезной нагрузки происходит практически бесплатно. Однако эта точка пересекается при относительно больших размерах транспортных средств - первоначальное исследование OOST Боно, проведенное в 1963 году, имело длину более 500 футов (150 м) - и этот путь к снижению затрат имеет смысл только в том случае, если необходимо запустить огромное количество полезной нагрузки. .

После разработки ряда таких аппаратов, в том числе ROOST и серии ROMBUS /Ithacus/Pegasus, Боно заметил, что ступень S-IVB, которая тогда только начинала эксплуатироваться, была очень близка к тому, чтобы в случае запуска достичь орбиты самостоятельно. с земли. Заинтригованный, Боно начал изучать, какие миссии может выполнить небольшой SSTO на базе S-IVB, понимая, что он сможет запустить пилотируемую капсулу Gemini , если она будет оснащена некоторыми модернизациями, в частности, аэроспайковым двигателем , который улучшит удельный импульс и обеспечить компенсацию высоты . ^{[ 3 ]} Он назвал проект «SASSTO», сокращенно от «Одноступенчатый вывод на орбиту Сатурна».

Эти же обновления также будут иметь побочный эффект в виде снижения веса SASSTO по сравнению с исходным S-IVB, одновременно увеличивая его характеристики. Таким образом, исследование также выявило ряд способов его использования вместо S-IV в существующих пакетах Saturn IB и Saturn V , повышая их производительность. При использовании с существующей нижней ступенью Сатурна I это позволит увеличить полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту с 35 000 до 52 500 фунтов (23 800 кг) или 57 000 фунтов (26 000 кг), если шасси будет снято и израсходовано, как S-IVB. . Таким образом, SASSTO предоставит НАСА краткосрочную недорогую возможность запуска с экипажем, а также предложит улучшенные возможности тяжелого запуска на существующей инфраструктуре Сатурна.

Однако SASSTO требовал ряда новых технологий, что делало разработку рискованной. В частности, производительность двигателя аэроспайка должна была быть значительно выше, чем у J-2 , который он заменит, но при этом обеспечивать возможность многократного перезапуска, поскольку для запуска, схода с орбиты и посадки использовался один двигатель. Особо следует отметить финальный этап приземления, который потребовал перезапуска двигателей на высоте 2500 футов (760 м) во время снижения. Вес машины также был значительно уменьшен, почти вдвое, что было немаловажно, учитывая относительно хорошие характеристики конструкции S-IVB.

Дизайн

Хотя SASSTO заявляло, что S-IVB является отправной точкой, это было тщеславием, и машина имела мало общего с S-IVB, кроме своих размеров. ^{[ нужна ссылка ]}

Внутренний топливный бак существенно отличался от S-IV. LH2 имел уже не цилиндрическую, а сферическую форму и переместился в носовую часть фюзеляжа. Резервуар LOX , первоначально находившийся на вершине LH2, был преобразован в серию сферических резервуаров меньшего размера, расположенных кольцом под LH2. Все баки были перемещены вперед в планере по сравнению с двигателем, все эти изменения были сделаны для того, чтобы уменьшить изменения центра тяжести при сгорании топлива. Секция фюзеляжа непосредственно над двигателем была сужена, образуя нечто, похожее на единую заглушку большего размера. Верхняя часть фюзеляжа над водородным баком также была сужена.

Чтобы увеличить количество перевозимого LH2, учитывая фиксированные размеры, SASSTO предложила заморозить 50% топлива для получения густой водородной смеси. Это улучшение не было редкостью в проектах того времени, хотя только в 1990-х годах была проведена какая-либо серьезная работа по разработке этой концепции. ^{[ 4 ]}

Самая задняя часть космического корабля представляла собой одно большое сопло с пробкой, питаемое серией из 36 форсунок, работающих при давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм и производящих тягу 277 000 фунтов силы (1230 кН). Поскольку свечные сопла повышают эффективность по мере их увеличения, удельный импульс 465 секунд (по сравнению с 425 секундами у J-2) не был особенно агрессивным. Двигатель также служил основным тепловым экраном, активно охлаждаясь жидким водородом, который затем сбрасывался за борт.

Четыре посадочные стойки выходили из обтекателей по бокам фюзеляжа и убирались примерно на уровне «активной» части моторного отсека. Между стойками, примерно посередине спереди назад вдоль фюзеляжа, располагались четыре группы небольших маневренных двигателей. Ряд из шести баков меньшего размера, расположенных в промежутках между баками LOX и LH2, питали маневренные двигатели.

SASSTO доставил 6200 фунтов (2800 кг) груза на орбиту длиной 110 миль (200 км) при запуске прямо на восток от Космического центра Кеннеди . Пустой вес составлял 14 700 фунтов (6700 кг), что значительно меньше, чем у S-IVB (28 500 фунтов (12 900 кг), а полная взлетная масса составляла 216 000 фунтов (98 000 кг). Типичной полезной нагрузкой был «Джемини», прикрытый большим аэродинамическим обтекателем.

Маневренность при входе в атмосферу обеспечивалась за счет тупого профиля подъема корпуса, аналогичного Apollo CSM . Дальность полета была ограничена — около 230 миль (370 км), а маневренность на конечном этапе захода на посадку практически отсутствовала. Топлива хватило примерно на 10 секунд висения и небольших маневров по выбору ровной точки приземления. Поскольку SASSTO имел тот же базовый размер, что и S-IVB, Дуглас предложил транспортировать его в существующем самолете Aero Spacelines Super Guppy после приземления либо на базе ВВС Вендовер в штате Юта, либо в Форт-Блисс недалеко от Эль-Пасо, штат Техас .

События

Дитрих Келле использовал SASSTO в качестве отправной точки для аналогичной разработки в Мессершмитт-Бельков-Блом в конце 1960-х годов. В отличие от версии Боно, Коэлле использовал как можно больше существующих технологий и материалов, отказавшись при этом от необходимости использования конкретного размера S-IVB. Результатом стал космический корабль немного большего размера, « Бета» , который запускал полезную нагрузку массой 4000 фунтов (1800 кг) без использования жидкого топлива, усовершенствованной легкой конструкции или настоящего аэроспайкового двигателя. В рамках предложения Beta Кёлле отметил, что даже существующий S-IVB может достичь орбиты с нулевой полезной нагрузкой, если будет оснащен двигателем высокого давления LOX/LH2 мощностью 460 исп. ^{[ 5 ]}

Гэри Хадсон в 1991 году отметил, что такой двигатель существует, RS-25 , используя S-IVB с двигателем RS-25 в качестве мысленного эксперимента, чтобы продемонстрировать реальную осуществимость пусковых установок SSTO. ^{[ 6 ]} Это исследование было частью его серии пусковых установок «Феникс», похожих на SASSTO. ^{[ 7 ]}

См. также

Список проектов систем космического запуска

Ссылки

Примечания

^ «Бета» . Архивировано из оригинала 20 августа 2016 года.
^ "OOST". Архивировано 10 октября 2011 г. в Wayback Machine.
^ Боно, 1969
^ Нэнси МакНелис и др., «Краткое описание программы водородных технологий для национального аэрокосмического самолета». Архивировано 4 июля 2009 г., в Wayback Machine , NASA TM-106863, апрель 1995 г.
^ Коэлле, 1970
^ «Мысленный эксперимент с одноступенчатым выходом на орбиту» , Приложение к «Последним разработкам»
^ Гэри Хадсон, «История СВВП Phoenix и последние разработки в одноступенчатых системах запуска». Архивировано 30 июля 2018 г. в Wayback Machine , Материалы 4-й Международной космической конференции обществ тихоокеанского бассейна , AAS Volume 77 (1991). , стр. 329-351.

Библиография

Филип Боно, Кеннет Уильям Гатланд и Джон Уильям Вуд, «Границы космоса», Макмиллан, 1969 г., ISBN 0-7137-3504-X
Дитрих Келле, «Бета, концепция одноступенчатого многоразового баллистического космического корабля» , Конгресс IAF, 1970 г.

Дальнейшее чтение

Филип Боно и др., «Сатурн S-IVB как испытательный стенд для восстановления ракеты-носителя», Douglas Engineering Paper 3808, 6-й Европейский симпозиум по космическим технологиям, май 1966 г.
Филип Боно, «Парадокс многоразового ускорителя - авиационная технология или эксплуатация», Spaceflight , Volume 9 (1967), стр. 379–387.

Внешние ссылки

САССТО - Энциклопедия Астронавтики
Совместимый с ПК симулятор полета для SASSTO. Требуется предварительная установка Orbiter . Как Orbiter, так и SASSTO являются бесплатными. пакета общего симулятора космического полета

[1] «Бета» . Архивировано из оригинала 20 августа 2016 года.

[2] "OOST". Архивировано 10 октября 2011 г. в Wayback Machine.

[b1-3] Боно, 1969

[4] Нэнси МакНелис и др., «Краткое описание программы водородных технологий для национального аэрокосмического самолета». Архивировано 4 июля 2009 г., в Wayback Machine , NASA TM-106863, апрель 1995 г.

[5] Коэлле, 1970

[6] «Мысленный эксперимент с одноступенчатым выходом на орбиту» , Приложение к «Последним разработкам»

[7] Гэри Хадсон, «История СВВП Phoenix и последние разработки в одноступенчатых системах запуска». Архивировано 30 июля 2018 г. в Wayback Machine , Материалы 4-й Международной космической конференции обществ тихоокеанского бассейна , AAS Volume 77 (1991). , стр. 329-351.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]