Юпитер (ракетное семейство) - Jupiter (rocket family)
 Ступень общего ядра Юпитера использовала бы компоненты Шаттла.
| |
| Функция | Ракета-носитель с экипажем |
|---|---|
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
| Размер | |
| Высота | 70,9–92,3 м (233–303 футов) |
| Диаметр | 8,41 м (27,6 футов) |
| Масса | 2,061,689–2,177,650 кг (4,545,246–4,800,896 фунтов) |
| Этапы | 1,5 или 2 |
| Вместимость | |
| Полезная нагрузка на НОО (185 км x 51,6 °) | |
| Масса | 60 282 кг (132 899 фунтов) (Юпитер-130) |
| Полезная нагрузка на НОО (241 км x 29 °) | |
| Масса | 91670 кг (202 100 фунтов) (Юпитер-246) |
| Сопутствующие ракеты | |
| Семья | SDLV |
| Сопоставимый | Национальная система запуска |
| История запуска | |
| Статус | Предложенный |
| Запустить сайты | LC-39B , Космический центр Кеннеди |
| Заметная полезная нагрузка |
Исследовательский аппарат экипажа Орион Модуль доступа к поверхности Луны Альтаир |
| Бустеры - Shuttle RSRM | |
| Нет бустеров | 2 |
| Двигатели | 1 твердый |
| Толкать | 12 868–13 977 кН (2 893 000–3 142 000 фунтов силы) (на уровне моря - вакуум) |
| Общая тяга | 25 737–27 955 кН (5 786 000–6 285 000 фунтов силы) (на уровне моря - вакуум) |
| Удельный импульс | 237,0 - 269,1 сек (уровень моря - вакуум) |
| Время горения | 123.8 с. |
| Пропеллент | APCP / PBAN |
| Первая ступень (Юпитер-130) - Стадия Common core | |
| Диаметр | 8,41 м (27,6 футов) |
| Двигатели | 3 ССМЭ-Блок-II |
| Толкать | 5 235–6 550 кН (1 177 000–1 472 000 фунтов силы) (на уровне моря - вакуум; три двигателя вместе) |
| Удельный импульс | 361,4 - 452,2 сек (на уровне моря - вакуум) |
| Время горения | 524,5 с |
| Пропеллент | LOX / LH2 |
| Первая ступень (Юпитер-246) - Стадия Common core | |
| Диаметр | 8,41 м (27,6 футов) |
| Двигатели | 4 ССМЭ-Блок-II |
| Толкать | 6,981–8,734 кН (1,569,000–1,963,000 фунтов-силы) (на уровне моря - вакуум) |
| Удельный импульс | 361,4 (SL) 452,2 сек (на уровне моря - вакуум) |
| Время горения | 384.1 с. |
| Пропеллент | LOX / LH2 |
| Вторая ступень (Юпитер-246) - Верхняя ступень Юпитера | |
| Диаметр | 8,41 м (27,6 футов) |
| Двигатели | 6 РЛ10Б-2 |
| Толкать | 661 кН (149000 фунтов силы) (вакуум) |
| Удельный импульс | 459 сек (вакуум) |
| Время горения | 609.9 с. |
| Пропеллент | LOX / LH2 |
Jupiter семейство супер ракетоносителей большой грузоподъемности был частью предлагаемого DIRECT Шаттл-Derived Launch Vehicle архитектуры. Он должен был стать альтернативой ракетам Ares I и Ares V, которые разрабатывались для американского проекта Constellation .
Основные выгоды прогнозировались от повторного использования как можно большего количества оборудования и оборудования из программы Space Shuttle , включая экономию затрат, опыт работы с существующим оборудованием и сохранение рабочей силы.
ПРЯМОЕ предложение
«Юпитер» был разработан как семейство универсальных ракет, адаптированных к существующим системам «Шаттл». Каждая ракета-носитель Jupiter будет использовать «общую ступень ядра», состоящую из конструкции резервуара, основанной на существующем внешнем резервуаре космического шаттла с парой стандартных четырехсегментных твердотопливных ракетных ускорителей (SRB), установленных по бокам, как на космическом шаттле . До четырех главных двигателей космического челнока (SSME) с орбитального корабля космического челнока будут прикреплены к днищу резервуара и будут израсходованы вместе с резервуаром. Для более тяжелых полезных нагрузок предлагаемая верхняя ступень Jupiter (JUS) будет добавлена поверх конструкции резервуара. Для внепланетных экспедиций JUS будет выполнять роль, аналогичную этапу отправления с Земли, запланированному для Ареса V. DIRECT целенаправленно определил существующие компоненты для ракет-носителей, но утверждал, что такие улучшения, как более мощный пятисегментный SRB или J Может быть установлен двигатель -2X разгонной ступени.
Экипажи будут нести на борту ракеты-носителя запланированного НАСА исследовательского корабля Orion Crew . Груз, независимо от того, перевозится ли он под «Орионом» или один только на грузовом пуске, будет заключен в обтекатель полезной нагрузки .
Варианты
Были спроектированы многие конфигурации Юпитера, причем в предложении DIRECT версии 3.0 от мая 2009 г. рекомендовалось два: Юпитер-130 и Юпитер-246 с заявленной грузоподъемностью более 60 и 90 тонн (т), соответственно, на низкую околоземную орбиту .
Юпитер-130
DIRECT предложила, чтобы Jupiter-130 стал первой разработанной конфигурацией с целью ввода в эксплуатацию в течение четырех лет после начала программы разработки. "Юпитер-130" должен был состоять из общей основной ступени Юпитера с одним удаленным SSME, без разгонного блока и обтекателем полезной нагрузки наверху. «130» обозначает одну ступень криогенного ядра, три главных двигателя и нулевые двигатели верхней ступени. Первоначальные запуски будут сменять экипажи и доставлять грузы на Международную космическую станцию - функцию, которую в то время выполняли ракеты « Союз ».
ПРЯМЫЕ расчеты показали, что «Юпитер-130» мог бы доставить от 60 до 70 тонн груза или груза и экипажа на различные круглые и эллиптические наклонные низкие околоземные орбиты. Если вычесть массу предлагаемого космического корабля Orion и экипажа (18-22 т в зависимости от миссии), оставшаяся часть выгодно отличается от приблизительно 25-тонной грузоподъемности космического шаттла и недостаточной грузоподъемности Ares I, помимо Orion. космический корабль.
Юпитер-246
Юпитер-246 использовал бы четыре главных двигателя космических челноков (SSME) в общей основной ступени с верхней ступенью , неофициально называемой верхней ступенью Юпитера (JUS). На разгонном блоке «Юпитер-246» будет шесть двигателей RL10B-2. «246» - две криогенные ступени, четыре главных двигателя и шесть двигателей верхней ступени. Основная роль Jupiter-246 будет заключаться в запуске более тяжелых грузов, а также экипажа и грузов для лунных миссий.
Верхняя ступень Юпитера
Поскольку «Юпитер-246» должен был использовать четыре SSME на топливных баках, изначально рассчитанных на три двигателя, топливо в основной ступени будет исчерпано до выхода на низкую околоземную орбиту , и разгонный блок большой емкости доставит полезную нагрузку на орбиту. Запущенный с частичной загрузкой ракетного топлива верхней ступени 75 т, Jupiter-246 мог доставить более 84 т экипажа и груза на круговую орбиту длиной 241 км (130 миль) и углом наклона 29 °. При запуске без экипажа и без полезной нагрузки те же 75 т топлива могли доставить дополнительные 100 т топлива на ту же орбиту. Общая грузоподъемность JUS должна была составить около 175 тонн. Для лунных миссий, где JUS должен служить отправной точкой Земли, будет запущена полная загрузка в 175 т топлива, а 75 т будет израсходовано на выход на низкую околоземную орбиту, оставив 100 т доступным для вылета с Земли.
В соответствии с темой DIRECT v3.0 по использованию как можно большего количества существующего оборудования, DIRECT предлагает ветеран семейства двигателей RL10 для работы JUS. Тем не менее, DIRECT ожидала, что его верхняя ступень будет иметь такие же характеристики от двигателя J-2X, который ранее находился в стадии разработки для верхних ступеней Ares I и Ares V.
Соображения по дизайну
Существующее использование двигателя
Одна из основных целей предложения DIRECT - разработать новую ракету с большой грузоподъемностью в более короткие сроки. Когда в 2006 году начался проект DIRECT, предполагалось, что Shuttle проработает еще четыре года или около того. DIRECT планировалось использовать четырехсегментный твердотопливный ракетный ускоритель (SRB) без изменений от Shuttle и использовать уже ведущиеся работы по проекту Constellation по главному двигателю RS-68 и двигателю J-2X разгонной ступени.
К 2009 году, однако, возникли опасения, что двигатель RS-68 с абляционным охлаждением не сможет выдержать сильную жару от близлежащих SRB. Учитывая это беспокойство и неизбежность вывода из эксплуатации шаттла, предложение DIRECT v3.0 призывало к использованию более дорогостоящего многоразового главного двигателя космического корабля (SSME) с регенеративным охлаждением в качестве одноразового использования. Три или четыре SSME, прикрепленные к нижней части конструкции основного резервуара, будут выброшены в атмосферу Земли вместе с резервуаром. Для миссий за пределами нижней околоземной орбиты на верхней ступени "Юпитера" будет использоваться шесть самолетов B-2 Pratt и Whitney RL10 .
Перед запуском предлагаемой НАСА ракеты Ares I потребовались бы как новая, модифицированная пятисегментная версия Space Shuttle SRB, так и двигатель верхней ступени J-2X, модификация двигателя J-2, используемого на Saturn V. . Предлагаемое семейство Jupiter могло быть запущено с доступными в настоящее время двигателями с возможностью модернизации до более мощных двигателей SRB и J-2X, если они станут доступны.
Безопасность экипажа
DIRECT предусматривал продолжение разработки и эксплуатации космического корабля НАСА Orion с экипажем, включая его систему прерывания запуска (LAS). В случае возникновения чрезвычайной ситуации LAS вытащит капсулу экипажа в безопасное место, как это было бы с космическим кораблем НАСА Ares I. Команда DIRECT заявила, однако, что большая грузоподъемность Jupiter-130 - 64 тонны по сравнению с 25 тоннами для Ares I. позволит спроектировать Орион с большей безопасностью экипажа, чем планировалось.
Для полетов с экипажем на Международную космическую станцию (МКС) DIRECT заявила, что дополнительная грузоподъемность Юпитера позволит перевозить значительный груз в отдельном модуле, установленном под космическим кораблем Орион. Как только орбита будет достигнута, «Орион» состыкуется с этим модулем и переправит его на МКС. Для сравнения: «Арес I» смог бы доставить на МКС только космический корабль «Орион». DIRECT утверждал, что полет на Орионе и отдельный модуль полезной нагрузки на Юпитере удовлетворит опасения по поводу безопасности, поднятые в отношении летного экипажа отдельно от груза после катастрофы космического корабля " Колумбия" в 2003 году , поскольку капсула Ориона по-прежнему сможет отделиться от ракеты-носителя и любого груза. в случае прерывания запуска.
Юпитер против Ареса I
Команда DIRECT привела ряд особенностей, которые, как утверждается, делают Юпитер-130 более безопасным, чем Арес I.
В конструкции Юпитера будет повторно использован проверенный метод космического шаттла по прикреплению SRB к резервуару через внутренний конструктивный элемент. DIRECT утверждает, что это позволит избежать потенциально сильной вибрации в транспортном средстве, возникающей из-за эффекта «колебаний тяги», свойственного большим твердотопливным ракетам. Этот эффект стал проблемой для Ares I .
Как и в случае с космическим челноком, жидкостные главные двигатели Юпитера-130 будут зажигаться на земле и проходить быструю проверку перед зажиганием и запуском SRB. Проблемы с последовательностью запуска могут быть обнаружены до фиксации запуска, и единственным событием постановки транспортного средства будет выгорание и разделение SRB. Для сравнения, запуск Ares I состоит из немедленного зажигания его единственной первой ступени SRB, затем требует ступенчатого события и зажигания на высоте его криогенной второй ступени. Хотя постановка ракеты-носителя является обычной практикой, она вызывает опасения по поводу безопасности, риска и надежности, особенно при полетах с экипажем. (Более крупный Юпитер-246 с его верхней ступенью обычно включает в себя этот риск.)
Команда DIRECT утверждала, что Юпитер-130 и -246 с их несколькими главными двигателями будут способны выйти на орбиту даже в случае остановки двигателя.
В концепции Юпитера пилотируемый космический корабль Орион будет поддерживаться большим аэродинамическим обтекателем. Такое расположение будет разместить Орион , по меньшей мере 10 м (33 футов) дальше от пороховых заполненных стадий , чем это было бы на Ares I . DIRECT утверждал, что это обеспечит ценное дополнительное «буферное пространство» между взрывающейся машиной и экипажем.
Предполагаемая грузоподъемность Юпитер-130 может позволить установить защитное оборудование внутри обтекателя полезной нагрузки под космическим кораблем Орион. ПРЯМОЙ постулировал установку легкого экрана из карбида бора и кевлара между космическим кораблем и ступенями ниже, чтобы защитить экипаж от шрапнели и другого мусора от взрыва транспортного средства.
Смотрите также
- НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ
- Юпитер-С , система запуска 1950-х годов
- Сатурн (ракетное семейство)
- Челночная тяжеловесная ракета-носитель
- Система космического запуска
- Изучены вариации и производные космических шаттлов.