ULA valmistaa Vulcan -tehostimen kryogeenisiin tankkauskokeisiin

United Launch Alliance heitti testiartikkelin uudelle Vulcan-raketilleen Cape Canaveralin laukaisualustalle keskiviikkona ja siirsi tehostimen paikoilleen sarjaa kryogeenisiä tankkaustestejä, jotka alkavat lähipäivinä.

110 jalkaa korkea (33.5 metriä) Vulcanin ensimmäinen vaihe ajoi liikkuvalla laukaisualustalla kiskoja pitkin ULA:n Spaceflight Operations Centeristä Cape Canaveralin avaruusasemalla tyynylle 41, merenrantalaukaisukompleksiin, jota tiimit ovat muokanneet tukemaan Vulcan-tehtäviä. ULA:n Atlas 5 -raketin lennot.

Kantorakettia Vulcan Centaur, joka lopulta korvaa ULA: n Atlas- ja Delta -rakettiperheet, on tarkoitus nostaa ensi kertaa ensi vuonna. Blue Origin toimittaa lentovalmiita BE-4 ensimmäisen vaiheen moottoreita ajaa ensimmäisen Vulcan-koelennon aikataulua.

ULA: n tehdasryhmä Decaturissa, Alabamassa, odottaa moottorin toimitusta, mutta yhtiön lanseerausryhmä Cape Canaveralissa etenee “pathfinder” -testauksella käyttäen ensimmäisen vaiheen testiartikkelia.

ULA toimitti Vulcan -polunetsintälaitteen Alabamasta Floridaan aiemmin tänä vuonna. Se on varustettu kahdella BE-4-moottorin testiyksiköllä, joita on aiemmin käytetty testituloksissa Blue Originin tehtaalla Länsi-Texasissa.

Mark Peller, ULA: n merkittävän kehityksen varapresidentti, sanoi Spaceflight Now -haastattelussa, että tulevien kryogeenisten tankkaustestien avulla insinöörit voivat vahvistaa, miten yritys aikoo ladata ponneainetta Vulcan -rakettiin todellisen laskennan aikana.

"Meillä on valtava määrä kokemusta kryogeenisestä ponneaineesta", Peller kertoi Spaceflight Now: lle. - Sekä Atlas että Delta ovat kryogeenisiä ajoneuvoja. Deltassa on kryogeenistä polttoainetta ja hapetinta. ”

Vulkanin ensimmäisessä vaiheessa polttoaineena on nesteytetty maakaasu Atlas 5- ja Delta 4 -raketteja käyttävän kerosiinin ja nestemäisten vetypolttoaineiden sijasta. ULA käyttää edelleen erittäin kylmää nestemäistä happea-samaa hapettinta, jota käytetään Atlas- ja Delta-raketeissa-jotta Vulcanin BE-4-moottorit voivat syttyä ensimmäisten minuuttien aikana.

"Tässä on kaksi ainutlaatuista asiaa", Peller sanoi. ”Olemme muuttaneet järjestelmiä, joten haluamme vahvistaa ne. Ja toiseksi, ajoneuvo on hieman eri mittakaavassa. Joten haluamme vain ottaa aikaa. Se auttaa meitä vahvistamaan kaikki analyysimme ja ennustuksemme sekä mahdolliset Atlasista ja Deltasta tuodut tiedot. Se voi kestää hieman kauemmin, tai se voi olla hieman nopeampi ladata ajoneuvo ja jäähdyttää säiliöt alas ja moottorit alas. ”

Vulcan-ydinvaiheen halkaisija on 17.7 jalkaa (5.4 metriä), ja se sisältää alumiinisia polttoainesäiliöitä metaanille ja nestemäiselle hapelle kahdelle BE-4-moottorille. Vulcanin ensimmäinen vaihe on yli 5 metriä leveämpi kuin Atlas 1.5: n ydinosa.

Täysin ladattu Vulcan -ydinvaihe sisältää yli miljoona kiloa nestemäistä ponneainetta, noin 50 prosenttia enemmän ponneainetta kuin Atlas 5: n ensimmäinen vaihe.

"Käytämme maaohjelmistoa ajoneuvon valvomiseen näiden toimintojen aikana turvallisen tilan ylläpitämiseksi, ja simuloimme tätä kaikkea laajasti, mutta se on simulaatiota laboratoriossa, Denverin integraatiolaboratoriossa", Peller sanoi. "Tämä antaa meille mahdollisuuden tehdä se, ei vain laitteiston ollessa silmukassa, vaan kryogeenistä ponneainetta silmukassa.

”Tämä on suurimmaksi osaksi menettelyjen ja prosessien validointi, maaohjelmistojen validointi, ja kaikki pyritään ottamaan aika normaalin käynnistyskampanjan ulkopuolella ja käyttämään aikaa tämän käsittelemiseen ja päivittämään kaikki tämä ja validoitu ”, Peller sanoi. "Joten kun pääsemme sinne ensimmäisen ajoneuvon kanssa, meillä on tämä kokemus ja se sujuu."

ULA, Boeingin ja Lockheed Martinin välinen 50–50-yhteisyritys, on saanut valmiiksi päivitykset pad 41: een ja lähellä olevaan Vertical Integration Facilityyn, jossa tiimit kokoavat raketteja suuremman Vulcan Centaur -raketin vastaanottamiseksi.

Nesteytetty maakaasu tai metaani, polttoaine, jonka Vulcanin kaksivaiheiset BE-4 -moottorit polttivat, vaati ULA: ta asentamaan uudet varastosäiliöt tyynyyn 41.

Kolme 100,000 41 gallonan metaanisäiliötä sijaitsevat pad XNUMX: n pohjoispuolella. Yhtiö päivitti myös laukaisualustan äänenvaimennusvesijärjestelmän, joka vaimentaa rakettien laukaisun tuottamaa voimakasta akustiikkaa.

Nestemäisen vety- ja nestemäisen polttoaineen varastointilaitteissa pad 41: ssä oli myös päivityksiä suurempaan Centaur-ylempään vaiheeseen, joka lentää Vulcan-raketeilla.

Kun Vulcan -polunetsijäraketti saapui Cape Canaveralille, ULA nosti tehostimen pystysuoraan Vulcan -laukaisualustan päälle.

ULA valssasi raketin tyynylle 41 aiemmin tänä vuonna ja virtasi ponneainetta uusista maasäiliöistä Vulcan -laukaisualustalle johtavien syöttölinjojen kautta. Alusta yhdistää Vulcan -tehostimen ponneaineputkiin tyynyn pohjassa olevan liitännän kautta.

"Olemme jo täyttäneet nämä säiliöt, jotta voimme tavallaan ymmärtää ominaisuudet", sanoi Ron Fortson, ULA: n johtaja ja laukaisutoimintojen pääjohtaja, kun hän opasti toimittajia laukaisualustan ympärillä toukokuussa. ”Olemme johtaneet ponnekaasua kaikkien linjojen läpi. Kutsumme niitä kylmävirtaustestiksi. Juoksimme kaikkien linjojen läpi aina yhteyteen VLP: n kanssa, joka on Vulcan Launch Platform, ja Vulcan -raketti istui päällä. ”

"Se oli näiden maajärjestelmien ja mobiililaitteen, VLP: n, viimeinen testi", Peller sanoi maanantaina. "Mutta emme pysähtyneet vetämään ponnekaasua ajoneuvoon. Palasimme SPOC: iin, jossa loimme rajoitetun ajoneuvokäsittelykyvyn tehdä lisää kassat.

"Joten seuraava askeleemme täällä, pian tulossa, on palata ulos ja aloittaa polttoaineen virtaaminen todelliseen ajoneuvoon", Peller sanoi. "Joten maajärjestelmät ja VLP tarkistetaan. Aloitetaan nyt kokemusta ponneaineiden lataamisesta ajoneuvoon, validointimenettelyistä, aikatauluista, maaohjelmistosta, kaikesta, mitä meidän on tehtävä riskimme polttamiseksi ja valmiuden jatkaa ensimmäistä lanseerauskampanjaamme. ”

Peller sanoi, että ULA: n laukaisutiimi, joka on sijoitettu Atlas Spaceflight Operations Centeriin Cape Canaveralissa, suorittaa Vulcan -polunetsintälaitteen vakiokassien kautta saapuessaan tyynylle.

Insinöörit suhtautuvat varovasti säiliötestauksiin, lataavat ensin nestemäistä happea Vulcan -tehostimeen ja arvioivat raketin vasteen. Hapettimen tyhjentämisen jälkeen ULA -tiimit arvioivat tiedot ennen siirtymistä seuraavaan testausvaiheeseen.

"Sitten, jos olemme valmiita, menemme eteenpäin ja teemme vain LNG: tä (nesteytettyä maakaasua), kestää noin päivä arvioida nämä tiedot, ja sitten menemme ja teemme yhdistetyn testin, jossa lataamme molemmat ponneaineita ”, Peller sanoi. "Teemme sen aikajanalla menettelylle, joka on yhdenmukainen käynnistyspäivän lähtölaskennan kanssa."

ULA käy läpi usean tunnin lähtölaskennan, ennen kuin simuloidaan keskeytys noin T-miinus 10 sekunnissa, ennen kuin BE-4-moottorit syttyvät todelliseen laukaisuun, Peller sanoi.

Lähtölaskennan viimeisen vaiheen aikana raketin polttoainesäiliöt paineistetaan, ja BE-4-moottorit käyvät läpi jäähdytyskäsittelyn. Menettelyssä pieniä määriä erittäin kylmiä ponneaineita virtaa nesteputkien läpi ennen sytytystä.

"Voimme tarkistaa moottorien jäähdytysajat, voimme kääntää moottorin ja tehdä kaikenlaisia ​​muita asioita, mutta lopetamme kuuman polttamisen", Peller sanoi.

ULA hyödyntää taukoa Atlas 5: n laukaisutoiminnoissa Cape Canaveralissa suorittaakseen loppuun Vulcan -reittitestauksen. ULA suunnitteli laukaisevansa Atlas 5 -raketin Boeingin Starliner -miehistökapselin testaamattomalla testilennolla aiemmin tässä kuussa, mutta Boeing peruutti tehtävän avaruusaluksen venttiiliongelmien vuoksi.

Starlinerin testilentoon osoitetun Atlas 5 -raketin ensimmäistä vaihetta käytetään nyt ULA: n seuraavaan laukaisuun Floridasta. Tämä tehtävä, joka on tarkoitus nostaa lokakuun 16. päivänä, kuljettaa NASAn robotin Lucy -asteroidikoettimen avaruuteen.

Kun Pathfinder -säiliötestit on suoritettu, ULA lähettää Vulcan -tehostimen takaisin yrityksen Alabaman tehtaalle varustettavaksi tulevaa lanseerausta varten. Samaan aikaan tehtaan työntekijät viimeistelevät toisen Vulcan -raketin kokoonpanon, joka laukaistaan ​​ensi vuoden ensimmäisellä koelennolla.

Vulcan -raketti voi lentää nollan, kahden, neljän tai kuuden kiinteän rakettivahvistimen kanssa. ULA on kehittänyt päivitetyn kaksimoottorisen version kunnioitettavasta vetypolttoaineisesta Centaur-ylemmästä vaiheesta lentääkseen Vulcan-raketin päälle.

Lopulta uuden "Centaur 5" ylemmän tason päivitykset mahdollistavat "yhden tikun" Vulcan Centaur -raketin ylittämisen ULA: n Delta 4-Heavy -rakettiin, joka yhdistää kolme Delta 4 -raketin ydinvaihetta ja antaa raskaille hyötykuormille lisävauhtia avaruuteen .

Peller sanoi, että ULA odottaa saavansa ensimmäisen parin lentovalmiita BE-4-moottoreita Blue Originilta vuoden lopussa, jolloin yhtiö voi lähettää ensimmäisen lentokelpoisen tehostimen Cape Canaveralille vuoden 2022 alussa.

Tämä käynnistää uuden testisarjan Vulcan-laukaisualustalla, joka huipentuu täydelliseen lähtölaskentaharjoitukseen, joka päättyy kahden BE-4-moottorin pidätyskokeeseen.

Kun lentovalmiuden laukaisu on valmis, maahenkilöstöt asentavat parin Northrop Grumman -rakettivahvistinta Vulcan -ydinvaiheeseen ja valmistelevat kantoraketin ensimmäistä lentoa varten.

Ensimmäinen Vulcan -laukaisu nostaa Astroboticin rakentaman kaupallisen kuunlaskurin, joka lentää tieteen hyötykuormia kuun pinnalle NASA: n sopimuksen mukaisesti. Toinen Vulcan Centaurin laukaisu, joka on suunniteltu loppuvuodesta 2022, laukaisee rahtialuksen, joka kuljettaa Sierra Nevadasta lähetystyötä kansainväliselle avaruusasemalle.

Jos kaksi ensimmäistä tehtävää onnistuvat, Yhdysvaltain avaruusvoimat tyhjentävät Vulcan Centaur -raketin aloittaakseen kriittisten sotilaallisten satelliittien laukaisun.

ULA paljasti Vulcan-raketin vuonna 2015. Se on suunniteltu uudelle aikakaudelle Yhdysvaltain laukaisualalla, jota leimaa erityisesti SpaceX: n lisääntynyt kilpailu ja muuttuvat markkinat.

Yhdysvaltain armeija on ULA: n ankkuriasiakas. Pentagonin virkamiehet ilmoittivat viime elokuussa, että ULA saa 60 prosenttia armeijan kriittisimmistä satelliittien laukaisusopimuksista vuoden 2024 loppuun mennessä tehtävistä, jotka lähtevät liikkeelle vuosien 2022 ja 2027 välillä.

SpaceX saa 40 prosenttia kansallisen turvallisuuden laukaisusopimuksista saman ajanjakson aikana, mikä antaa Pentagonille kaksi itsenäistä yritystä, jotka pystyvät palvelemaan kaikkia armeijan keski- ja raskasnostotarpeita.

ULA: n ja SpaceX: n kanssa tehdyt sopimukset kattavat sopimukset satelliittien laukaisemisesta Yhdysvaltain avaruusjoukoille, kansalliselle tiedustustoimistolle, ohjuspuolustusvirastolle ja muille sotilaspalveluille ja virastoille.

Mutta Atlas 5 -raketti ei lähde heti pois, ja pad 41 tukee molempien rakettityyppien laukaisua useiden vuosien ajan. ULA suunnittelee 30 tai enemmän Atlas 5 -operaatiota ennen kuin raketti vetäytyy Vulcan Centaurin hyväksi.

Sähköposti kirjailija.

Seuraa Stephen Clarkia Twitterissä: @ StephenClark1.

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