Инерционная верхняя ступень ( IUS ), первоначально обозначавшаяся как Interim Upper Stage , представляла собой двухступенчатую твердотопливную космическую систему запуска , разработанную компанией Boeing для ВВС США начиная с 1976 года [4] для вывода полезной нагрузки с низкой околоземной орбиты на более высокие орбиты или межпланетные траектории после запуска на борту ракеты Titan 34D или Titan IV в качестве верхней ступени или из отсека полезной нагрузки космического корабля "Шаттл" в качестве космического буксира .
Во время разработки космического корабля «Шаттл» НАСА при поддержке ВВС хотело иметь верхнюю ступень, которую можно было бы использовать на «Шаттле» для доставки полезной нагрузки 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 гиперголическим хранимым топливом Аэрозин-50 и тетраоксидом динитрогена ( N 2 O 4 ), и промежуточный верхний блок, использующий 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]
Компания Boeing была основным подрядчиком IUS [6], а подразделение химических систем United Technologies построило 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».
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 задачи можно было установить один, два или три бака с гидразином по 54 кг (120 фунтов). [9]
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 миссии «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 выводилась 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]
Контракт на разработку IUS выиграла компания Boeing в 1976 году...
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».
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 топливом объемом 6000 фунтов 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, воспламенитель двигателя 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.