Тяжелая ракета-носитель на базе шаттла
Тяжелая ракета -носитель на базе шаттла (« HLV ») была альтернативной сверхтяжелой ракетой-носителем, предложенной для программы НАСА «Созвездие» . Впервые он был представлен Комиссии Августина 17 июня 2009 года.
Основанный на концепции «Шаттл-C» , которая была предметом различных исследований с 1980-х годов, HLV представлял собой ракету-носитель на базе шаттла (SDLV), которая предлагала заменить крылатый орбитальный аппарат из пакета космического корабля «Шаттл» боковым носителем полезной нагрузки. . Внешний бак (ET) и четырехсегментные твердотопливные ракетные ускорители (SRB) шаттла остались бы прежними.
По первоначальным оценкам, HLV мог быть разработан в течение 4 1 ⁄ года примерно на 6,6 млрд долларов США, [1] что составляло около 20% от сметных затрат на Ares I и Ares V. разработку машин
Источник
[ редактировать ]
Концепция беспилотного космического корабля "Шаттл-C" с боковой установкой исследовалась в период с 1984 по 1995 год. [2] Вариант только грузового корабля «Шаттл-С» не финансировался в 1980-х и 1990-х годах из-за бюджетных ограничений НАСА. После космического корабля «Колумбия» катастрофы в 2004 и 2005 годах было подготовлено двухлетнее отраслевое исследование для дальнейшего изучения концепции замены шаттла. Исследование архитектуры исследовательских систем (ESAS) в 2005 году также исследовало вариант Shuttle-C для проекта Constellation, опять же только в беспилотной версии. Все эти концепции предполагали, что боковой носитель будет автономным космическим кораблем, который будет отделяться от внешнего бака после отключения основного двигателя, как и космический шаттл. Некоторые из исследований включали повторное использование главных двигателей космического корабля "Шаттл" на этом боковом носителе. Ни одна из концепций не предусматривала отделения обтекателя при подъеме. [ нужна ссылка ]
Предложение HLV, представленное 17 июня 2009 г., было частично основано на первоначальном предложении Shuttle-C . Основные отличия заключались в том, что бортовой носитель не мог отсоединяться от ET, а экипаж предлагалось также перевозить на HLV. Предложение включало работу около 60 инженеров НАСА. [3]
Характеристики HLV
[ редактировать ]
Предполагалось, что HLV будет представлять собой машину массой 4 600 000 фунтов (2 100 000 кг) при взлете с двумя 4-сегментными твердотопливными ракетными ускорителями космического корабля "Шаттл" массой около 2 600 000 фунтов (1 200 000 кг), обеспечивающими общую тягу 5 900 000 фунтов-сил (26 МН) на уровне моря. и внешний бак космического корабля "Шаттл" весом около 1 660 000 фунтов (750 000 кг), заправленный топливом.
Боковой носитель должен был включать в себя «лодочный хвост», заимствованный из «Шаттла», несущий три главных двигателя космического корабля «Шаттл» и другие двигательные элементы. Носитель полезной нагрузки диаметром 7,5 метров (25 футов) со съемным обтекателем и весом 51 000 фунтов (23 000 кг) займет пространство, обычно занимаемое остальной частью орбитального корабля. Базовый аппарат не будет иметь верхней ступени, а полезная нагрузка потребуется для выполнения круговой циркуляции орбиты и, возможно, для транслунной инъекции . [4]
Единственной совершенно новой разработкой оборудования, которая потребовалась для HLV, был боковой держатель. Все остальные компоненты, используемые на HLV, ранее использовались на космическом корабле "Шаттл", и до первых шести полетов корабля использовались повторно запасные части и восстановленное работающее оборудование с орбитальных аппаратов, включая существующие модули авионики , полетное программное обеспечение и SSME ( Блок I рейсов). Практически никаких изменений в существующей инфраструктуре космического корабля «Шаттл» — от здания сборки транспортных средств до баржи с внешним резервуаром и стартовых площадок — не требовалось. [ нужна ссылка ]
Верхняя ступень
[ редактировать ]Чтобы его можно было использовать для предполагаемых полетов к Луне, HLV потребуется верхняя ступень. использовать двигатель J-2X , разрабатывавшийся для ракеты-носителя Ares I. Для этого разгонного блока предлагалось Он должен был обеспечивать почти 300 000 фунтов силы (1,3 МН) (вакуум) и должен был иметь удельный импульс (Isp) 448 секунд. [ нужна ссылка ]
В качестве альтернативы United Launch Alliance (ULA) предложила, чтобы их посадочный модуль с двойной тягой (DTAL) мог помещаться в кожух полезной нагрузки с боковой установкой. Концепции верхней ступени/топливного склада ULA ACE 41 и ACE 71 также могли быть размещены внутри кожуха полезной нагрузки с боковой установкой, а ACE 71 с массой 75 метрических тонн (83 коротких тонны) вполне соответствовал грузоподъемности корабля, созданного на базе шаттла с боковой установкой. [5]
Производительность
[ редактировать ]4-сегментные SRB HLV должны были обеспечивать удельный импульс (Isp) 267 секунд и тягу 5 900 000 фунтов силы (26 МН) и гореть около 155 секунд. Главные двигатели SSME должны были работать на 104,5%, обеспечивать удельный импульс (Isp) 452 секунды и 1 500 000 фунтов силы (6,7 МН) (вакуум) и гореть около 500 секунд (в зависимости от профиля миссии). Масса полезной нагрузки для разных миссий предусматривалась следующей: [6]
- Транспортное средство Block I без верхней ступени - 79 метрических тонн (174 000 фунтов) (брутто) и 71 метрическая тонна (157 000 фунтов) (нетто) на исходную орбиту 120 морских миль (220 км) × 120 морских миль (220 км) (28,5). °) из Космического центра Кеннеди
- Грузовой корабль Block II с разгонным блоком (без учета массы разгонного блока) - 90 метрических тонн (200 000 фунтов) (брутто) и 81 метрическая тонна (179 000 фунтов) (нетто) на расстояние 120 морских миль (220 км) × 120 морских опорная орбита в милях (220 км) (28,5 °) от Космического центра Кеннеди
- Транспортное средство для экипажа Block II с разгонным блоком (без учета массы разгонного блока) - 92 метрических тонны (203 000 фунтов) (брутто) и 83 метрических тонны (183 000 фунтов) (нетто) на расстояние 120 морских миль (220 км) × 120 морских опорная орбита в милях (220 км) (28,5 °) от Космического центра Кеннеди
- Лунные миссии блока II: 39 метрических тонн (86 000 фунтов) в TLI (брутто) с лунным кораблем и 35 метрических тонн (77 000 фунтов) в TLI (нетто) [4] из Космического центра Кеннеди.
Профиль миссии
[ редактировать ]В отличие от «Шаттла-С» , ни одна часть корабля (за исключением 4-сегментных SRB) не подлежала восстановлению и повторному использованию. HLV мог использовать другой профиль полета, чем «Шаттл», из-за отсутствия крыльев и связанных с этим ограничений по нагрузке. Обтекатель полезной нагрузки массой 23 000 фунтов (10 000 кг) должен был быть сброшен через 185 секунд после начала полета на высоте около 57 морских миль (106 км). Главные двигатели SSME не подлежали повторному использованию и, следовательно, их можно было упростить, а для каждой машины пришлось бы производить новые двигатели. Для лунных миссий предложение HLV предусматривало суборбитальную постановку корабля на расстояние 30 морских миль (56 км) × 120 морских миль (220 км) для увеличения массы за счет TLI (транслунная инъекция) с двумя включениями верхней ступени (суорбитальный ожог и дополнительный ожог TLI). [ нужна ссылка ]
Архитектура лунной миссии
[ редактировать ]
Хотя HLV был разработан для доставки экипажа и грузов на МКС, его основной целью было заменить лунную архитектуру «Арес I – Арес V». В элементарной архитектуре миссии использовался профиль встречи на лунной орбите . Для выполнения одной миссии должны были быть запущены два HLV. Первый HLV должен был быть запущен с лунным посадочным модулем и немедленно перевести лунный посадочный модуль на транслунную инъекцию. После TLI лунный посадочный модуль должен был иметь чистую массу 35 метрических тонн и выйти на низкую лунную орбиту (LLO). В LLO лунный посадочный модуль будет весить около 28 тонн. [6]
Второй HLV должен был отправить космический корабль «Орион» и его экипаж на транслунную инъекцию. 20-тонный космический корабль «Орион» останется прикрепленным к верхней ступени, которая должна была ввести космический корабль «Орион» в LLO и состыковаться с лунным посадочным модулем. [ нужна ссылка ]
Варианты роста
[ редактировать ]У HLV были бы ограниченные возможности роста. Хотя на корабле можно было использовать 5-сегментные SRB, они потребовали бы значительной модернизации, чтобы вывести на более низкую околоземную орбиту еще 7 метрических тонн. Другие варианты расширения включали модернизацию SSME до уровня тяги 106% или 109% или переход с верхнего двигателя J-2X на SSME с воздушным запуском. [4]
См. также
[ редактировать ]- Юпитер (семейство ракет)
- Magnum (ракета) — концепция тяжелого грузового автомобиля 1990-х годов на базе Shuttle.
- Обзор Комитета США по планам пилотируемых космических полетов
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Боренштейн, Сет (30 июня 2009 г.). «Менеджер НАСА предлагает более дешевый план возвращения на Луну» . Ассошиэйтед Пресс .
- ^ «Шаттл-С» . GlobalSecurity.org . Проверено 20 января 2009 г.
- ^ Кейт Коуинг (6 июля 2009 г.). «Дополнительная внутренняя проверка Sidemount HLV» . Часы НАСА . Проверено 1 апреля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с «Тяжелая ракета-носитель на базе шаттла» (PDF) . Обзор Комитета США по планам пилотируемых космических полетов . НАСА. 17 июня 2009 г.
- ^ «Коммерческая лунная архитектура» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 ноября 2009 г. Проверено 12 сентября 2009 г. . ЮЛА
- ^ Jump up to: а б «Заменит ли сын Шаттла-С «Арес» НАСА?» . Flightglobal.com. 29 июня 2009 г. Проверено 18 июля 2009 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- HEFT о тяжелой ракете-носителе
- YouTube: Концепция тяжелой ракеты-носителя с боковым креплением на базе шаттла НАСА (впервые показана 17 июня 2009 г.)
- Вселенная сегодня: быстрее, дешевле (и лучше?) Путь на Луну (1 июля 2009 г.)
- San Francisco Chronicle': Резервный план, позволяющий НАСА дешевле отправить на Луну (5 июля 2009 г.)
- Бумага о лунном посадочном модуле United Launch Alliance
- YouTube: Анимация концепции тяжелой ракеты-носителя НАСА на базе шаттла, созданная пользователем YouTube Hazegrayart
