Инерционная разгонная ступень
 Картина « Улисса», вылетающего из космического корабля «Шаттл» | |
| Производитель | Боинг Объединенные Технологии |
|---|---|
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
| Используется на | Космический шаттл Титан 34Д Титан IV |
| Общие характеристики | |
| Высота | 5,2 м (17 футов) [1] |
| Диаметр | 2,8 м (9 футов 2 дюйма) |
| Полная масса | 14700 кг (32400 фунтов) |
| Связанные этапы | |
| Производные | Условия использования |
| История запуска | |
| Статус | Ушедший на пенсию |
| Всего запусков | 24 |
| Успехи (только сцена) | 21 |
| Неуспешный | 2 |
| Нижняя ступень неуспешный | 1 |
| Первый полет | 30 октября 1982 г. |
| Последний рейс | 14 февраля 2004 г. [2] |
| Первый этап | |
| Высота | 3,15 м (10,3 фута) [3] |
| Диаметр | 2,34 м (7 футов 8 дюймов) [3] |
| Полная масса | 10 400 кг (22 900 фунтов) [3] |
| Пороховая масса | 9700 кг (21400 фунтов) [1] |
| Питаться от | Орбус-21 |
| Максимальная тяга | 190 кН (43 000 фунтов силы ) [1] |
| Удельный импульс | 295,5 с (2,898 км/с) [3] |
| Время горения | до 150 секунд [1] |
| Порох | Твердый |
| Второй этап | |
| Высота | 1,98 м (6 футов 6 дюймов) [3] |
| Диаметр | 1,60 м (5 футов 3 дюйма) [3] |
| Полная масса | 3000 кг (6600 фунтов) |
| Пороховая масса | 2700 кг (6000 фунтов) [1] |
| Питаться от | Орбус-6 |
| Максимальная тяга | 80 кН (18 000 фунтов силы ) [1] |
| Удельный импульс | 289,1 с (2,835 км/с) [3] |
| Порох | Твердый |
Инерционная верхняя ступень ( IUS ), первоначально обозначавшаяся как промежуточная верхняя ступень , представляла собой двухступенчатую космическую систему твердотопливную запуска, разработанную компанией Boeing для ВВС США, начиная с 1976 года. [4] для вывода полезных грузов с низкой околоземной орбиты на более высокие орбиты или межпланетные траектории после запуска на борту ракеты Титан 34Д или Титан IV в качестве верхней ступени или из отсека полезной нагрузки космического корабля "Шаттл" в качестве космического буксира .
Разработка
[ редактировать ]Во время разработки космического корабля «Шаттл» НАСА при поддержке ВВС хотело иметь верхнюю ступень, которую можно было бы использовать на «Шаттле» для доставки полезных грузов с низкой околоземной орбиты на орбиты с более высокой энергией, такие как GTO или GEO , или для снижения скорости планетарного движения. зонды. Кандидатами были « Кентавр» , приводимый в движение жидким водородом и жидким кислородом, « Транстаж» , приводимый в движение гиперголическими хранимыми порохами Аэрозин-50 и тетраоксидом динитрогена ( N 2 O 4 ) и промежуточной верхней ступени, использующей твердое топливо. Министерство обороны сообщило, что Transtage может удовлетворить все потребности обороны, но не может удовлетворить научные требования НАСА, IUS может удовлетворить большинство потребностей обороны и некоторые научные миссии, в то время как Centaur может удовлетворить все потребности как ВВС, так и НАСА. Началась разработка как «Кентавра», так и IUS, и к конструкции IUS была добавлена вторая ступень, которую можно было использовать либо в качестве апогейного двигателя для вывода полезной нагрузки непосредственно на геостационарную орбиту, либо для увеличения массы полезной нагрузки, доводимой до скорости убегания. [5]
Boeing был основным подрядчиком IUS. [6] в то время как подразделение химических систем United Technologies производило твердотопливные ракетные двигатели IUS. [7]
При запуске с космического корабля «Шаттл» IUS мог доставить до 2270 кг (5000 фунтов) непосредственно на GEO или до 4940 кг (10890 фунтов) на GTO . [3]
Первый запуск IUS состоялся в 1982 году на ракете Titan 34D с базы ВВС на мысе Канаверал, незадолго до полета космического корабля STS-6 . [8]
Разработка «Шаттла-Кентавра» была остановлена после катастрофы «Челленджера» , и Промежуточный разгонный блок стал Инерционным разгонным блоком.
Дизайн
[ редактировать ]Твердотопливный двигатель обеих ступеней имел управляемое сопло для изменения вектора тяги. Вторая ступень имела гидразиновые реактивные жиклеры для управления ориентацией при движении по инерции и отделения от полезной нагрузки. [9] В зависимости от миссии можно было установить один, два или три бака с гидразином по 54 кг (120 фунтов). [9]
Приложения
[ редактировать ]
При запусках Титана ракета-носитель Титан запускала IUS, выводя полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту, где она отделялась от Титана и запускала его первую ступень, которая выводила его на эллиптическую «переходную» орбиту на большую высоту.
При запусках шаттла отсек полезной нагрузки орбитального корабля открывался, IUS и его полезная нагрузка поднимались (с помощью бортового вспомогательного оборудования IUS (ASE)) на угол 50–52 ° и отпускались. [9] После того, как «Шаттл» отделился от полезной нагрузки на безопасное расстояние, первая ступень IUS загорелась и, как и в случае с ракетой-носителем «Титан», вышла на «переходную орбиту».
При достижении апогея на переходной орбите первая ступень и межступенчатая конструкция были сброшены. Затем вторая ступень сработала, чтобы сделать орбиту круговой, после чего отпустила спутник и, используя свои двигатели ориентации, начала ретроградный маневр, чтобы выйти на более низкую орбиту, чтобы избежать любой возможности столкновения с его полезной нагрузкой.
В дополнение к описанным выше миссиям связи и разведки, в ходе которых полезная нагрузка была выведена на стационарную (24-часовую) орбиту, IUS также использовался для вывода космических кораблей на планетарные траектории. Для этих миссий вторая ступень IUS была отделена и зажжена сразу после выгорания первой ступени. Запуск второй ступени на малой высоте (и, следовательно, высокой орбитальной скорости) обеспечил дополнительную скорость, необходимую космическому кораблю для ухода с околоземной орбиты (см. Эффект Оберта ). IUS не мог придать своей полезной нагрузке такую большую скорость, как «Кентавр»: хотя «Кентавр» мог запустить «Галилео» непосредственно в двухлетнем путешествии к Юпитеру, IUS потребовалось шестилетнее путешествие с многочисленными гравитационными средствами. [10]
Последний полет IUS произошел в феврале 2004 года. [2]
Рейсы
[ редактировать ]| Серийный номер [11] | Дата запуска | Ракета-носитель | Полезная нагрузка | Примечания | Изображение |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 1982-10-30 | Титан 34Д | DSCS II F-16 / III А-1 | Миссия прошла успешно, несмотря на потерю телеметрии на протяжении большей части полета. | |
| 1 | 1983-04-04 | Космический шаттл Челленджер ( STS-6 ) | ТДРС-А (ТДРС-1) | Вторая ступень упала из-за неисправности двигателя, что привело к неправильной орбите. Сотрудники Boeing, наблюдавшие за полетом, смогли отделить падающий IUS от спутника, чтобы его можно было вывести на конечную орбиту. |  |
| 11 | 1985-01-24 | Космический шаттл Дискавери ( STS-51-C ) | США-8 ( большой ) | Засекреченная полезная нагрузка Министерства обороны США [12] | |
| 12 | 1985-10-03 | Космический шаттл Атлантида ( STS-51-J ) | США-11 / 12 ( DSCS ) | Полезная нагрузка Министерства обороны. Рассекречен в 1998 году. [13] |  |
| 3 | 1986-01-28 | Космический шаттл Челленджер ( STS-51-L ) | ТДРС-Б | Уничтожен во время запуска [14] | |
| 7 | 1988-09-29 | Космический шаттл Дискавери ( СТС-26 ) | ТДРС-С (ТДРС-3) |  | |
| 9 | 1989-03-13 | Космический шаттл Дискавери ( СТС-29 ) | ТДРС-Д (ТДРС-4) | ||
| 18 | 1989-05-04 | Космический шаттл Атлантида ( СТС-30 ) | Магеллан | Зонд к Венере . Всего один бак с гидразином. [9] |  |
| 8 | 1989-06-14 | Титан IV (402) А | США-39 ( ДСП ) | ||
| 19 | 1989-10-18 | Космический шаттл Атлантида ( СТС-34 ) | Галилео | Зонд к Юпитеру |  |
| 5 | 1989-11-23 | Космический шаттл Дискавери ( СТС-33 ) | США-48 ( большой ) | Засекреченная полезная нагрузка Министерства обороны США [12] | |
| 17 | 1990-10-06 | Космический шаттл Дискавери ( СТС-41 ) | Улисс на PAM-S | Зонд к полярным регионам Солнца |  |
| 6 | 1990-11-13 | Титан IV (402) А | США-65 ( ДСП ) | ||
| 15 | 1991-08-02 | Космический шаттл Атлантида ( STS-43 ) | ТДРС-Э (ТДРС-5) |  | |
| 14 | 1991-11-24 | Космический шаттл Атлантида ( STS-44 ) | США-75 ( ДСП ) | ||
| 13 | 1993-01-13 | Космический шаттл Индевор ( STS-54 ) | ТДРС-Ф (ТДРС-6) |  | |
| 20 | 1994-12-22 | Титан IV (402) А | США-107 ( ДСП ) | ||
| 26 | 1995-07-13 | Космический шаттл Дискавери ( СТС-70 ) | ТДРС-Г (ТДРС-7) | ||
| 4 | 1997-02-23 | Титан IV (402) Б | США-130 ( ДСП ) | ||
| 21 | 1999-04-09 | Титан IV (402) Б | США-142 ( ДСП ) | Первая и вторая ступени IUS не разошлись, полезная нагрузка выведена на бесполезную орбиту. | |
| 27 | 1999-07-23 | Космический шаттл Колумбия ( STS-93 ) | Рентгеновская обсерватория Чандра | Последний запуск полезной нагрузки с использованием IUS на космическом шаттле. |  |
| 22 | 2000-05-08 | Титан IV (402) Б | США-149 ( ДСП ) | ||
| 16 | 2001-08-06 | Титан IV (402) Б | США-159 ( ДСП ) | ||
| 10 | 2004-02-14 | Титан IV (402) Б | США-176 ( ДСП ) |
Галерея
[ редактировать ]
TDRS-C в космического корабля "Дискавери" отсеке полезной нагрузки
Выпуск TDRS-C
Улисс использовал комбинацию PAM-S и IUS.
Инерционная разгонная ступень в Музее авиации в Сиэтле
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж «Инерционный разгонный блок» . Архивировано из оригинала 11 марта 2016 года . Проверено 13 июля 2014 г.
- ^ Jump up to: а б «Инерционный разгонный блок» . Боинг. Архивировано из оригинала 16 июля 2012 года . Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «Инерционный разгонный блок» . Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ «Боинг запускает два спутника» . Бюллетень . УПИ. 1 ноября 1982 г. с. 3 . Проверено 23 февраля 2014 г.
Компания Boeing выиграла контракт на разработку IUS в 1976 году...
- ^ Вирджиния Доусон; Марк Боулз. «Укрощение жидкого водорода: разгонный блок ракеты «Кентавр»» (PDF) . НАСА.gov . п. 172 . Проверено 24 июля 2014 г.
Они утверждали, что IUS, разработанная ВВС, потенциально является лучшей ракетой. Первая ступень двухступенчатой ракеты была способна запускать максимум полезные нагрузки среднего размера. Это ограничение будет преодолено за счет добавления второй ступени для более крупных грузов с пунктами назначения в более глубокий космос. В частности, ВВС попросили НАСА разработать дополнительную ступень, которую можно было бы использовать для планетарных миссий, таких как предлагаемый зонд к Юпитеру под названием «Галилео».
- ^ «Инерциальный разгонный блок (ИУС) Титан IV» . www.globalsecurity.org . Проверено 2 февраля 2019 г.
- ^ «ПОЛЕЗНЫЕ НАГРУЗКИ КОСМИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ» . science.ksc.nasa.gov . Архивировано из оригинала 21 декабря 2016 года . Проверено 2 февраля 2019 г.
- ^ «Мыс, Глава 2, Раздел 6, Военно-космические операции TITAN 34D и» . www.globalsecurity.org . Проверено 2 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д «ПРЕСС-КИТ СТС-30» . Апрель 1989 года.
IUS имеет длину 17 футов и диаметр 9,25 фута. Он состоит из кормовой юбки; твердотопливный ракетный двигатель кормовой ступени (SRM), содержащий примерно 21 400 фунтов топлива и создающий тягу примерно 42 000 фунтов; промежуточный этап; передняя ступень SRM с 6000 фунтов топлива и тягой примерно 18000 фунтов; и секция поддержки оборудования. - Секция обеспечения оборудования содержит авионику, обеспечивающую наведение, навигацию, управление, телеметрию, управление командами и данными, управление реакцией и электропитание. Все критически важные компоненты системы авионики, а также приводы вектора тяги, двигатели управления реакцией, двигатель-воспламенитель и пиротехническое оборудование разделения ступеней дублируются, чтобы обеспечить надежность выше 98 процентов. - В двухступенчатой машине ИУС используется как большой, так и малый СРМ. В этих двигателях используются подвижные сопла для управления вектором тяги. Форсунки обеспечивают угол поворота до 4 градусов на большом моторе и 7 градусов на малом моторе. Большой двигатель представляет собой SRM с самой продолжительной продолжительностью тяги, когда-либо разработанной для космоса, с возможностью тяги до 150 секунд. Требования и ограничения миссии (например, вес) могут быть удовлетворены путем подбора количества переносимого топлива.
- ^ Вирджиния Доусон; Марк Боулз. «Укрощение жидкого водорода: разгонный блок ракеты «Кентавр»» (PDF) . НАСА.gov . п. 211 . Проверено 24 июля 2014 г.
- ^ Кребс, Гюнтер. «ИУС» . Космическая страница Гюнтера . Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Кребс, Гюнтер Д. «Орион 1, 2 (Магнум 1, 2)» . Космическая страница Гюнтера . Проверено 5 декабря 2022 г.
- ^ Марс, Келли (02 октября 2020 г.). «35 лет назад: STS-51J - первый полет космического корабля «Атлантис»» . НАСА . Проверено 27 июня 2022 г.
- ^ «Спутниковая система слежения и ретрансляции данных (TDRSS)» . Космическая связь НАСА. Архивировано из оригинала 20 марта 2009 г. Проверено 25 июня 2009 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Эволюция поперечной связи инерционной верхней ступени , зима 2003 г., том 4, номер 1 (опубликовано The Aerospace Corporation), стр. 38
- Инерционная разгонная ступень в Федерации американских учёных