ULA klargjør Vulcan-booster for kryogene tanking-tester

United Launch Alliance rullet en testartikkel for sin nye Vulcan-rakett til en utskytningsrampe ved Cape Canaveral onsdag, og flyttet boosteren i posisjon for en serie med kryogene tanking-tester som skal begynne i de kommende dagene.

Den 110 fot høye (33.5 meter) Vulcan første etappen kjørte en mobil utskytningsplattform langs jernbanespor fra ULAs Spaceflight Operations Center ved Cape Canaveral Space Force Station til pad 41, et oppskytningskompleks ved sjøen har modifisert for å støtte Vulcan-oppdrag og fortsatte flyvninger med ULAs Atlas 5-rakett.

Vulcan Centaur bærerakett, som til slutt vil erstatte ULAs Atlas- og Delta-rakettfamilier, skal etter planen løftes av for første gang neste år. Blue Origins levering av flyklare BE-4 førstetrinnsmotorer styrer planen for den første Vulcan-testflyvningen.

Mens ULAs fabrikkteam i Decatur, Alabama, venter på motorleveransen, går selskapets lanseringsteam på Cape Canaveral videre med "pathfinder"-testing ved hjelp av en testartikkel i første trinn.

ULA sendte Vulcan pathfinder booster fra Alabama til Florida tidligere i år. Den er utstyrt med to BE-4-motortestenheter som tidligere ble brukt til testskyting ved Blue Origins anlegg i Vest-Texas.

Mark Peller, ULAs visepresident for større utvikling, sa i et intervju med Spaceflight Now at de kommende kryogene tanking-testene vil tillate ingeniører å validere hvordan selskapet planlegger å laste drivstoff inn i Vulcan-raketten under en reell nedtelling.

"Vi har en enorm mengde erfaring med kryogent drivmiddel," sa Peller til Spaceflight Now. "Både Atlas og Delta er kryogene kjøretøyer. Delta har kryogent drivstoff så vel som oksidasjonsmiddel."

Vulcan første trinn drives av flytende naturgass, i stedet for parafin og flytende hydrogen som driver Atlas 5- og Delta 4-rakettene. ULA vil fortsette å bruke superkaldt flytende oksygen - samme oksidasjonsmiddel som brukes på Atlas- og Delta-raketter - for å la Vulcans BE-4-motorer skyte i løpet av de første minuttene av flyturen.

"Det er to ting som er unike her," sa Peller. "Vi har modifisert systemene, så vi ønsker å validere dem. Og to, kjøretøyet har en litt annen skala. Så vi vil bare ta oss tid. Det hjelper oss med å validere alle våre analyser og spådommer, og enhver ekstrapolering av data som vi henter fra Atlas og Delta. Det kan ta litt lengre tid, eller det kan være litt raskere å laste kjøretøyet og kjøle ned tankene og motorene ned."

Vulcan-kjernetrinnet måler 17.7 fot (5.4 meter) i diameter, og inneholder drivmiddeltanker i aluminium for metan og flytende oksygen for de doble BE-4-motorene. Vulcans første trinn er mer enn 5 meter bredere enn Atlas 1.5s kjernetrinn.

Et fullt lastet Vulcan-kjernetrinn vil inneholde mer enn en million pund flytende drivmiddel, omtrent 50 prosent mer drivmiddelmasse enn Atlas 5s første trinn.

"Vi bruker bakkeprogramvare for å overvåke kjøretøyet gjennom disse operasjonene for å opprettholde en sikker tilstand, og vi gjør omfattende simulering av alt dette, men det er simulering i laboratoriet, ved integrasjonslaboratoriet vårt i Denver," sa Peller. "Så dette gir oss muligheten til å gjøre det, ikke bare med maskinvare i sløyfen, men kryogent drivmiddel i sløyfen.

"For det meste er dette validering av prosedyrer og prosesser, validering av bakkeprogramvare, og det hele er i et forsøk på å ta tiden utenfor en normal lanseringskampanje, og ta deg tid til å jobbe gjennom dette og få alt dette oppdatert og validert," sa Peller. "Så når vi kommer ut dit med det første kjøretøyet, har vi denne erfaringen, og at det går greit."

ULA, et 50-50 joint venture mellom Boeing og Lockheed Martin, har fullført oppgraderinger til pad 41 og den nærliggende Vertical Integration Facility, hvor teamene setter sammen raketter, for å romme den større Vulcan Centaur-raketten.

Den flytende naturgassen, eller metan, brennstoffet som ble brent av Vulcans to første trinns BE-4-motorer krevde at ULA installerte nye lagringstanker ved pad 41.

De tre 100,000 41 gallon metanlagringstankene er plassert på nordsiden av pad XNUMX. Selskapet oppgraderte også utskytningsrampens lyddempende vannsystem, som demper den intense akustikken som genereres av en rakettoppskyting.

Lagringsfasilitetene for flytende hydrogen og flytende oksygen ved pute 41 hadde også oppgraderinger for å imøtekomme det større Centaur øvre trinn som vil fly på Vulcan-raketter.

Etter at Vulcan pathfinder-raketten ankom Cape Canaveral, hevet ULA boosteren vertikalt på toppen av Vulcan Launch Platform.

ULA rullet raketten til pad 41 tidligere i år og strømmet drivmiddel fra de nye bakketankene gjennom forsyningslinjer som førte til Vulcan Launch Platform. Plattformen kobler Vulcan-forsterkeren til drivmiddelledningene gjennom en tilkobling ved bunnen av puten.

"Vi har allerede fylt opp disse tankene slik at vi på en måte kan forstå egenskapene," sa Ron Fortson, ULAs direktør og daglig leder for oppskytningsoperasjoner, mens han guidet journalister rundt utskytningsrampen i mai. "Vi har strømmet drivstoffet gjennom alle linjene. Vi kaller dem kalde flyttester. Vi strømmet gjennom alle linjene helt opp til forbindelsen med VLP, som er Vulcan Launch Platform, med Vulcan-raketten på toppen.»

"Det var den siste testen av disse bakkesystemene og den mobile lanseringsplattformen, VLP," sa Peller mandag. "Men vi stoppet for å faktisk trekke drivstoff inn i kjøretøyet. Vi gikk tilbake til SPOC, hvor vi etablerte begrenset kjøretøybehandlingskapasitet for å gjøre noen flere kasser.

"Så vårt neste skritt her, som snart kommer, er å gå ut igjen og begynne å strømme drivmiddel til selve kjøretøyet," sa Peller. "Så bakkesystemer og VLP er sjekket ut. La oss nå begynne å få erfaring med å laste drivstoff på kjøretøyet, validere prosedyrer, tidslinjer, bakkeprogramvare, alt vi trenger å gjøre for å hjelpe til med å brenne ned risikoen vår og sikre klarhet til å fortsette inn i vår første lanseringskampanje.»

Peller sa at ULAs oppskytningsteam, stasjonert i Atlas Spaceflight Operations Center på Cape Canaveral, vil kjøre Vulcan pathfinder-boosteren gjennom standard kasser etter å ha ankommet puten.

Ingeniører vil ta en forsiktig tilnærming med tanking-testene, først laste flytende oksygen inn i Vulcan-boosteren og vurdere responsen til raketten. Etter å ha tømt oksidasjonsmidlet, vil ULA-team evaluere data før de fortsetter til neste testtrinn.

"Så, hvis vi er klare, vil vi gå videre og bare gjøre LNG (flytende naturgass), ta en dag eller så å evaluere disse dataene, og så vil vi gå og gjøre en kombinert test hvor vi laster begge deler drivmidler," sa Peller. "Vi vil gjøre det på en tidslinje til en prosedyre som er konsistent med en dag med lanseringsnedtelling."

ULA vil kjøre gjennom nedtellingen på flere timer før den simulerer en avbrytelse på rundt T-minus 10 sekunder, før BE-4-motorene vil antennes for en reell lansering, sa Peller.

I løpet av den siste fasen av nedtellingen vil rakettens drivmiddeltanker settes under trykk, og BE-4-motorene vil gå gjennom chilldown-kondisjonering, en prosedyre som innebærer å strømme små mengder superkalde drivmidler gjennom væskeledninger før tenning.

"Vi kan verifisere nedkjølingstider for motorene, og vi kan gimbal motoren og gjøre alle slags andre ting, men vi vil stoppe uten å brenne," sa Peller.

ULA drar nytte av en pause i Atlas 5-utskytningsoperasjonene ved Cape Canaveral for å fullføre Vulcan pathfinder-testingen. ULA planla å skyte opp en Atlas 5-rakett på en upilotert testflyging av Boeings Starliner mannskapskapsel tidligere denne måneden, men Boeing avbrøt oppdraget på grunn av romfartøyets ventilproblemer.

Den første fasen av Atlas 5-raketten som er tildelt Starliner-testflygingen vil nå bli brukt til ULAs neste oppskyting fra Florida. Det oppdraget, satt til oppstart 16. oktober, vil frakte NASAs robotiske Lucy-asteroidesonde ut i verdensrommet.

Når banesøker-tanking-testene er fullført, vil ULA sende Vulcan-boosteren tilbake til selskapets fabrikk i Alabama for å bli utstyrt for en fremtidig lansering. I mellomtiden fullfører fabrikkarbeidere monteringen av en annen Vulcan-rakett som skal skytes opp på den første testflyvningen neste år.

Vulcan-raketten kan fly med null, to, fire eller seks solide rakettforsterkere. ULA har utviklet en oppgradert tomotors versjon av den ærverdige, hydrogendrevne Centaur øvre scenen for å fly på toppen av Vulcan-raketten.

Til syvende og sist vil ytterligere oppgraderinger til det nye øvre trinnet «Centaur 5» tillate en «single-stick» Vulcan Centaur-rakett å løfte ULAs Delta 4-Heavy rakett, som kombinerer tre Delta 4 rakettkjernetrinn for å gi tung nyttelast et ekstra løft ut i verdensrommet .

Peller sa at ULA forventer å motta det første paret flyklare BE-4-motorer fra Blue Origin på slutten av året, slik at selskapet kan sende den første flyvurderte boosteren til Cape Canaveral tidlig i 2022.

Det vil starte en ny serie tester ved Vulcan-utskytningsrampen, og kulminere i en full nedtellingsøvelse som vil ende med en hold-down-testing av de to BE-4-motorene.

Når flyberedskapsskytingen er fullført, vil bakkemannskaper installere et par Northrop Grumman solide rakettforsterkere til Vulcan-kjernetrinnet og forberede utskytningsrampen for sin første flytur.

Den første Vulcan-oppskytningen vil lufte en kommersiell månelander bygget av Astrobotic, som vil fly vitenskapelige nyttelaster til månens overflate under kontrakt med NASA. En annen Vulcan Centaur-oppskyting planlagt i slutten av 2022 vil lansere et lastbærende romfly fra Sierra Nevada på et gjenforsyningsoppdrag til den internasjonale romstasjonen.

Hvis de to første oppdragene er vellykkede, vil den amerikanske romstyrken rydde Vulcan Centaur-raketten for å starte oppskyting av kritiske militærsatellitter.

ULA avduket Vulcan-raketten i 2015. Den er designet for en ny æra i den amerikanske oppskytningsindustrien preget av økt konkurranse, spesielt fra SpaceX, og et marked i endring.

Det amerikanske militæret er en ankerkunde for ULA. Pentagon-tjenestemenn kunngjorde i august i fjor at ULA vil få 60 prosent av militærets mest kritiske satellittoppskytningskontrakter tildelt til slutten av 2024 for oppdrag som vil ta av mellom 2022 og slutten av 2027.

SpaceX vil motta 40 prosent av de nasjonale sikkerhetsoppskytningskontraktene i samme periode, noe som gir Pentagon to uavhengige selskaper som er i stand til å betjene alle militærets oppskytningsbehov for middels og tunge løft.

Avtalene med ULA og SpaceX dekker kontrakter om oppskyting av satellitter for US Space Force, National Reconnaissance Office, Missile Defense Agency og andre militære tjenester og byråer.

Men Atlas 5-raketten forsvinner ikke umiddelbart, og pad 41 vil støtte oppskytinger av begge typer raketter i flere år. ULA planlegger 30 eller flere ekstra Atlas 5-oppdrag før raketten trekkes tilbake til fordel for Vulcan Centaur.

Epost forfatteren.

Følg Stephen Clark på Twitter: @ StephenClark1.

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