Advanced Криогенная Evolved Stage ( ACES ) был предложен жидкий кислород / жидкий водород верхней ступени от 2005-2020 для использования на нескольких различных ракет - носителей производства Boeing , Lockheed Martin , и после того, как в конце 2006 года слияния, United Launch Alliance (ULA). В течение последних пяти лет программы ACES предлагалось для возможного использования на космической ракете-носителе Vulcan, разработанной американской компанией United Launch Alliance. [1] Концепция ACES была направлена на увеличение срока службы существующих верхних ступеней на орбите . [1]
В 2015 году ULA объявило о концептуальных планах по переводу ракеты Vulcan на вторую ступень ACES, также называемую Centaur Heavy, после 2024 года. Vulcan первоначально будет запускаться с верхней ступенью Centaur V. [2] И Boeing, и Lockheed Martin имели отдельные, но схожие концепции ACES до создания в конце 2006 года совместного (50% Boeing / 50% Lockheed Martin) ULA.
В конце концов, долгосрочная концепция разгонного блока так и не смогла привлечь к себе внимание ни одной из компаний, поскольку она никогда не получала полного финансирования разработки от правительства США, основного источника финансирования ракет Delta , Atlas и Vulcan. . Однако некоторые аспекты изменений, запланированных для ACES, такие как увеличенный диаметр бака, в конечном итоге были использованы в верхней ступени Centaur V. [3]
История (Продвинутая общая стадия развития)
Две концепции Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) были первоначально разработаны в 2005 году компаниями Boeing и Lockheed Martin . [4] [5] [ требуется пояснение ]
К 2010 году ULA унаследовала интеллектуальную собственность обоих предложений, и концепция ACES превратилась в новый высокопроизводительный разгонный блок, который 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 в качестве более дешевой, более производительной и более гибкой верхней ступени, которая дополнит и, возможно, заменит существующие верхние ступени ULA Centaur и Delta Cryogenic Second Stage (DCSS). [1] Эта разгонная ступень должна была включать улучшенную изоляцию для улучшения криогенного хранения и увеличения продолжительности автономной работы. [6]
В апреле 2015 года название ступени было возвращено к первоначальному названию Advanced Cryogenic Evolved Stage, поскольку новая конструкция ULA Vulcan будет единственной ракетой первой ступени, предназначенной для использования ACES, которая начнется не ранее 2023 года [7].
В сентябре 2020 года ULA заявило, что больше не занимается активной разработкой ACES. [3]
Усовершенствованная криогенная стадия
По состоянию на апрель 2015 г.[Обновить]ULA ожидало, что ACES дебютирует на ракете-носителе Vulcan не ранее 2023 года [7], но в июле 2015 года были уточнены временные рамки, которые, скорее всего, не начнут летать до 2024–2025 годов. [8] В 2018 году ULA провела несколько презентаций, которые снова продемонстрировали дебют ACES в 2023 году. [9] Однако в 2019 году ULA заявило, что, хотя они все еще планируют разработать ACES, у них больше нет конкретной даты, когда это произойдет. [9]
Планировалось, что ACES будет использовать запатентованную ULA технологию Integrated Vehicle Fluids (IVF), чтобы значительно продлить срок ее службы в космосе. [10]
Планировалось, что ACES будет включать общие переборочные баки для топлива диаметром 5,4 м (18 футов), способные нести 68 000 кг (150 000 фунтов) топлива. [11]
Верхняя ступень Vulcan Centaur
В конце 2017 года ULA решила продвинуть вперед изоляционные элементы верхней ступени ACES диаметром 5,4 м (18 футов) и усовершенствованные изоляционные элементы. Согласно новому плану, разгонный Vulcan является Centaur V , с двумя LH2 / LOX RL10 двигателей и нет IVF или других Тузы Расширяющаяся- продолжительность технологии [1] , как это было запланировано на ACES. Тогда ожидалось, что ACES будет иметь такой же диаметр бака, как Centaur V, но удлиненный (большая длина бака) с возможным добавлением еще двух RL10 и IVF. [12]
Приведение критических элементов из РСТРА в Centaur развития рабочих процедур V в 2017 году , как ожидается, увеличить мощность подъема первого поколения Vulcan, поэтому он может нести планируется большой массой, высокая энергия по национальной безопасности (NSSL) эталонная полезной нагрузка. Предполагалось, что Centaur V позволит ULA списать и Atlas V, и Delta IV раньше, чем планировалось. [ необходима цитата ]
11 мая 2018 года United Launch Alliance (ULA) объявила, что двигатель Aerojet Rocketdyne RL10 был выбран для Centaur V после конкурентного процесса закупок. [13]
Интегрированные автомобильные жидкости
Технология IVF использует легкий двигатель внутреннего сгорания, который использует испарение водорода и кислорода (обычно тратится впустую, когда отходящие газы выбрасываются в космос) для работы ступени. Конструкция включала выработку мощности, поддержание положения ступени [10] [14] и поддержание автогенного давления в топливных баках . Использование этих жидкостей было разработано для устранения необходимости в топливе из гидразина , гелии для повышения давления [7] [15] : 4, 5 и почти во всех батареях в транспортном средстве.
IVF был разработан ULA как оптимальный для операций депо , так как потребуется переносить только жидкий водород и жидкий кислород , и, если он будет построен, возможно, продлит срок службы миссии с нынешних десятков часов до нескольких дней. [1] [15] : 2–4 [16] : 4
По состоянию на апрель 2015 г.[Обновить]Двигатель внутреннего сгорания, который будет использоваться для питания системы IVF на ACES, должен был быть произведен Roush Racing . [7]
В августе 2016 года президент и главный исполнительный директор ULA Тори Бруно заявил, что и Vulcan, и ACES предназначены для оценки людей. [17]
Возможные применения
Одно из возможных применений ACES было заявлено ULA в 2010 году как использование более длительного срока службы и большей емкости топлива в качестве хранилища топлива с возможностью дозаправки в космосе для извлечения заброшенных объектов для очистки и снятия с орбиты в ближнем космосе . Эти новые подходы предлагают техническую перспективу значительного снижения затрат на захват объектов за пределами низкой околоземной орбиты и их списание с орбиты за счет реализации лицензионного режима запуска на околоземные орбиты по принципу «один-один-один-один» . [18]
Смотрите также
- Солнечно-тепловые монотопливные двигатели
Рекомендации
- ^ a b c d e Зеглер, Франк; Куттер, Бернард (2 сентября 2010 г.). Переход к архитектуре космического транспорта на базе депо (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010. Американский институт аэронавтики и астронавтики . Проверено 25 января 2011 года .
Разработка концепции дизайна ACES ведется в ULA уже много лет. Он использует конструктивные особенности верхних ступеней как Centaur, так и Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) и намеревается дополнить и, возможно, заменить эти ступени в будущем. Базовая установка ACES будет содержать вдвое больше пороховой нагрузки Centaur или 4-метровой DCSS, обеспечивая значительное повышение производительности по сравнению с нашими существующими верхними ступенями. Базовая пороховая нагрузка в 41 мТл содержится в общей ступени с переборкой диаметром 5 м, которая имеет примерно такую же длину, что и существующие верхние ступени ULA .
- ^ @jeff_foust (18 января 2018 г.). «Том Тшуди, ULA: с Vulcan мы планируем поддерживать надежность и своевременную работу наших существующих ракет, но по очень доступной цене. Первый запуск в середине 2020 года» (твит) - через Twitter .
- ^ а б Фуст, Джефф (11 сентября 2020 г.). «ULA изучает долгосрочное обновление до Vulcan» . Проверено 4 марта 2021 года .
Пеллер охарактеризовал ACES как концепцию, которой ULA больше не придерживается. «Мы провели много исследований, мы вложили много средств в развитие технологий, чтобы оценить осуществимость некоторых инновационных функций ACES», - сказал он. «Это сослужило нам хорошую службу, потому что большая часть оригинальной работы ACES имеет свои отпечатки в нашей новой версии Centaur, Centaur 5, которую мы используем с Vulcan. Эти исследования пять-восемь лет назад, безусловно, сослужили нам хорошую службу, и мы на правильном пути для развития наших верхних ступеней. Мы продолжим развивать нашу верхнюю ступень для удовлетворения потребностей рынка в будущем ».
CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка ) - ^ ЛеБар, JF; Кэди, EC (2006). «Усовершенствованная криогенная усовершенствованная ступень (ACES) - недорогой и малорисковый подход к запуску космических исследований» (PDF) . Проверено 2 января +2016 .
- ^ 2006: Centaur Extensibility For Long Duration , Джерард Саткоски и др., NASA / KSC и Lockheed Martin Space Systems Company, (документ конференции AIAA Space 2006 № 60196), доступ осуществлен 20 октября 2015 г.
- ^ 2005: Расширяемость Атласа Кентавра для долгосрочных космических приложений , Бернард Ф. Куттер; Франк Зеглер; и другие.; Lockheed Martin Space Systems Company, (AIAA 2005-6738), по состоянию на 20 октября 2015 г.
- ^ а б в г Грусс, Майк (13 апреля 2015 г.). "Ракета ULA Vulcan будет запущена поэтапно" . SpaceNews . Проверено 18 апреля 2015 года .
- ^ Бруно, Тори (28 июля 2015 г.). «@ MrMonster911 @PopSci @ulalaunch - это ACES, наша сверхдлительная верхняя ступень. Запуск запланирован в период 2024-5 годов» . twitter.com . Проверено 11 августа 2017 года .
- ^ а б Генри, Калеб (20 ноября 2019 г.). «ULA не совсем точно описывает график обновления Vulcan» . SpaceNews . Проверено 26 ноября 2019 года .
Повышенные возможности верхней ступени - это где-то в будущем.
- ^ а б Рэй, Джастин (14 апреля 2015 г.). «Руководитель ULA объясняет возможность повторного использования и новаторство новой ракеты» . Космический полет сейчас . Проверено 18 апреля 2015 года .
- ^ "2-1 Транспортировка и ресурсы топлива в предлунной экономике-Kutter.pdf" (PDF) . 12 июня 2018 . Проверено 20 января 2019 .
- ^ "Плакат Вулканского Кентавра в разрезе ULA" (PDF) . ULA . Дата обращения 7 ноября 2019 .
- ^ «United Launch Alliance выбирает двигатель Aerojet Rocketdyne RL10» . ULA. 11 мая 2018 . Проверено 13 мая 2018 .
- ^ Бойл, Алан (13 апреля 2015 г.). «United Launch Alliance смело называет свою следующую ракету: Вулкан!» . NBC News . Проверено 18 апреля 2015 года .
- ^ а б Барр, Джонатан (2015). Концепция ACES Stage: более высокая производительность, новые возможности при более низких текущих расходах (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2015. Американский институт аэронавтики и астронавтики. Архивировано из оригинального (PDF) 13 марта 2016 года . Проверено 18 марта +2016 .
- ^ Барр, Джонатан; Куттер, Бернард (2010). Фаза 2 EELV - старый вариант конфигурации с новой актуальностью для будущих тяжеловесных грузов (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010. Американский институт аэронавтики и астронавтики . Проверено 17 апреля 2016 года .
- ^ Тори Бруно. " " @A_M_Swallow @ULA_ACES Мы намерены оценить Vulcan / ACES для людей " " . twitter.com . Проверено 30 августа +2016 .
- ^ Зеглер, Франк (2 сентября 2010 г.). «Переход к архитектуре космического транспорта на базе депо» (PDF) . United Launch Alliance. С. 13–14. Архивировано 20 октября 2011 года (PDF) . Проверено 25 января 2011 года .
для утилизации этих устаревших или заброшенных космических аппаратов все [подходы] предполагают затраты значительно больше дельта V, чем это было традиционно. Вполне может потребоваться, чтобы старые космические корабли были удалены одновременно с установкой новых космических кораблей. ... [эта архитектура] предвосхищает задачу удаления заброшенных космических аппаратов, предоставляя инфраструктуру, позволяющую выполнять эти миссии с высоким ΔV, и дает возможность вероятной новой парадигмы удаления космических аппаратов для каждого развернутого .
Внешние ссылки
- Официальный сайт United Launch Alliance
- ULA Upper Stage Evolution , Марк Уилкинс, United Launch Alliance , 2009 г.
- ULA Integrated Vehicle Fluids , видео, выпущенное ULA 2 апреля 2015 г.
- ULA Innovation: Advanced Cryogenic Evolved Stage, часть 1 , видео, выпущенное ULA 4 марта 2016 г.