DIRECT — это предложенная в конце 2000-х годов альтернативная архитектура ракеты-носителя сверхтяжелого класса, поддерживающая концепцию NASA по исследованию космоса , которая должна была заменить запланированные космическим агентством ракеты Ares I и Ares V на семейство ракет-носителей на базе шаттла под названием «Jupiter». Она должна была стать альтернативой ракетам Ares I и Ares V , которые разрабатывались для программы Constellation , предназначенной для разработки космического корабля Orion для использования на околоземной орбите, Луне и Марсе. [2]
Основные выгоды прогнозировались от повторного использования как можно большего количества оборудования и объектов программы Space Shuttle , включая экономию средств, опыт работы с существующим оборудованием и сохранение рабочей силы. [2]
DIRECT — это предложенная в конце 2000-х годов альтернативная архитектура ракеты-носителя сверхтяжелого класса, поддерживающая концепцию NASA по исследованию космоса , которая должна была заменить запланированные космическим агентством ракеты Ares I и Ares V на семейство ракет-носителей на базе шаттла под названием «Юпитер». [ требуется ссылка ]
DIRECT отстаивала группа космических энтузиастов, которые утверждали, что они представляют более широкую команду из десятков инженеров NASA и космической промышленности, которые активно работали над предложением на анонимной, добровольной основе в свободное время. В сентябре 2008 года сообщалось, что команда DIRECT состоит из 69 членов, [3] 62 из которых были инженерами NASA, инженерами-подрядчиками NASA и менеджерами из программы Constellation . Небольшое количество членов команды, не являющихся сотрудниками NASA, публично представляли группу. [ кто? ]
Название проекта «DIRECT» отсылает к философии максимального повторного использования оборудования и объектов, уже существующих для программы Space Shuttle (STS), отсюда и «прямой» переход. Команда DIRECT утверждала, что использование этого подхода для разработки и эксплуатации семейства высокоунифицированных ракет сократит расходы и разрыв между выводом из эксплуатации Space Shuttle и первым запуском Orion, сократит графики и упростит технические требования для будущих усилий США по пилотируемому космосу. [ необходима цитата ]
Три основные версии предложения DIRECT были выпущены, последняя из которых, версия 3.0, была представлена в мае 2009 года. 17 июня 2009 года группа представила свое предложение на публичных слушаниях Комитета по обзору планов пилотируемых космических полетов США , группы, рассматривающей космические усилия США, в Вашингтоне, округ Колумбия [4]
После подписания 11 октября президентом Обамой Закона о разрешении НАСА 2010 года (S. 3729), предписывающего работу над ракетой-носителем большой грузоподъемности Space Launch System , команда DIRECT объявила свои усилия успешными и была расформирована. [5]
DIRECT выступал за разработку единого семейства ракет с высокой степенью общности под названием Jupiter, адаптированного из существующих систем Space Shuttle. Каждая ракета-носитель Jupiter будет использовать «общую основную ступень», состоящую из конструкции бака, основанной на существующем внешнем баке Space Shuttle с парой стандартных четырехсегментных твердотопливных ракетных ускорителей (SRB), установленных по бокам, как на Space Shuttle . До четырех главных двигателей Space Shuttle (SSME) из орбитального аппарата Space Shuttle будут прикреплены к нижней части внешнего бака. Двигатели будут выводиться с орбиты вместе с отработанным баком для сгорания в атмосфере Земли. [ необходима цитата ]
Экипажи будут перевозиться на вершине ракеты-носителя в запланированном NASA Orion Crew Exploration Vehicle , который в свою очередь будет оснащен запланированной системой аварийного прекращения запуска . Груз, перевозимый за космическим кораблем Orion или отдельно на грузовом запуске, будет закрыт обтекателем полезной нагрузки . [ необходима цитата ]
Многие конфигурации Jupiter рассматривались как возможные, но предложение DIRECT версии 3.0, опубликованное в мае 2009 года, рекомендовало две: Jupiter-130 и Jupiter-246, с заявленной грузоподъемностью, превышающей 70 и 110 тонн соответственно, для вывода на низкую околоземную орбиту . [6]
DIRECT утверждал, что дополнительная грузоподъемность Jupiter-130 позволит каждому экипажу Orion перевозить целый ряд дополнительных грузов , что невозможно с Ares I. Команда предложила ряд дополнительных миссий, которые будут реализованы Jupiter в их предложении, [7] включая:
Команда DIRECT утверждала, что эти дополнительные новые миссии могли быть запланированы и профинансированы из-за экономии затрат на разработку семейства ракет Jupiter по сравнению с текущей базой NASA. Они предположили, что предлагаемые новые миссии и полезные нагрузки могли бы обеспечить полезную занятость для многих людей, которые работали в программе Space Shuttle . [ необходима цитата ]
Как и в базовой программе NASA Constellation, два запуска будут выполнены для прямой лунной миссии. Одна ракета Jupiter-246 будет перевозить экипаж в запланированном NASA Orion Crew Exploration Vehicle вместе с запланированным NASA Lunar Surface Access Module . Еще один Jupiter-246 будет запущен с полностью заправленной верхней ступенью Jupiter Upper Stage (JUS) без полезной нагрузки. Этот конкретный JUS будет служить ступенью отправления на Землю. Две верхние ступени встретятся на низкой околоземной орбите, и лунный космический корабль перейдет из отработанного JUS в новый JUS. Собранный Orion/Altair/JUS покинет околоземную орбиту и отправится на Луну. Космический корабль выйдет на лунную орбиту, и весь экипаж спустится на Луну в Altair, в то время как Orion останется на лунной орбите. [ необходима цитата ]
DIRECT подсчитал, что два Юпитера-246 смогут отправить 80,7 тонн массы посредством транслунного выведения . [9] Это выгодно отличается от двойного запуска Ares I / Ares V, который по состоянию на сентябрь 2008 года, как предполагалось, мог бы вывести 71,1 тонны. [10]
Транспортное средство Jupiter от DIRECT было бы "встроенным" средством запуска, созданным на основе Space Shuttle . Эта широкая категория адаптаций Space Shuttle , постулированная еще до первого запуска Shuttle, удаляет крылатый Space Shuttle Orbiter , перемещает жидкостные основные двигатели в нижнюю часть криогенного резервуара (обычно предлагается адаптировать его из внешнего бака Shuttle ) и перемещает полезную нагрузку над резервуаром. [ необходима цитата ]
Первое официальное исследование концепции было проведено в 1986 году Центром космических полетов имени Маршалла НАСА после катастрофы космического челнока «Челленджер» . [11] Он был представлен как одна из альтернатив для запуска беспилотных грузов и потенциально позволил бы также возобновить лунную программу. Однако у НАСА не было средств на строительство новых транспортных средств, пока продолжалась программа космических челноков. Идея была отложена, и вместо этого НАСА сосредоточилось на ремонте и эксплуатации космического челнока. [ необходима цитата ]
Подход DIRECT был похож на подход Национальной системы запуска 1991 года . Совместно предложенный НАСА и Министерством обороны в качестве альтернативы Titan IV , проект был основан на тех же твердотопливных ускорителях и модифицированном внешнем баке, но вместо многоразового главного двигателя Space Shuttle были указаны четыре из предложенных одноразовых, менее дорогих главных двигателей Space Transportation. Конгресс Соединенных Штатов не выделил финансирование на разработку. В открытом доступе имеется большое количество справочных материалов по NLS. [12] [13] [14] [15]
Исследование архитектуры систем исследования NASA (ESAS) 2005 года включало в себя проект, аналогичный предложению DIRECT, с использованием трех главных двигателей Space Shuttle (SSME). Известная как LV-24 в конфигурации запуска экипажа и LV-25 в грузовой конфигурации, эта идея была отклонена, поскольку она не имела достаточных характеристик для предлагаемой лунной программы - однако концепция не рассматривалась с использованием ступени отправления на Землю (EDS). [ необходима цитата ]
Повторное исследование DIRECT идеи SDLV началось в 2006 году из-за разочарования высокой стоимостью и задержками Ares I и опасений, что любые подобные проблемы с гигантским Ares V могут поставить под угрозу всю программу Constellation. Дополнительной целью было сохранение способности США запускать экипажи в космос с максимально коротким промежутком после запланированного прекращения работы Shuttle. [ необходима цитата ]
По словам команды DIRECT, первая версия предложения DIRECT была результатом трехмесячного исследования, проведенного более чем дюжиной инженеров и менеджеров NASA, работающих в свободное время, и небольшой группой инженеров и неинженеров за пределами NASA. DIRECT взяла окончательную рекомендацию ESAS об использовании EDS на этапе подъема полета для получения дополнительных характеристик запуска на грузовой ракете-носителе и применила эту же методологию к LV-24/25. [ необходима цитата ]
Следующее изменение в разработке DIRECT было вызвано отказом NASA от основного двигателя Space Shuttle в конструкции Ares V из-за высокой стоимости производства двигателей SSME и сложности производства необходимого количества единиц в год на существующих производственных мощностях. NASA указало пять двигателей RS-68 в качестве основных двигателей для Ares V. В предложении DIRECT указывалось, что его основной двигатель должен включать два двигателя RS-68. Дополнительные характеристики для доставки полезных грузов на низкую околоземную орбиту будут обеспечены путем модернизации основных двигателей с помощью сопел регенеративного охлаждения для повышения их эффективности. [ необходима цитата ]
Предложение v1.0 было представлено 25 октября 2006 года администратору NASA Майклу Д. Гриффину и широкому кругу промышленных, политических и правозащитных групп, участвующих в программе Constellation . [ необходима ссылка ]
В конце 2006 года руководитель исследования ESAS , доктор Дуг Стэнли, заявил, что предложение DIRECT v1.0 не может работать, поскольку оно опирается на чрезмерно оптимистичные и спекулятивные характеристики производительности для модернизированного двигателя RS-68 Regen . Стэнли представил официальные характеристики от Rocketdyne относительно модернизации RS-68 Regen в качестве доказательства своей точки зрения. [ необходима цитата ]
10 мая 2007 года было выпущено пересмотренное предложение DIRECT. Чтобы ответить на критику опоры на исследования двигателей вместо работающих двигателей, DIRECT v2.0 указала оценку человеком стандартной производительности RS-68 , используемой на существующих ракетах-носителях Delta IV , а для верхней ступени выбрала нижнюю из двух спецификаций двигателя J-2X , который Rocketdyne разрабатывала для ракет-носителей Ares НАСА. DIRECT v2.0 представила масштабируемое модульное семейство ракет-носителей, созданных на основе Shuttle, начиная с Jupiter-120 и Jupiter-232. [ необходима цитата ]
Согласно предложению, одноступенчатый Jupiter-120 мог достичь низкой околоземной орбиты с двумя стандартными абляционными двигателями RS-68, в то время как дополнительный RS-68 требовался на основной ступени более тяжелого двухступенчатого Jupiter-232. Для ступени отправления на Землю для Jupiter-232 теперь требовались два стандартных двигателя J-2X вместо одного. [16]
Команда DIRECT подготовила 131-страничное исследование архитектуры исследования DIRECT v2.0, которое было опубликовано 19 сентября 2007 года на конференции AIAA "Space 2007" в Лонг-Бич, Калифорния. По словам группы, эта статья была создана в ходе девятимесячного исследования. В статье подробно описывалось, как ракеты-носители станут одним из компонентов более широкой архитектуры, позволяющей США поддерживать Международную космическую станцию (МКС), осуществлять лунные миссии и предоставлять дополнительные возможности для программы пилотируемых космических полетов НАСА. Эти возможности включали миссии на Марс, варианты архитектуры промежуточной точки Лагранжа и архитектуры миссий для посещения околоземных объектов . [17]
В июне 2008 года Дэвид Кинг , директор Центра космических полетов имени Маршалла в NASA, заявил, что NASA рассматривало DIRECT, а также многие другие предложения по ракетам, и что семейство Ares было правильным набором ракет для этой миссии. [18] «DIRECT v2.0 значительно не соответствует требованиям к характеристикам лунного посадочного модуля для исследовательских миссий, как конкретно изложено в основных правилах программы Constellation. Концепция также превышает требования для ранних миссий на Международную космическую станцию в следующем десятилетии. Эти недостатки потребуют спешной разработки более дорогой системы запуска со слишком малыми возможностями в долгосрочной перспективе и фактически увеличат разрыв между прекращением эксплуатации космических челноков и разработкой нового транспортного средства. Что еще более важно, подход Ares обеспечивает гораздо больший запас безопасности экипажа, что имеет первостепенное значение для каждой миссии NASA в космосе».
В июле 2008 года, после заявлений NASA об отсутствии специальных исследований DIRECT, космическое агентство опубликовало некоторые внутренние исследования, проведенные в 2006 и 2007 годах. [11] [19] [20] [21] Почти год спустя, 18 мая 2009 года, команда DIRECT опубликовала опровержение обвинений, выдвинутых NASA, заключив, что «существенные недостатки в оценке DIRECT» сделали анализ от октября 2007 года бесполезным. [22] [23]
29 мая 2009 года представитель DIRECT Стивен Метшан выступил с докладом на 28-й ежегодной Международной конференции по развитию космонавтики в Орландо, Флорида , под названием «Direct 3.0: посадка на Луну вдвое большей массы за половину стоимости». [24] В апреле 2009 года, после проведения NASA исследований, сравнивающих использование основного двигателя Space Shuttle (SSME) с первоначально запланированным двигателем RS-68 для Ares V, команда DIRECT объявила, что в будущих предложениях DIRECT будет рекомендован SSME в качестве двигателя основной ступени. [25] Изменение двигателя было вызвано опасениями, что абляционно охлаждаемый RS-68 не выдержит интенсивного тепла, выделяемого близлежащими выхлопными шлейфами SRB Space Shuttle. DIRECT утверждает, что более высокая стоимость регенеративно охлаждаемого SSME будет компенсирована временем и деньгами, сэкономленными за счет отсутствия человеческого участия в оценке RS-68. Аналогичным образом, для верхней ступени команда DIRECT рекомендовала использовать шесть проверенных в полетах двигателей RL10B-2 .
В мае 2009 года Управление по политике в области науки и технологий объявило о создании Комитета по обзору планов пилотируемых космических полетов США под председательством Нормана Р. Августина . [26] 17 июня 2009 года член команды Стивен Метшан представил концепцию DIRECT v3.0 комитету, который был сформирован для предоставления независимых рекомендаций будущей администрации Обамы . [4] [27] В окончательном отчете комитета DIRECT напрямую не сравнивалась с программой Constellation, но предлагались бюджет, расписание и комбинации миссий, в которых могла бы использоваться ракета-носитель на базе шаттла. [28] [29]
19 января 2010 года, на фоне слухов о том, что НАСА предложит ракету-носитель типа DIRECT, команда DIRECT провела презентацию для заместителя администратора НАСА по управлению исследовательскими системами Дугласа Кука и заместителя администратора НАСА по космическим операциям Уильяма Х. Герстенмайера на встрече, созванной администратором НАСА Чарльзом Ф. Болденом-младшим [30]
По словам команды DIRECT, многие инженеры и менеджеры NASA поддержали концепцию и провели сравнительный анализ затрат с текущей программой NASA Constellation, а также подробную серию оценок вспомогательных объектов, таких как данные о существующих производственных объектах для внешнего бака на сборочном предприятии Michoud и различных объектах по подготовке к запуску, которые в настоящее время находятся в Космическом центре Кеннеди . DIRECT предложил повторно использовать почти все существующие объекты с минимальными модификациями в отличие от ракет Ares I и Ares V , которые потребовали бы обширных модификаций и замен на существующих объектах. [ необходима цитата ]
Основная ступень DIRECT осталась бы с существующим диаметром 8,41 м (27,6 фута) внешнего бака шаттла по сравнению с 10,06 м (33,0 фута) для Ares V. Команда DIRECT заявила, что, не увеличивая диаметр основной ступени, существующее производственное оборудование внешнего бака на сборочном заводе в Мишу , существующая баржа Pegasus , используемая для транспортировки бака из Мишу в Космический центр Кеннеди , существующие рабочие платформы в здании сборки транспортных средств , существующие мобильные пусковые платформы и гусеничные транспортеры , а также части конструкции существующей стационарной сервисной конструкции и огневые траншеи на стартовом комплексе 39 могут быть использованы без серьезных модификаций. [ необходима ссылка ]
Space Launch System , будущий преемник Ares от NASA, сохранил диаметр бака Space Shuttle — 8,41 м (27,6 фута). [31]
Одной из самых сильных программных критических замечаний к архитектуре Ares I и Ares V была высокая стоимость как разработки двух новых пусковых установок, так и эксплуатации двух параллельных программ. Проблемы со стоимостью были упомянуты в отчетах GAO в Конгресс [32], где отмечалось, что только разработка Ares I , как ожидается, обойдется в 14,4 млрд долларов. Бывший администратор NASA Майкл Д. Гриффин подтвердил, что общая стоимость разработки обеих пусковых установок Ares составит 32 млрд долларов, что указывает на то, что разработка Ares V будет дороже, чем Ares I. [ требуется цитата ]
График запуска Ares I несколько раз задерживался с момента начала новой лунной программы. Первоначальное намерение в отчете Exploration Systems Architecture Study (ESAS) состояло в том, чтобы провести пилотируемый полет уже в середине 2011 года после прекращения эксплуатации Space Shuttle в 2010 году. Последующий официальный график NASA имел 65%-ную уверенность в том, что первый пилотируемый полет Ares I с Orion ( Orion 2 ) состоится в марте 2015 года. [33] [ проверка не удалась ]
Критически важным видом деятельности по разработке Ares I был график для двигателя верхней ступени J-2X и пятисегментной версии SRB . Инженеры были обеспокоены колебаниями тяги и интеграцией Orion-Ares I. В 2008 году Lockheed Martin запросила у NASA перепроектирование Ares I , чтобы устранить риски интеграции с капсулой экипажа Orion. Объединенные результаты испытаний запуска Ares IX и статических испытательных огневых испытаний Ares I показали, что колебания тяги не были критической проблемой, по словам инженеров программы. [34]
DIRECT утверждал, что требование разработать 5-сегментные SRB и двигатель верхней ступени J-2X для Ares I для запуска первого Orion было прямой причиной задержек в графике и сравнительно высоких затрат на разработку. Для Ares I также потребовалось бы полностью новое производство на сборочном заводе Michoud и стартовые площадки в Космическом центре Кеннеди . Напротив, DIRECT предложил повторно использовать существующий 4-сегментный полностью рассчитанный на человека твердотопливный ракетный ускоритель Space Shuttle и главный двигатель Space Shuttle . DIRECT также предложил повторно использовать существующее производство для создания модифицированного варианта существующего внешнего бака Space Shuttle . Для обеспечения запусков в Космическом центре Кеннеди потребуются лишь умеренные модификации . Предложение DIRECT об одной ракете-носителе было направлено на устранение рисков программы, связанных с возможной отменой ракеты-носителя Ares V из-за бюджетных ограничений. [ необходима цитата ]
Компания DIRECT заявила, что ее ракеты-носители Jupiter позволят избежать задержек с Ares I, поскольку не требуют J-2X для ракеты-носителя Jupiter-130 первого поколения, не требуют пятисегментного SRB и обеспечивают грузоподъемность более 60 тонн, что позволит решить проблемы с весом в конструкции Orion. [ необходима цитата ]
DIRECT также заявила, что деньги будут сэкономлены за счет избежания параллельной разработки ускорителя Ares V , поскольку семейство Jupiter будет представлять собой единую программу семейства ракет. Группа предложила, чтобы деньги, сэкономленные на Ares V, были повторно использованы для ускорения разработки других элементов, таких как Orion , Jupiter-130, модификации стартовой площадки и всех связанных систем. Ожидалось, что значительное вливание денег позволит существенно сократить графики всех этих элементов, что позволит системе Orion /Jupiter-130 полностью эксплуатироваться для выполнения ротации экипажа из 6 человек и доставки грузов на МКС к 2013 году. [ необходима цитата ]
Сторонники утверждали, что предложение DIRECT позволит NASA выполнить мандат Vision for Space Exploration раньше и безопаснее, чем запланированные Ares I и Ares V, с меньшими затратами и с меньшим программным риском из-за более простого подхода, который уменьшает новые усилия по разработке. Сторонники заявили, что предложение DIRECT позволит NASA предоставить достаточно денег для продолжения финансирования программ за пределами разработки и эксплуатации ракет-носителей, включая расширение своего участия в Международной космической станции , которая должна была закончиться в 2016 году по сравнению с 2009 годом. Предложение DIRECT также предполагало, что NASA могло бы использовать экономию средств от предложения DIRECT для ускорения графика VSE по возвращению на Луну и потенциального запуска других миссий, таких как миссии по обслуживанию космического телескопа Хаббл. В отличие от этих заявлений старший менеджер NASA по программе STS Джон Шеннон заявил, что, по его мнению, предложение DIRECT недооценивает затраты на семейство ракет Jupiter. [35]
Предложение DIRECT требовало больше этапов орбитальной сборки, чем предлагаемая программа Constellation. В Constellation после сближения Ares I и Ares V на низкой околоземной орбите исследовательский аппарат Orion Crew Exploration Vehicle (примерно 22 т [36] ) с Ares I переворачивался и состыковывался с лунным модулем Altair (примерно 44 т [37] ), который все еще был прикреплен к ступени отправления на Землю Ares V. В случае DIRECT общая масса Orion и Altair превысила бы грузоподъемность Jupiter-130. Если бы Jupiter-130 был запущен с Orion, а Jupiter-246 — с Altair, у верхней ступени Jupiter Upper Stage (JUS) с Altair было бы недостаточно топлива, чтобы вывести Altair/Orion за пределы околоземной орбиты. Таким образом, базовый вариант DIRECT предполагал запуск двух Jupiter-246, одного с частично заправленным (75 т) JUS, несущим Orion/Altair, и другого с полностью заправленным (175 т) JUS. [9] После орбитального сближения Orion перевернется и снова состыкуется с Altair, как в программах Apollo и Constellation. Однако с DIRECT экипаж в Orion должен будет отделить Orion/Altair от первого JUS и состыковать Altair со вторым JUS. У второго JUS будет достаточно оставшегося топлива, чтобы служить ступенью отлета к Земле. Первый JUS будет сброшен на низкой околоземной орбите, а второй — после сгорания топлива при отлете от Земли. [ требуется ссылка ]
Масса верхней ступени Jupiter Upper Stage (JUS) по отношению к емкости топлива считается реалистичной. Минимальная масса верхней ступени желательна, чтобы ступень могла вывести космические аппараты Orion и Altair с околоземной орбиты, но JUS должна быть достаточно большой, чтобы нести достаточно топлива как для достижения низкой околоземной орбиты, так и для использования в качестве ступени отправления с Земли. DIRECT v3.0 JUS имела предполагаемую массу 11,3 т при емкости топлива 175,5 т. Заявляя о наследии конструкции от серии верхних ступеней Centaur , DIRECT специально ссылалась на новые материалы, новые методы сварки и общую переборку, разделяющую баки с жидким кислородом и жидким водородом, как достаточные для учета малой массы ступени. Бернард Куттер из United Launch Alliance описал еще более радикальную конструкцию DIRECT v2.0 JUS как «...очень разумную. Я бы даже назвал ее консервативной». [38]
Грузоподъемность Ares V на низкой околоземной орбите, по данным NASA, составила бы 188 000 кг. Это больше, чем у самой большой предлагаемой ракеты Jupiter (Jupiter-246 Heavy с 5-сегментным SRBS), которая, как утверждалось, могла поднять около 120 000 кг на НОО. [39] Для потенциальных миссий на Марс, таким образом, потребовалось бы больше запусков за миссию с использованием Jupiter вместо Ares V, и модули миссии должны были бы быть разделены на большее количество различных частей. Однако, для миссии NASA Design Reference Mission 5.0, завершенной в 2007 году, требовалась только ракета-носитель весом более 125 мт с кожухом диаметром 10 м+ для миссии на Марс с 6 отдельными запусками Ares V. Ракета Jupiter соответствовала бы требованиям миссии Design Reference Mission с очень небольшим дефицитом полезной нагрузки на НОО, при этом выполняя требования по объему. [ необходима цитата ]
Ракеты Jupiter будут короче Ares V, что позволит использовать очень длинные обтекатели полезной нагрузки и, следовательно, больший общий внутренний объем, чем это возможно с более высокой Ares V, которая быстро столкнется с ограничениями из-за ограничений по высоте в здании сборки транспортных средств в Космическом центре Кеннеди . [ необходима цитата ]
Было спроектировано много конфигураций Юпитера, и в мае 2009 года в предложении DIRECT версии 3.0 были рекомендованы две из них: Юпитер-130 и Юпитер-246, с заявленной грузоподъемностью, превышающей 60 и 90 тонн (т) (или 70 и 110 тонн для грузовых версий) соответственно, для вывода на низкую околоземную орбиту . [1]
DIRECT предложил, чтобы Jupiter-130 стал первой разработанной конфигурацией с целью ввода в эксплуатацию в течение четырех лет с момента начала программы разработки. Jupiter-130 должен был состоять из общей основной ступени Jupiter с одним удаленным SSME, без верхней ступени и с обтекателем полезной нагрузки сверху. «130» означает одну криогенную основную ступень, три главных двигателя и ноль двигателей верхней ступени. Первоначальные запуски должны были сменять экипажи и доставлять грузы на Международную космическую станцию , что в то время выполнялось ракетами «Союз» . [ требуется ссылка ]
Расчеты DIRECT показали, что Jupiter-130 был бы способен доставлять от более 60 т до более 70 т груза или груза и экипажа на различные круговые и эллиптические наклонные низкие околоземные орбиты. [1] Если вычесть массу предлагаемого космического корабля Orion и экипажа (18 - 22 т в зависимости от миссии [40] ), остаток выгодно отличается от примерно 25 т грузоподъемности Space Shuttle и отсутствия грузоподъемности Ares I, помимо космического корабля Orion.
Jupiter-246 будет использовать четыре главных двигателя Space Shuttle (SSME) в общей основной ступени с верхней ступенью , неофициально называемой Jupiter Upper Stage (JUS). Jupiter-246 будет использовать шесть двигателей RL10B-2 на верхней ступени. «246» означает две криогенные ступени, четыре главных двигателя и шесть двигателей верхней ступени. Основной ролью Jupiter-246 будет запуск более тяжелых грузов, а также экипажа и грузов для лунных миссий. [ необходима цитата ]
Jupiter-241 будет иметь четыре SSME в общей ступени ядра со второй ступенью, но вместо 6 RL-10B-2, 1 J-2X, если технология станет доступной. «241» означает две криогенные ступени, четыре главных двигателя и один двигатель второй ступени. Его цель будет такой же, как у Jupiter-246.
Поскольку Jupiter-246 использовал бы четыре SSME на топливных баках, изначально рассчитанных на три двигателя, топливо основной ступени было бы истощено до достижения низкой околоземной орбиты , и большая вместимость верхней ступени доставляла бы полезную нагрузку на орбиту. Запущенный с частичной загрузкой топлива верхней ступени в 75 т, Jupiter-246 мог бы доставить более 84 т экипажа и груза на круговую орбиту диаметром 241 км (130 морских миль) с наклоном 29°. [41] Запущенный без экипажа или полезной нагрузки, те же 75 т топлива могли бы доставить дополнительные 100 т топлива на ту же орбиту. [42] Общая вместимость JUS должна была составить приблизительно 175 т. Для лунных миссий, в которых JUS будет использоваться в качестве ступени отлета к Земле, будет запущена полная загрузка в 175 тонн топлива, из которых 75 тонн будут израсходованы при достижении низкой околоземной орбиты, оставив 100 тонн для сжигания при отлете к Земле.
В соответствии с темой DIRECT v3.0 по использованию как можно большего количества существующего оборудования, DIRECT предлагает ветеранское семейство двигателей RL10 для питания JUS. Однако DIRECT ожидала схожую производительность для своей верхней ступени от двигателя J-2X, ранее разрабатывавшегося для верхних ступеней Ares I и Ares V. [ необходима цитата ]
Одной из основных целей предложения DIRECT является разработка новой тяжелой ракеты-носителя в более короткие сроки. Когда проект DIRECT начался в 2006 году, ожидалось, что Shuttle будет работать еще около четырех лет. Планировалось, что DIRECT будет использовать четырехсегментный твердотопливный ракетный ускоритель (SRB), неизменный по сравнению с Shuttle, и использовать уже начатую работу по проекту Constellation над главным двигателем RS-68 и двигателем верхней ступени J-2X. [ необходима цитата ]
Однако к 2009 году появились опасения, что абляционно-охлаждаемый двигатель RS-68 не сможет выдержать сильного жара от близлежащих SRB. С этим беспокойством и с учетом неминуемого прекращения эксплуатации шаттла предложение DIRECT v3.0 предусматривало использование более дорогого регенеративно-охлаждаемого, многоразового главного двигателя космического челнока (SSME) в качестве одноразового. Три или четыре SSME, прикрепленные к нижней части конструкции основного бака, будут сброшены в атмосферу Земли вместе с баком. Для миссий за пределами нижней околоземной орбиты верхняя ступень Юпитера будет использовать шесть Pratt and Whitney RL10 B-2. [ необходима цитата ]
Прежде чем ракета-носитель Ares I, предложенная NASA, могла бы быть запущена, потребовала бы как новую, модифицированную пятисегментную версию SRB Space Shuttle, так и двигатель верхней ступени J-2X, модификацию двигателя J-2, используемого на Saturn V. Предложенное семейство Jupiter могло бы запускаться с имеющимися в настоящее время двигателями, с возможностью модернизации до более мощного SRB и двигателя верхней ступени J-2X, если бы они стали доступны. [ необходима цитата ]
DIRECT предполагала продолжение разработки и эксплуатации пилотируемого космического корабля NASA Orion, включая его систему аварийного прекращения запуска (LAS). В случае чрезвычайной ситуации LAS вытащит капсулу экипажа в безопасное место, как это было на Ares I NASA. Однако команда DIRECT утверждала, что большая грузоподъемность Jupiter-130 — 64 тонны по сравнению с 25 тоннами у Ares I — позволит спроектировать Orion с большей безопасностью для экипажа, чем планировалось. [ необходима цитата ]
Для пилотируемых полетов на Международную космическую станцию (МКС) DIRECT заявил, что дополнительная грузоподъемность Jupiter позволит перевозить значительный груз в отдельном модуле, установленном под космическим кораблем Orion. После достижения орбиты Orion состыкуется с этим модулем и доставит его на МКС. Для сравнения, Ares I сможет доставить на МКС только космический корабль Orion. DIRECT утверждает, что полет Orion и отдельного модуля полезной нагрузки на Jupiter удовлетворит опасения по поводу безопасности, возникшие в связи с полетом экипажа отдельно от груза после катастрофы шаттла Columbia в 2003 году , поскольку капсула Orion все равно сможет отделиться от ракеты-носителя и любого груза в случае прерывания запуска. [ необходима цитата ]
Команда DIRECT привела ряд конкретных особенностей, которые, как утверждается, делают Jupiter-130 безопаснее Ares I:
Конструкция Jupiter будет повторно использовать проверенный метод Space Shuttle по прикреплению SRB к баку через внутренний структурный элемент. DIRECT утверждает, что это позволит избежать потенциально сильной вибрации в транспортном средстве, возникающей из - за эффекта «колебания тяги», свойственного большим твердотопливным ракетам. Этот эффект стал проблемой для Ares I. [43]
Как и в случае со Space Shuttle, жидкостные основные двигатели Jupiter-130 будут зажигаться на земле и проходить быструю проверку перед зажиганием SRB и запуском. Проблемы с последовательностью запуска могут быть обнаружены до совершения запуска, и единственным событием постановки на ступень транспортного средства будет выгорание и разделение SRB. Для сравнения, запуск Ares I состоит из немедленного зажигания его единственной первой ступени SRB, затем требуется событие постановки на ступень и зажигание на высоте его криогенной второй ступени. Хотя постановка на ступень является обычной практикой запуска ракет, она вносит проблемы безопасности, риска и надежности, особенно в пилотируемых полетах. (Более крупный Jupiter-246 с его верхней ступенью, как правило, включает этот риск.) [ необходима цитата ]
Команда DIRECT утверждала, что Jupiter-130 и -246 с их несколькими главными двигателями смогут достичь орбиты даже в случае отключения двигателя. [ необходима цитата ]
В концепции Jupiter пилотируемый космический корабль Orion будет поддерживаться большим аэродинамическим обтекателем. Такое расположение разместит Orion по крайней мере на 10 м (33 фута) дальше от заполненных топливом ступеней, чем это было бы на Ares I. DIRECT утверждал, что это обеспечит ценное дополнительное «буферное пространство» между взрывающимся кораблем и экипажем. [ необходима цитата ]
Предполагаемая грузоподъемность Jupiter-130 могла бы позволить установить защитное оборудование внутри обтекателя полезной нагрузки, под космическим кораблем Orion. DIRECT постулировал установку легкого щита из карбида бора и кевлара между космическим кораблем и ступенями ниже, чтобы помочь защитить экипаж от осколков и другого мусора при взрыве корабля. [ необходима цитата ]
{{cite web}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )