Vulcan Centaur - Vulcan Centaur

Vulcan Centaur
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Configuração Vulcan a partir de 2015 com Centauro sub-5,4 m
Função Veículo lançador , reutilização parcial planejada
Fabricante United Launch Alliance
País de origem Estados Unidos
Custo por lançamento Aproximadamente. US $ 82-200 milhões
Tamanho
Altura 61,6 m (202 pés)
Diâmetro 5,4 m (18 pés)
Massa 546.700 kg (1.205.300 lb)
Estágios 2 e 0, 2, 4 ou 6 reforços
Capacidade
Carga útil para a órbita baixa da Terra (28,7 °)
Massa 27.200 kg (60.000 lb)
Vulcan Centaur Pesado
Carga útil para a órbita de transferência geoestacionária (27,0 °)
Massa 14.400 kg (31.700 lb),
Vulcan Centaur Pesado
Carga útil para a órbita geoestacionária
Massa 7.200 kg (15.900 lb)
Vulcan Centaur Pesado
Carga útil para injeção translunar
Massa 12.100 kg (26.700 lb)
Vulcan Centaur Pesado
Histórico de lançamento
Status Em construção
Sites de lançamento
Primeiro voo 2022 (planejado)
Boosters
No. boosters 0, 2, 4 ou 6
Motor GEM-63XL
Impulso 2.201,7 kN (495.000 lb f )
Propulsor HTPB , Al / AP
Primeira etapa
Diâmetro 5,4 m (18 pés)
Motores 2 × BE-4
Impulso 4.900  kN (1.100.000 lb f )
Propulsor CH 4 / LOX
Segunda etapa - Centauro V
Diâmetro 5,4 m (18 pés)
Motores 2 × RL-10
Impulso 212 kN (48.000 lb f )
Impulso específico 453,8 s (4,450 km / s)
Propulsor LH 2 / LOX

Vulcan Centaur é um de dois estágios até a órbita , veículo de lançamento de carga pesada que está em desenvolvimento pela Launch Alliance United (ULA), desde 2014, com um vôo inicial esperada em 2022. Ele é projetado principalmente para atender lançamento exige para a US o programa de lançamento de espaço de segurança nacional (NSSL) do governo para uso pela Força Espacial dos Estados Unidos e agências de inteligência dos EUA para lançamentos de satélites de segurança nacional. O vôo inaugural, prevista para 2022, está previsto o lançamento de Tecnologia Astrobotic 's Peregrine módulo lunar da NASA para Commercial Lunar Payload Serviços programa (CLPS).

Descrição

Vulcan é o primeiro projeto de veículo de lançamento da ULA; ele adapta e desenvolve tecnologias que foram desenvolvidas para os foguetes Atlas V e Delta IV do programa EELV da USAF . Os tanques de propelente de primeiro estágio têm o mesmo diâmetro do Delta IV Common Booster Core, mas conterão metano líquido e propelentes de oxigênio líquido em vez do hidrogênio líquido e oxigênio líquido do Delta IV .

O estágio superior do Vulcan é o Centaur V , uma variante atualizada do Centaur III , o primeiro estágio superior de alta energia do mundo. A variante Centaur III é usada atualmente no Atlas V. Uma versão do motor RL-10 com uma extensão de bico, o RL-10CX, será usada no Vulcan Centaur Heavy. Planos anteriores previam que o Centaur V fosse eventualmente atualizado com a tecnologia Integrated Vehicle Fluids para se tornar o Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES), mas isso foi cancelado. O Vulcan deve passar pelo processo de certificação de classificação humana para permitir o lançamento de embarcações tripuladas, como o Boeing CST-100 Starliner ou uma versão futura do avião espacial Sierra Nevada Dream Chaser .

O impulsionador Vulcan tem um diâmetro externo de 5,4 m (18 pés) para suportar o combustível de metano líquido dos motores Blue Origin BE-4 . Em setembro de 2018, após uma competição com o Aerojet Rocketdyne AR1 , o BE-4 foi selecionado para fornecer energia ao primeiro estágio do Vulcan.

Até seis impulsores de foguete sólido GEM-63XL (SRB) s podem ser acoplados ao primeiro estágio em pares, fornecendo empuxo adicional durante a primeira parte do voo e permitindo que o seis-SRB Vulcan Centaur Heavy lance uma carga útil de massa maior do que o mais capaz Atlas V 551.

Versões

O Vulcan Centaur terá uma designação de quatro caracteres para cada configuração, em que o primeiro personagem representa o primeiro estágio do veículo; Vulcan é designado com a letra "V". O segundo personagem mostra o estágio superior; Centauro é designado "C". A terceira letra representa o número de SRBs anexados ao Vulcan; "0", "2", "4" ou "6". O caractere final representa a configuração do comprimento da carenagem da carga útil, que é indicada por "S" (Padrão; 15,5 m (51 pés)) ou "L" (Longo; 21,3 m (70 pés)). Por exemplo, "VC6L" representaria um primeiro estágio Vulcan, um estágio superior Centaur, seis SRBs e uma carenagem de configuração longa. O Vulcan Centaur Heavy de núcleo único terá um primeiro estágio Vulcan, um estágio superior Centaur com motores RL10CX com uma extensão de bico e seis SRBs.

Capacidades

Em novembro de 2019, os números da carga útil do Vulcan Centaur são os seguintes:

Versão SRBs Massa de carga útil para ...
LEO ISS Polar GTO GEO
Vulcan Centaur VC0 0 10.600 kg (23.400 lb) 9.000 kg (20.000 lb) 8.300 kg (18.300 lb) 2.900 kg (6.400 lb) N / D
Vulcan Centaur VC2 2 18.500 kg (40.800 lb) 16.100 kg (35.500 lb) 15.000 kg (33.000 lb) 7.600 kg (16.800 lb) 2.600 kg (5.700 lb)
Vulcan Centaur VC4 4 23.900 kg (52.700 lb) 21.000 kg (46.000 lb) 19.500 kg (43.000 lb) 10.800 kg (23.800 lb) 4.800 kg (10.600 lb)
Vulcan Centaur VC6 6 27.200 kg (60.000 lb) 25.300 kg (55.800 lb) 23.200 kg (51.100 lb) 13.600 kg (30.000 lb) 6.500 kg (14.300 lb)
Vulcan Centaur Heavy 6 27.200 kg (60.000 lb) 26.200 kg (57.800 lb) 24.000 kg (53.000 lb) 14.400 kg (31.700 lb) 7.200 kg (15.900 lb)
Requisito NSSL 6.800 kg (15.000 lb) 17.000 kg (37.000 lb) 8.165 kg (18.001 lb) 6.600 kg (14.600 lb)

A carga útil para a órbita baixa da Terra (LEO) é para uma órbita circular de 200  km (120  mi) com uma inclinação de 28,7 °; a carga útil para a Estação Espacial Internacional é para uma órbita circular de 407  km (253  mi) com inclinação de 51,6 °; a carga útil para o LEO polar é para uma órbita circular de 200  km (120  mi) com inclinação de 90 °. Esses recursos são impulsionados pela necessidade de atender aos requisitos de NSSL, com espaço para crescimento futuro.

Um Vulcan Centaur com seis foguetes impulsionadores pode colocar 27.200 quilogramas na órbita baixa da Terra. Isso é quase tanto quanto o Delta IV Heavy de três núcleos.

História

O impulsionador Atlas V usa um motor RD-180 fabricado na Rússia, o que levou a um impulso para substituir o RD-180 por um motor projetado e construído nos EUA durante a crise ucraniana de 2014. Contar com hardware estrangeiro para lançar espaçonaves de segurança nacional também foi visto como controverso e indesejável. Contratos de estudo formais foram emitidos pela ULA em junho de 2014 para vários fornecedores de motores de foguete dos EUA. O ULA também estava enfrentando a concorrência da SpaceX, que afetou o mercado de segurança nacional central da ULA para lançamentos militares dos EUA, e em julho de 2014 o Congresso dos Estados Unidos estava debatendo se deveria legislar a proibição do uso futuro do RD-180.

Em setembro de 2014, a ULA anunciou que havia firmado uma parceria com a Blue Origin para investir no desenvolvimento do motor BE-4 de oxigênio líquido (LOX) e metano líquido (CH4) para substituir o RD-180 em um novo booster de primeiro estágio. A ULA espera que o novo booster comece a voar não antes de 2019.

Anúncio

No momento do anúncio de 2015, a ULA propôs uma abordagem incremental para lançar o novo veículo de lançamento e suas tecnologias. Esperava-se que a implantação do Vulcan começasse com um novo primeiro estágio baseado no diâmetro da fuselagem e no processo de produção do Delta IV, e inicialmente se esperava usar dois motores BE-4 ou o AR1 como alternativa. O segundo estágio inicial foi planejado para ser o Centauro Comum e o Centauro III do Atlas V com seu motor RL10 existente . Uma atualização posterior, o Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES), foi conceitualmente planejado para desenvolvimento completo no final de 2010 e para ser introduzido alguns anos após o primeiro voo do Vulcan. A ULA também anunciou um conceito de projeto para reutilização dos motores auxiliares Vulcan, estrutura de empuxo e aviônicos de primeiro estágio, que poderiam ser destacados como um módulo dos tanques de propelente após o desligamento do motor auxiliar ; o módulo entraria novamente na atmosfera sob um escudo térmico inflável. Nem o segundo estágio do ACES nem a reutilização SMART para o primeiro estágio tornaram-se projetos de desenvolvimento financiados pela ULA em 2019, embora a ULA tenha declarado que o "módulo de propulsão do primeiro estágio representa cerca de 65% dos custos do Vulcan Centaur."

Financiamento

Durante os primeiros anos, o conselho de diretores da ULA assumiu compromissos de financiamento trimestrais para o desenvolvimento do Vulcan Centaur. Em outubro de 2018, o governo dos EUA havia comprometido aproximadamente US $ 1,2 bilhão em uma parceria público-privada para o desenvolvimento do Vulcan Centaur e o financiamento futuro dependia da garantia de um contrato de NSSL pela ULA.

Em março de 2016, a Força Aérea dos Estados Unidos (USAF) havia comprometido até US $ 202 milhões em financiamento para o desenvolvimento do Vulcan. A ULA ainda não estimou o custo total de desenvolvimento, mas o CEO Tory Bruno observou que "os novos foguetes custam normalmente US $ 2 bilhões, incluindo US $ 1 bilhão para o motor principal". Em abril de 2016, Craig Cooning, membro do Conselho de Diretores da ULA e Presidente da divisão de Sistemas Espaciais e de Rede da Boeing (N&SS), expressou confiança na possibilidade de mais financiamento da USAF para o desenvolvimento do Vulcan.

Em março de 2018, Tory Bruno disse que o Vulcan-Centaur tinha sido "75% financiado de forma privada" até aquele ponto. Em outubro de 2018, após uma solicitação de propostas e avaliação técnica, a ULA recebeu US $ 967 milhões para desenvolver um protótipo do sistema de lançamento Vulcan como parte do programa National Security Space Launch . Outros fornecedores Blue Origin e Northrop Grumman Innovation Systems receberam US $ 500 milhões e US $ 792 milhões em financiamento de desenvolvimento, com propostas detalhadas e um processo de seleção competitivo a seguir em 2019. O objetivo da USAF com a próxima geração de Acordos de Serviço de Lançamento era desistir de "comprar foguetes" e passar a adquirir serviços de fornecedores de serviços de lançamento, mas o financiamento do governo dos EUA para o desenvolvimento de veículos de lançamento continuou.

Em produção

Em setembro de 2015, foi anunciado que a produção do motor de foguete BE-4 seria expandida para aumentar a capacidade de produção para testes. Em janeiro seguinte, a ULA estava projetando duas versões do primeiro estágio do Vulcan; a versão BE-4 tem um diâmetro de 5,4 m (18 pés) para suportar o uso de combustível de metano menos denso. No final de 2017, o estágio superior foi alterado para o maior e mais pesado Centaur V, e o veículo de lançamento foi renomeado como Vulcan Centaur. O Vulcan Centaur single-core será capaz de levantar "30% mais" do que um Delta IV Heavy, atendendo aos requisitos de NSSL.

Em maio de 2018, a ULA anunciou a seleção do motor RL10 da Aerojet Rocketdyne para o estágio superior do Vulcan Centaur. Em setembro de 2018, a ULA anunciou a seleção do motor Blue Origin BE-4 para o booster do Vulcan. Naquele outubro de 2018, a USAF lançou um acordo de serviço de lançamento de NSSL com novos requisitos, atrasando o lançamento inicial do Vulcan para abril de 2021, após um adiamento anterior para 2020.

Em 8 de julho de 2019, o CEO Tory Bruno divulgou imagens de dois artigos de teste de qualificação Vulcan - o tanque de gás natural liquefeito e a estrutura de empuxo - no Twitter . No dia seguinte, Peter Guggenbach, o CEO da RUAG Space , divulgou uma imagem de um acessório de carga Vulcan. Em 31 de julho do mesmo ano, duas imagens do tanque de LNG acoplado e da estrutura de empuxo foram divulgadas de forma semelhante. Em 2 de agosto de 2019, a Blue Origin lançou no Twitter uma imagem de um motor BE-4 em potência máxima em uma bancada de testes. Em 6 de agosto de 2018, as duas primeiras partes da plataforma do lançador móvel Vulcan (MLP) foram transportadas para o Centro de Operações de Processamento de Voo Espacial (SPOC) perto de SLC-40 e SLC-41 , Cabo Canaveral , Flórida . O MLP foi fabricado em oito seções e se moverá a 3 mph (4,8 km / h) em carrinhos ferroviários existentes e terá 183 pés (56 m) de altura. Em 12 de agosto de 2019, a ULA enviou o Vulcan Centaur para a fase 2 da competição de serviços de lançamento da USAF. Em fevereiro de 2020, o tanque para o segundo foguete operacional estava em construção na fábrica da ULA em Decatur, Alabama .

Em outubro de 2019, o primeiro lançamento do Vulcan foi planejado para julho de 2021, levando o módulo lunar Peregrine da Astrobotic Technology . Em junho de 2020, a ULA disse que poderia ser mais cedo e anunciou uma data de lançamento prevista para o início de 2021. Em 7 de agosto de 2020, a Força Espacial dos Estados Unidos concedeu à ULA 60% de todas as cargas úteis de Lançamento Espacial de Segurança Nacional de 2022 a 2027. Em dezembro de 2020, A ULA adiou a entrega do motor BE-4 para meados de 2021 e disse que o primeiro lançamento do Vulcan não aconteceria antes do final de 2021. Em fevereiro de 2021, a ULA despachou o primeiro impulsionador de núcleo Vulcan completo para a Flórida para testes de desbravamento antes do lançamento de estreia do Vulcan. Em junho de 2021, a Astrobotic relatou que, devido à pandemia COVID-19 , eles precisavam de mais tempo para preparar o Peregrine , atrasando o primeiro vôo do Vulcan para 2022. O Government Accountability Office (GAO) também afirmou que o motor de primeiro estágio estava passando por problemas técnicos dificuldades, e pode não ser qualificado a tempo para apoiar um lançamento Vulcan em 2021.

Voos de certificação

Em 14 de agosto de 2019, o ULA venceu uma competição comercial quando foi anunciado que o segundo voo de certificação da Vulcan seria o SNC Demo-1, o primeiro de seis voos Dream Chaser CRS-2 concedidos ao ULA. Os lançamentos estão planejados para começar em 2022 e usarão a configuração Vulcan de quatro SRB. Em 19 de agosto de 2019, foi anunciado que a Astrobotic Technology selecionou a ULA para lançar seu módulo de pouso Peregrine no primeiro voo de certificação Vulcan. O Peregrine está planejado para ser lançado em 2022 do SLC-41 na Estação da Força Espacial do Cabo Canaveral (CCSFS) em uma missão à superfície lunar.

O lançamento do USSF-51 da Força Espacial no final de 2022 tinha a intenção de ser a primeira missão classificada de segurança nacional, mas em maio de 2021 a espaçonave foi transferida para um Atlas V para "mitigar o risco de cronograma associado à validação de projeto não recorrente do Vulcan Centaur".

Programa de serviços de lançamento da NASA

No início de 2021, a NASA adicionou o Vulcan Centaur ao contrato de Launch Services II (NLS II). Isso torna o Vulcan Centaur parte do Programa de Serviços de Lançamento e o submete às disposições de "rampa de acesso" no NLS II. As disposições da rampa permitem que os provedores de lançamento existentes introduzam novos veículos que a NASA ainda não forneceu.

Potenciais atualizações

Desde o anúncio formal em 2015, a ULA falou sobre várias tecnologias que estenderiam as capacidades do veículo de lançamento Vulcan. Isso inclui aprimoramentos para o primeiro estágio para tornar os componentes mais caros potencialmente reutilizáveis ​​e aprimoramentos para o segundo estágio para aumentar a duração de sua missão de longo prazo para operar por meses na órbita da Terra no espaço cislunar .

Estágios superiores de longa duração

O estágio superior do ACES, que foi descrito como abastecido com oxigênio líquido (LOX) e hidrogênio líquido (LH 2 ), e alimentado por até quatro motores de foguete com o tipo de motor ainda a ser selecionado, foi uma atualização conceitual para o estágio superior do Vulcan no momento do anúncio em 2015. Este estágio poderia posteriormente ser atualizado para incluir a tecnologia de Fluidos de Veículo Integrados que poderia permitir ao estágio superior uma vida em órbita muito mais longa de semanas em vez de horas. O estágio superior do ACES foi eventualmente cancelado.

ULA logo depois determinou que o ACES seria substituído pelo estágio superior Centaur V. O Centaur V é baseado no estágio superior usado pelo Atlas V, mas maior e mais poderoso. Um executivo sênior da ULA disse que o design do Centaur V também foi fortemente influenciado pelo ACES.

A ULA diz que está trabalhando para agregar mais valor aos estágios superiores, fazendo-os executar tarefas como operar como rebocadores espaciais. Tory Bruno diz que o ULA está trabalhando em estágios superiores com uma resistência centenas de vezes maior do que aqueles atualmente em uso.

Reutilização SMART

O conceito de reutilização da Sensible Modular Autonomous Return Technology (SMART) também foi anunciado durante a revelação inicial de abril de 2015. Os motores auxiliares, aviônicos e estrutura de empuxo seriam separados como um módulo dos tanques de propelente após o corte do motor auxiliar . O módulo descerá pela atmosfera sob um escudo térmico inflável. Após o lançamento do paraquedas, um helicóptero capturaria o módulo no ar. A ULA estimou que essa tecnologia reduziria o custo da propulsão do primeiro estágio em 90% e 65% do custo total do primeiro estágio. Em 2020, a ULA não anunciou planos firmes para financiar, construir e testar este conceito de reutilização de motor, embora no final de 2019 eles tenham declarado que "ainda planejavam reutilizar os motores de primeiro estágio do Vulcan".

Variante de três núcleos

No final de 2020, a ULA disse que estava estudando uma possível variante de três núcleos do Vulcan Centaur. Este foguete foi provisoriamente apelidado de Vulcan Heavy.

Lançamentos planejados

Data e hora,
UTC
Configuração Local de lançamento Cargas Planned
destino
Cliente
2022 VC2S SLC-41 Lander peregrino Selenocêntrico Tecnologia Astrobótica
Primeiro lançamento. Projetado originalmente para lançar no quarto trimestre de 2021, mas o lançamento foi atrasado devido à carga útil.
2022 VC4L SLC-41 SNC Demo-1 LEO ( ISS ) NASA ( CRS )
2022 em diante VC4L SLC-41 Dream Chaser LEO ( ISS ) NASA ( CRS )
Mais 5 lançamentos em contrato.
1º trimestre de 2023 TBA SLC-41 USSF-106 / NTS-3 GEO Força Espacial dos EUA
2º trimestre de 2023 VC4X SLC-41 USSF-112 "Órbita de alta energia" Força Espacial dos EUA
3º trimestre de 2023 VC4X SLC-41 USSF-87 "Órbita de alta energia" Força Espacial dos EUA

Veja também

Referências

links externos