stringtranslate.com

Продвинутая криогенная стадия эволюции

Advanced Cryogenic Evolved Stage ( ACES ) была предложенной верхней ступенью на жидком кислороде / жидком водороде для использования на ряде различных ракет-носителей, производимых Boeing , Lockheed Martin , United Launch Alliance (ULA). В течение последних пяти лет программы ACES была предложена для возможного использования на космической ракете-носителе Vulcan , разработанной американской компанией United Launch Alliance. [1] Целью концепции ACES было улучшение срока службы на орбите текущих верхних ступеней . [1]

В 2015 году ULA объявила о концептуальных планах по переводу ракеты Vulcan на вторую ступень ACES, также известную как Centaur Heavy, после 2024 года. Первоначально Vulcan будет запускаться с верхней ступенью Centaur V. [2] У Boeing и Lockheed Martin были отдельные, но схожие концепции ACES до образования совместной (50% Boeing/50% Lockheed Martin) компании ULA в конце 2006 года.

В этом случае концепция верхней ступени с длительным сроком действия так и не смогла получить внимание высшего уровня ни от одной из компаний, поскольку она так и не получила полного финансирования разработки от правительства США, основного источника финансирования ракет Delta , Atlas и Vulcan. Однако некоторые аспекты изменений, запланированных для ACES, такие как больший диаметр бака, в конечном итоге были использованы в верхней ступени Centaur V. [3]

Продвинутая общая эволюционная стадия

Две концепции усовершенствованной криогенной ступени (ACES) были первоначально разработаны в 2005 году компаниями Boeing и Lockheed Martin . [4] [5] [ необходимо разъяснение ]

К 2010 году ULA унаследовала интеллектуальную собственность обоих предложений, и концепция ACES превратилась в новую высокопроизводительную верхнюю ступень, которая будет использоваться как на ракетах-носителях Atlas V , так и на Delta IV / Delta IV Heavy . Теперь называемая Advanced Common Evolved Stage , ACES была предложена как более дешевая, более мощная и более гибкая верхняя ступень, которая дополнит и, возможно, заменит существующие верхние ступени ULA Centaur и Delta Cryogenic Second Stage (DCSS). [1] Эта верхняя ступень должна была включать улучшенную изоляцию для улучшенного криогенного хранения и более длительной работы на побережье. [6]

В апреле 2015 года название ступени было возвращено к первоначальному названию Advanced Cryogenic Evolved Stage, поскольку новая конструкция ULA Vulcan будет единственной первой ступенью ракеты, предназначенной для использования ACES, начиная с 2023 года. [7]

В сентябре 2020 года ULA заявила, что больше не занимается активной разработкой ACES. [3]

Продвинутая криогенная стадия эволюции

По состоянию на апрель 2015 года ULA ожидала, что ACES дебютирует на ракете-носителе Vulcan не ранее 2023 года [7], но в июле 2015 года было уточнено, что запуск, скорее всего, состоится не ранее 2024–2025 годов. [8] В 2018 году ULA провела несколько презентаций, которые снова показали дебют ACES в 2023 году. [9] Однако в 2019 году ULA заявила, что, хотя они все еще планируют разрабатывать ACES, у них больше нет конкретной даты, когда это произойдет. [9]

Планировалось, что ACES будет использовать фирменную технологию ULA Integrated Vehicle Fluids (IVF) для значительного продления срока службы в космосе. [10]

Планировалось, что ACES будет включать в себя общие топливные баки диаметром 5,4 м (18 футов), способные перевозить 68 000 кг (150 000 фунтов) топлива. [11]

Верхняя ступень Vulcan Centaur

В конце 2017 года ULA решила вывести диаметр 5,4 м (18 футов) и усовершенствованные элементы изоляции верхней ступени ACES вперед. Согласно новому плану, верхняя ступень Vulcan — это Centaur V с двумя двигателями LH2/LOX RL10 и без IVF или другой технологии ACES с увеличенной продолжительностью [1], как планировалось для ACES. Затем ожидалось, что ACES будет иметь тот же диаметр бака, что и Centaur V, но растянутый (большая длина бака), с возможным добавлением еще двух RL10 и IVF. [12]

11 мая 2018 года United Launch Alliance (ULA) объявила, что двигатель Aerojet Rocketdyne RL10 был выбран для Centaur V по итогам конкурсного процесса закупок. [13]

Интегрированные транспортные жидкости

Технология IVF использует легкий двигатель внутреннего сгорания для использования водорода и кислорода, испаряющихся в качестве топлива (обычно теряющихся, когда газы, образующиеся в результате испарения, выбрасываются в космос) для работы ступени. Конструкция включала выработку мощности, поддержание положения ступени [10] [14] и поддержание баков с топливом под давлением . Использование этих жидкостей было разработано для устранения необходимости в гидразиновом топливе, гелии для наддува [7] [15] : 4, 5  и почти всех аккумуляторах в транспортном средстве.

IVF был разработан ULA как оптимальный вариант для операций по хранению , поскольку для транспортировки потребуется только жидкий водород и жидкий кислород , и если он будет построен, то, по всей вероятности, продлит срок службы миссии с нынешних десятков часов до нескольких дней. [1] [15] : 2–4  [16] : 4 

По состоянию на апрель 2015 года двигатель внутреннего сгорания, который будет использоваться для питания системы IVF на ACES, должен был быть произведен компанией Roush Racing . [7]

В августе 2016 года президент и генеральный директор ULA Тори Бруно заявил, что и Vulcan, и ACES предназначены для оценки людьми. [17]

Возможные применения

Одним из потенциальных применений ACES, как было заявлено ULA в 2010 году, было использование большей продолжительности полета и большей топливной емкости в качестве топливного хранилища с возможностью дозаправки в космосе для извлечения заброшенных объектов для очистки околоземного пространства и схода с орбиты . Эти новые подходы предлагают техническую перспективу значительного снижения затрат на захват и сход с орбиты объектов за пределами низкой околоземной орбиты с реализацией режима лицензии на запуск «один вверх/один вниз» на околоземные орбиты. [18]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Зеглер, Фрэнк; Куттер, Бернард (2 сентября 2010 г.). Развитие архитектуры космического транспорта на базе склада (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010. Американский институт аэронавтики и астронавтики . Получено 25 января 2011 г. . Концептуализация проекта ACES ведется в ULA уже много лет. Она использует конструктивные особенности верхних ступеней Centaur и Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) и намерена дополнить и, возможно, заменить эти ступени в будущем. Базовая версия ACES будет содержать в два раза больше топлива Centaur или 4-метрового DCSS, что обеспечит значительное повышение производительности по сравнению с нашими существующими верхними ступенями. Базовая версия 41-метровой загрузки топлива содержится в общей переборочной ступени диаметром 5 м, которая примерно такой же длины, как и существующие верхние ступени ULA.
  2. ^ @jeff_foust (18 января 2018 г.). «Том Тшуди, ULA: с Vulcan мы планируем сохранить надежность и своевременную работу наших существующих ракет, но по очень доступной цене. Первый запуск в середине 2020 года» ( Твит ) – через Twitter .
  3. ^ ab Foust, Jeff (11 сентября 2020 г.). «ULA изучает долгосрочные обновления Vulcan» . Получено 4 марта 2021 г. Пеллер описал ACES как концепцию, которую ULA больше активно не реализует. «Мы провели много исследований, мы вложили много средств в разработку технологий, чтобы оценить осуществимость некоторых инновационных функций ACES», — сказал он. «Это сослужило нам хорошую службу, потому что большая часть этой оригинальной работы ACES имеет свои отпечатки в нашей новой версии Centaur, Centaur 5, которую мы выставляем с Vulcan. Эти исследования пяти-восьмилетней давности, безусловно, сослужили нам хорошую службу, и они вывели нас на хороший путь вперед для развития наших верхних ступеней. Мы продолжим развивать нашу верхнюю ступень, чтобы удовлетворить потребности рынка в будущем».
  4. ^ LeBar, JF; Cady, EC (2006). «Усовершенствованная криогенная ступень (ACES) — малозатратный и малорисковый подход к запуску космических ракет» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2016 года . Получено 2 января 2016 года .
  5. ↑ 2006: Centaur Extensibility For Long Duration Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine , Gerard Szatkoski и др., NASA/KSC и Lockheed Martin Space Systems Company, (Документ конференции AIAA Space 2006 № 60196), доступ получен 20 октября 2015 г.
  6. ↑ 2005: Atlas Centaur Extensibility to Long-Duration In-Space Applications Архивировано 9 января 2016 г. на Wayback Machine , Бернард Ф. Каттер; Фрэнк Зеглер; и др.; Lockheed Martin Space Systems Company, (AIAA 2005-6738), доступ получен 20 октября 2015 г.
  7. ^ abcd Gruss, Mike (13 апреля 2015 г.). "ULA's Vulcan Rocket To be Rolled out in Stages" (ракета Vulcan компании ULA будет запущена поэтапно). SpaceNews . Получено 18 апреля 2015 г.
  8. ^ Бруно, Тори (28 июля 2015 г.). "@MrMonster911 @PopSci @ulalaunch средством запуска станет ACES, наша сверхдлинная верхняя ступень. Планируется запустить ее в период с 2024 по 2025 годы". twitter.com . Получено 11 августа 2017 г.
  9. ^ ab Henry, Caleb (20 ноября 2019 г.). "ULA дает неопределенные сведения о сроках модернизации Vulcan". SpaceNews . Получено 26 ноября 2019 г. . Расширение возможностей верхней ступени где-то там, в будущем
  10. ^ ab Ray, Justin (14 апреля 2015 г.). «Глава ULA объясняет возможность повторного использования и инновационность новой ракеты». Spaceflight Now . Получено 18 апреля 2015 г.
  11. ^ "2-1 Транспортные и топливные ресурсы в цислунарной экономике-Куттер.pdf" (PDF) . 12 июня 2018 г. . Получено 20 января 2019 г. .
  12. ^ "ULA's Vulcan Centaur Cutaway Poster" (PDF) . ULA . Получено 7 ноября 2019 .
  13. ^ "United Launch Alliance выбирает двигатель RL10 компании Aerojet Rocketdyne". ULA. 11 мая 2018 г. Получено 13 мая 2018 г.
  14. ^ Бойл, Алан (13 апреля 2015 г.). «United Launch Alliance смело называет свою следующую ракету: Vulcan!». NBC News . Получено 18 апреля 2015 г.
  15. ^ ab Barr, Jonathan (2015). ACES Stage Concept: Higher Performance, New Capabilities, at a Lower Recurring Cost (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2015. Американский институт аэронавтики и астронавтики. Архивировано из оригинала (PDF) 13 марта 2016 года . Получено 18 марта 2016 года .
  16. ^ Barr, Jonathan; Kutter, Bernard (2010). Phase 2 EELV — старый вариант конфигурации с новой актуальностью для будущих тяжелых грузов (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010. Американский институт аэронавтики и астронавтики. Архивировано из оригинала (PDF) 13 марта 2016 г. . Получено 17 апреля 2016 г. .
  17. ^ Тори Бруно. ""@A_M_Swallow @ULA_ACES Мы намерены дать оценку человеку Vulcan/ACES"". twitter.com . Получено 30 августа 2016 г.
  18. ^ Зеглер, Фрэнк (2 сентября 2010 г.). «Развитие архитектуры космического транспорта на основе склада» (PDF) . United Launch Alliance. стр. 13–14. Архивировано (PDF) из оригинала 20 октября 2011 г. . Получено 25 января 2011 г. . для утилизации этих устаревших или заброшенных космических аппаратов все [подходы] подразумевают расход значительно большего дельта V, чем было традиционным. Вполне может потребоваться, чтобы старые космические аппараты удалялись одновременно с размещением новых космических аппаратов. ... [эта архитектура] предвосхищает задачу удаления заброшенных космических аппаратов, предоставляя инфраструктуру, позволяющую выполнять эти миссии с высоким ΔV, и допускает вероятную новую парадигму удаления космического аппарата для каждого развернутого .

Внешние ссылки