Η ULA προετοιμάζει τον ενισχυτή Vulcan για δοκιμές κρυογονικής δεξαμενής

Η United Launch Alliance έστειλε ένα δοκιμαστικό άρθρο για τον νέο της πύραυλο Vulcan σε μια βάση εκτόξευσης στο Cape Canaveral την Τετάρτη, μεταφέροντας τον ενισχυτή στη θέση του για μια σειρά δοκιμών κρυογονικής δεξαμενής που πρόκειται να ξεκινήσουν τις επόμενες ημέρες.

Το πρώτο στάδιο Vulcan ύψους 110 ποδιών (33.5 μέτρων) οδήγησε μια κινητή πλατφόρμα εκτόξευσης κατά μήκος σιδηροδρομικών γραμμών από το Κέντρο Επιχειρήσεων Διαστημικών Πτήσεων της ULA στο σταθμό διαστημικής δύναμης Cape Canaveral στο pad 41, ένα παραθαλάσσιο συγκρότημα εκτόξευσης που οι ομάδες έχουν τροποποιήσει για να υποστηρίζουν αποστολές Vulcan και συνέχισαν πτήσεις του πυραύλου Atlas 5 της ULA.

Το όχημα εκτόξευσης Vulcan Centaur, το οποίο τελικά θα αντικαταστήσει τις οικογένειες ρουκετών Atlas και Delta της ULA, έχει προγραμματιστεί να αναχωρήσει για πρώτη φορά το επόμενο έτος. Η παράδοση των κινητήρων πρώτου σταδίου BE-4 της Blue Origin οδηγεί το πρόγραμμα για την πρώτη δοκιμαστική πτήση Vulcan.

Ενώ η εργοστασιακή ομάδα της ULA στο Decatur της Αλαμπάμα περιμένει την παράδοση του κινητήρα, η ομάδα εκτόξευσης της εταιρείας στο Cape Canaveral προχωρά με δοκιμές "pathfinder" χρησιμοποιώντας ένα πρώτο δοκιμαστικό άρθρο.

Η ULA έστειλε τον ενισχυτή διαδρομής Vulcan από την Αλαμπάμα στη Φλόριντα νωρίτερα αυτό το έτος. Είναι εξοπλισμένο με δύο μονάδες δοκιμής κινητήρα BE-4 που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως για δοκιμές πυροδότησης στις εγκαταστάσεις της Blue Origin στο Δυτικό Τέξας.

Ο Mark Peller, αντιπρόεδρος μεγάλης ανάπτυξης της ULA, δήλωσε σε συνέντευξή του στο Spaceflight Now ότι οι επερχόμενες δοκιμές κρυογονικής δεξαμενής θα επιτρέψουν στους μηχανικούς να επιβεβαιώσουν πώς η εταιρεία σχεδιάζει να φορτώσει προωθητικό στον πύραυλο Vulcan κατά τη διάρκεια μιας πραγματικής αντίστροφης μέτρησης.

"Έχουμε μια τεράστια εμπειρία με το κρυογόνο προωθητικό", δήλωσε ο Πέλερ στο Spaceflight Now. «Τόσο ο Άτλας όσο και η Δέλτα είναι κρυογονικά οχήματα. Η Delta έχει κρυογόνο καύσιμο καθώς και οξειδωτικό ».

Το πρώτο στάδιο του Vulcan τροφοδοτείται από υγροποιημένο φυσικό αέριο, αντί για κηροζίνη και υγρά καύσιμα υδρογόνου που τροφοδοτούν τους πυραύλους Atlas 5 και Delta 4. Η ULA θα συνεχίσει να χρησιμοποιεί υπερ-κρύο υγρό οξυγόνο-το ίδιο οξειδωτικό που χρησιμοποιείται στους πυραύλους Atlas και Delta-για να επιτρέψει στους κινητήρες BE-4 του Vulcan να πυροδοτούν τα πρώτα λεπτά της πτήσης.

«Υπάρχουν δύο πράγματα που είναι μοναδικά εδώ», είπε ο Πέλερ. «Τροποποιήσαμε τα συστήματα, οπότε θέλουμε να τα επικυρώσουμε. Και δύο, το όχημα είναι λίγο διαφορετικής κλίμακας. Θέλουμε λοιπόν να πάρουμε χρόνο. Μας βοηθά να επικυρώσουμε όλες τις αναλύσεις και τις προβλέψεις μας και οποιαδήποτε παρέκταση δεδομένων που μεταφέρουμε από τον Άτλαντα και τη Δέλτα. Μπορεί να διαρκέσει λίγο περισσότερο, ή μπορεί να είναι λίγο πιο γρήγορο να φορτώσετε το όχημα και να ψύξετε τα ρεζερβουάρ και τους κινητήρες κάτω ».

Το βασικό στάδιο Vulcan έχει διάμετρο 17.7 πόδια (5.4 μέτρα) και περιέχει δεξαμενές προωθητικού αλουμινίου για μεθάνιο και υγρό οξυγόνο για τους δύο κινητήρες BE-4. Το πρώτο στάδιο Vulcan είναι περισσότερο από 5 πόδια (1.5 μέτρα) ευρύτερο από το βασικό στάδιο του Atlas 5.

Ένα πλήρως φορτωμένο βασικό στάδιο Vulcan θα περιέχει πάνω από ένα εκατομμύριο λίβρες υγρού προωθητικού, περίπου 50 τοις εκατό περισσότερη προωθητική μάζα από το πρώτο στάδιο του Atlas 5.

"Χρησιμοποιούμε λογισμικό εδάφους για την παρακολούθηση του οχήματος σε όλες αυτές τις λειτουργίες για να διατηρήσουμε μια ασφαλή κατάσταση και κάνουμε εκτεταμένη προσομοίωση όλων αυτών, αλλά είναι προσομοίωση στο εργαστήριο, στο εργαστήριο ενσωμάτωσης στο Ντένβερ", δήλωσε ο Πέλερ. «Αυτό λοιπόν μας δίνει την ευκαιρία να το κάνουμε, όχι μόνο με το υλικό στον βρόχο, αλλά με κρυογόνο προωθητικό στο βρόχο.

«Ως επί το πλείστον, πρόκειται για επικύρωση διαδικασιών και διαδικασιών, επικύρωση βασικού λογισμικού και όλα αυτά σε μια προσπάθεια να αφιερώσουμε χρόνο εκτός μιας κανονικής εκστρατείας εκκίνησης και να αφιερώσουμε χρόνο για να το αντιμετωπίσουμε και να ενημερώσουμε όλα αυτά και επικυρώθηκε », είπε ο Πέλερ. "Έτσι, όταν βγαίνουμε εκεί με το πρώτο όχημα, έχουμε αυτήν την εμπειρία και ότι πηγαίνει ομαλά."

Η ULA, μια κοινή επιχείρηση 50-50 μεταξύ της Boeing και της Lockheed Martin, ολοκλήρωσε τις αναβαθμίσεις στο μαξιλάρι 41 και το κοντινό Vertical Integration Facility, όπου οι ομάδες συγκεντρώνουν πυραύλους, για να φιλοξενήσει τον μεγαλύτερο πύραυλο Vulcan Centaur.

Το ρευστοποιημένο φυσικό αέριο, ή μεθάνιο, καύσιμο από τους διπλούς κινητήρες BE-4 του Vulcan, απαιτούσε από την ULA να εγκαταστήσει νέες δεξαμενές αποθήκευσης στο μαξιλάρι 41.

Οι τρεις δεξαμενές αποθήκευσης μεθανίου 100,000 γαλόνων βρίσκονται στη βόρεια πλευρά του μαξιλαριού 41. Η εταιρεία αναβάθμισε επίσης το σύστημα ύδρευσης καταστολής του εκτοξευτή, το οποίο μειώνει την έντονη ακουστική που δημιουργείται από την εκτόξευση πυραύλου.

Οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης υγρού υδρογόνου και προωθητικού υγρού οξυγόνου στο μαξιλάρι 41 είχαν επίσης αναβαθμίσεις για να φιλοξενήσουν το μεγαλύτερο ανώτερο στάδιο Centaur που θα πετάξει σε πυραύλους Vulcan.

Αφού ο πύραυλος Vulcan pathfinder έφτασε στο Cape Canaveral, η ULA ανέβασε την ενισχυτική κάθετη πάνω από την πλατφόρμα εκτόξευσης Vulcan.

Η ULA έριξε τον πύραυλο στη βάση 41 νωρίτερα φέτος και έβγαλε προωθητικό από τις νέες δεξαμενές αποθήκευσης εδάφους μέσω γραμμών τροφοδοσίας που οδηγούσαν στην πλατφόρμα εκτόξευσης Vulcan. Η πλατφόρμα συνδέει το ενισχυτικό Vulcan με τις προωθητικές γραμμές μέσω μιας σύνδεσης στη βάση του μαξιλαριού.

"Έχουμε ήδη γεμίσει αυτές τις δεξαμενές για να κατανοήσουμε κάπως τις ιδιότητες", δήλωσε ο Ρον Φόρτσον, διευθυντής και γενικός διευθυντής επιχειρήσεων εκτόξευσης της ULA, καθώς καθοδηγούσε τους δημοσιογράφους γύρω από την πλατφόρμα εκτόξευσης τον Μάιο. «Περάσαμε το προωθητικό σε όλες τις γραμμές. Τα ονομάζουμε δοκιμές ψυχρής ροής. Περάσαμε από όλες τις γραμμές μέχρι τη σύνδεση με το VLP, που είναι η πλατφόρμα εκτόξευσης Vulcan, με τον πύραυλο Vulcan να κάθεται από πάνω ».

"Αυτή ήταν η τελευταία δοκιμή αυτών των συστημάτων εδάφους και της πλατφόρμας εκτόξευσης για κινητά, το VLP", δήλωσε ο Πέλερ τη Δευτέρα. «Αλλά σταματήσαμε να τραβήξουμε ουσιαστικά προωθητικό στο όχημα. Επιστρέψαμε στο SPOC, όπου καθιερώσαμε περιορισμένη ικανότητα επεξεργασίας οχημάτων για να κάνουμε κάποια άλλα checkouts.

"Επομένως, το επόμενο βήμα μας εδώ, που έρχεται σύντομα, είναι να επιστρέψουμε και να αρχίσουμε να ρέουμε προωθητικό στο πραγματικό όχημα", δήλωσε ο Πέλερ. "Έτσι, τα συστήματα εδάφους και το VLP ελέγχονται. Τώρα ας αρχίσουμε να αποκτούμε εμπειρία φόρτωσης προωθητικού στο όχημα, επικύρωσης διαδικασιών, χρονοδιαγραμμάτων, λογισμικού εδάφους, όλα τα πράγματα που πρέπει να κάνουμε για να μειώσουμε τον κίνδυνο και να διασφαλίσουμε την ετοιμότητα να προχωρήσουμε στην πρώτη μας εκστρατεία εκτόξευσης. "

Ο Πέλερ είπε ότι η ομάδα εκτόξευσης της ULA, που βρίσκεται στο Κέντρο Επιχειρήσεων Atlas Spaceflight στο Cape Canaveral, θα εκτελέσει τον ενισχυτή διαδρομής Vulcan μέσω τυπικών παραγγελιών αφού φτάσει στο τακάκι.

Οι μηχανικοί θα ακολουθήσουν μια προσεκτική προσέγγιση με τις δοκιμές δεξαμενής, φορτώνοντας πρώτα υγρό οξυγόνο στον ενισχυτή Vulcan και αξιολογώντας την απόκριση του πυραύλου. Μετά την αποστράγγιση του οξειδωτικού, οι ομάδες ULA θα αξιολογήσουν τα δεδομένα πριν προχωρήσουν στο επόμενο βήμα των δοκιμών.

"Στη συνέχεια, εάν είμαστε έτοιμοι, θα προχωρήσουμε και θα κάνουμε μόνο LNG (υγροποιημένο φυσικό αέριο), θα χρειαστεί περίπου μια μέρα για να αξιολογήσουμε αυτά τα δεδομένα και στη συνέχεια θα πάμε και θα κάνουμε μια συνδυασμένη δοκιμή όπου θα φορτώσουμε και τα δύο προωθητικά », είπε ο Πέλερ. "Θα το κάνουμε σε ένα χρονοδιάγραμμα σε μια διαδικασία που είναι σύμφωνη με μια ημέρα αντίστροφης μέτρησης εκκίνησης."

Η ULA θα περάσει από την αντίστροφη μέτρηση πολλών ωρών πριν προσομοιώσει μια διακοπή σε περίπου T-μείον 10 δευτερόλεπτα, πριν οι κινητήρες BE-4 ανάψουν για μια πραγματική εκτόξευση, είπε ο Πέλερ.

Κατά την τελευταία φάση της αντίστροφης μέτρησης, οι δεξαμενές προωθητικού του πυραύλου θα πιεστούν και οι κινητήρες BE-4 θα περάσουν από κλιματισμό, μια διαδικασία που περιλαμβάνει τη ροή μικρών ποσοτήτων υπερ-ψυχρών προωθητικών μέσω γραμμών ρευστού πριν από την ανάφλεξη.

"Μπορούμε να επαληθεύσουμε τους χρόνους ψύξης για τους κινητήρες, και μπορούμε να τσιμπήσουμε τον κινητήρα και να κάνουμε κάθε είδους άλλα πράγματα, αλλά δεν θα σταματήσουμε να θερμαίνουμε", δήλωσε ο Πέλερ.

Η ULA εκμεταλλεύεται ένα διάλειμμα στις επιχειρήσεις εκτόξευσης Atlas 5 στο Cape Canaveral για να ολοκληρώσει τη δοκιμή ανίχνευσης διαδρομής Vulcan. Η ULA σχεδίαζε να εκτοξεύσει έναν πύραυλο Atlas 5 σε μια μη πιλοτική δοκιμαστική πτήση της κάψουλας του πληρώματος Starliner της Boeing νωρίτερα αυτόν τον μήνα, αλλά η Boeing ακύρωσε την αποστολή λόγω προβλημάτων βαλβίδων διαστημικών σκαφών.

Το πρώτο στάδιο του πυραύλου Atlas 5 που ανατέθηκε στη δοκιμαστική πτήση Starliner θα χρησιμοποιηθεί τώρα για την επόμενη εκτόξευση της ULA από τη Φλόριντα. Αυτή η αποστολή, που έχει προγραμματιστεί για απογείωση στις 16 Οκτωβρίου, θα μεταφέρει τον ρομποτικό αστεροειδή διερευνητή της NASA στο διάστημα.

Μόλις ολοκληρωθούν οι δοκιμές δεξαμενής πορείας, η ULA θα στείλει το ενισχυτικό Vulcan πίσω στο εργοστάσιο της εταιρείας στην Αλαμπάμα για να εξοπλιστεί για μελλοντική εκτόξευση. Εν τω μεταξύ, οι εργαζόμενοι στο εργοστάσιο ολοκληρώνουν τη συναρμολόγηση ενός διαφορετικού πυραύλου Vulcan που θα ξεκινήσει στην πρώτη δοκιμαστική πτήση το επόμενο έτος.

Ο πύραυλος Vulcan μπορεί να πετάξει με μηδέν, δύο, τέσσερις ή έξι συμπαγείς ενισχυτές πυραύλων. Η ULA έχει αναπτύξει μια αναβαθμισμένη έκδοση διπλού κινητήρα της αξιόλογης ανώτερης βαθμίδας Centaur που τροφοδοτείται με υδρογόνο για να πετάξει πάνω από τον πύραυλο Vulcan.

Τελικά, περαιτέρω αναβαθμίσεις στο νέο ανώτερο στάδιο "Centaur 5" θα επιτρέψουν σε έναν πύραυλο Vulcan Centaur να "ξεπεράσει" τον πύραυλο Delta 4-Heavy της ULA, ο οποίος συνδυάζει τρία βασικά στάδια πυραύλων Delta 4 για να δώσει επιπλέον φορτία στο διάστημα. Το

Ο Πέλερ είπε ότι η ULA αναμένει να λάβει το πρώτο ζευγάρι κινητήρες BE-4 έτοιμους για πτήση από την Blue Origin στο τέλος του έτους, επιτρέποντας στην εταιρεία να στείλει το πρώτο ενισχυτικό πτήσης στο Cape Canaveral στις αρχές του 2022.

Αυτό θα ξεκινήσει μια άλλη σειρά δοκιμών στο εκτοξευτήρα Vulcan, με αποκορύφωμα μια πλήρη πρόβα αντίστροφης μέτρησης που θα τελειώσει με μια αναστολή δοκιμής των δύο κινητήρων BE-4.

Μόλις ολοκληρωθεί η εκτόξευση ετοιμότητας πτήσης, τα πληρώματα εδάφους θα εγκαταστήσουν ένα ζευγάρι στερεών πυραύλων Northrop Grumman στη βασική σκηνή του Vulcan και θα προετοιμάσουν τον εκτοξευτή για την πρώτη του πτήση.

Η εναρκτήρια εκτόξευση του Vulcan θα ανεβάσει ένα εμπορικό φεγγάρι που κατασκευάστηκε από την Astrobotic, το οποίο θα μεταφέρει επιστημονικά φορτία στην επιφάνεια του φεγγαριού βάσει σύμβασης με τη NASA. Μια δεύτερη εκτόξευση Vulcan Centaur που έχει προγραμματιστεί στα τέλη του 2022 θα εκτοξεύσει ένα διαστημικό αεροπλάνο μεταφοράς φορτίου από τη Σιέρα Νεβάδα σε αποστολή ανεφοδιασμού στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Εάν οι δύο πρώτες αποστολές είναι επιτυχημένες, η Αμερικανική Διαστημική Δύναμη θα καθαρίσει τον πύραυλο Vulcan Centaur για να ξεκινήσει την εκτόξευση κρίσιμων στρατιωτικών δορυφόρων.

Η ULA παρουσίασε τον πύραυλο Vulcan το 2015. Έχει σχεδιαστεί για μια νέα εποχή στην αμερικανική βιομηχανία εκτόξευσης που χαρακτηρίζεται από αυξημένο ανταγωνισμό, ιδιαίτερα από το SpaceX και μια μεταβαλλόμενη αγορά.

Ο αμερικανικός στρατός είναι πελάτης άγκυρας για την ULA. Αξιωματούχοι του Πενταγώνου ανακοίνωσαν τον περασμένο Αύγουστο ότι η ULA θα λάβει το 60 τοις εκατό των πιο κρίσιμων συμβάσεων εκτόξευσης δορυφόρων από τον στρατό που θα ανατεθούν έως το τέλος του 2024 για αποστολές που θα απογειωθούν μεταξύ 2022 και τέλους 2027.

Η SpaceX θα λάβει το 40 τοις εκατό των συμβάσεων εκτόξευσης εθνικής ασφάλειας κατά την ίδια περίοδο, δίνοντας στο Πεντάγωνο δύο ανεξάρτητες εταιρείες ικανές να εξυπηρετούν όλες τις ανάγκες εκτόξευσης μεσαίου και μεγάλου ανελκυστήρα του στρατού.

Οι συμφωνίες με την ULA και το SpaceX καλύπτουν συμβόλαια για την εκτόξευση δορυφόρων για τη Διαστημική Δύναμη των ΗΠΑ, το Εθνικό Γραφείο Αναγνώρισης, τον Οργανισμό Άμυνας Πυραύλων και άλλες στρατιωτικές υπηρεσίες και υπηρεσίες.

Αλλά ο πύραυλος Atlas 5 δεν εξαφανίζεται αμέσως και το μαξιλάρι 41 θα υποστηρίζει εκτοξεύσεις και των δύο τύπων πυραύλων για αρκετά χρόνια. Η ULA σχεδιάζει 30 ή περισσότερες επιπλέον αποστολές Atlas 5 πριν αποσυρθεί ο πύραυλος υπέρ του Vulcan Centaur.

Email ο συγγραφέας.

Ακολουθήστε τον Stephen Clark στο Twitter: @ StephenClark1.

Πηγή: https://spaceflightnow.com/2021/08/25/ula-readies-vulcan-booster-for-cryogenic-tanking-test/