ben - Ares I

ben

Ares 1 fırlatma
fonksiyon	İnsan dereceli yörünge fırlatma aracı
Üretici firma	Alliant Techsystems (Aşama I) Boeing (Aşama II)
Menşei ülke	Amerika Birleşik Devletleri
Proje maliyeti	en az 6 milyar ABD doları
Boyut
Yükseklik	94 metre (308 ft)
Çap	5.5 metre (18 ft)
Aşamalar	2
Kapasite
LEO'ya yük
kitle	25.400 kg (56.000 lb)
ilişkili roketler
Aile	Özgürlük takip etti
Başlatma geçmişi
Durum	İptal edildi
Siteleri başlat	Kennedy Uzay Merkezi , LC-39B
Toplam lansman	1 (prototip)
İlk uçuş	Ekim 2009 (Prototip)
İlk aşama
motorlar	1 Katı
itme	15.000 kN (3,400,000 lb f )
yanma süresi	~150 saniye
itici	Katı
İkinci sahne
motorlar	1 J-2X
itme	1.308 kN (294,000 lb f )
yanma süresi	~800 saniye
itici	LH 2 / sıvı oksijen

Ares I , NASA tarafından Constellation programının bir parçası olarak geliştirilmekte olan mürettebat fırlatma aracıydı . Adı "Ares" Yunan tanrısı anlamına gelir Ares edilir tespit Roma tanrısı ile Mars . Ares I başlangıçta "Mürettebat Fırlatma Aracı" (CLV) olarak biliniyordu.

NASA uzaya için Ares I kullanmayı planladı Orion , uzay aracı , NASA için amaçlanan insan uzay uçuşu sonrasında misyonlar Uzay Mekiği büyük, uncrewed tamamlayacak olan 2011'de Ares I emekli oldu Ares V Constellation için kargo fırlatma aracı oldu. NASA, beklenen genel güvenlik, güvenilirlik ve maliyet etkinliği için Ares tasarımlarını seçti. Ancak, Ares I de dahil olmak üzere Constellation programı, Ekim 2010'da ABD başkanı Barack Obama tarafından 2010 NASA yetkilendirme faturasının geçmesiyle iptal edildi . Eylül 2011'de NASA, Uzay Fırlatma Sistemini , Dünya yörüngesinin ötesinde insan keşfi için yeni aracı olarak detaylandırdı .

geliştirme

İleri Ulaşım Sistemi Çalışmaları

1995'te Lockheed Martin, Marshall Uzay Uçuş Merkezi için bir Gelişmiş Ulaşım Sistemi Çalışmaları (ATSS) raporu hazırladı . ATSS raporunun bir bölümü, sıvı roket ikinci aşamaları, parçalı katı roket güçlendirici (SRB) ilk aşamalarının üzerine yığılmış, Ares I tasarımına çok benzeyen birkaç olası aracı açıklar . Dikkate alınan varyantlar , ikinci aşama için hem J-2S motorlarını hem de Uzay Mekiği Ana Motorlarını (SSME'ler) içeriyordu. Varyantlar ayrıca Gelişmiş Katı Roket Motorunun (ASRM) ilk aşama olarak kullanıldığını varsaydılar , ancak önemli maliyet aşımları nedeniyle ASRM 1993'te iptal edildi.

Arama Sistemleri Mimarisi Çalışması

Başkan George W. Bush , Ocak 2004'te Uzay Keşfi Vizyonunu ilan etmişti ve Sean O'Keefe yönetimindeki NASA , iki rakip takıma sahip olma planıyla birden fazla teklif verenden bir Mürettebat Keşif Aracı için planlar talep etmişti . Bu planlar, gelen yönetici Michael Griffin tarafından atıldı ve 29 Nisan 2005'te NASA, belirli hedeflere ulaşmak için Keşif Sistemleri Mimarisi Çalışmasını kiraladı :

• "Ay ve Mars keşif programlarını desteklemek için mürettebat ve kargo fırlatma sistemleri için üst düzey gereksinimleri ve konfigürasyonları" belirlemek
• "CEV'nin ISS'ye mürettebat taşımacılığı sağlamasını sağlamak için CEV gerekliliklerini ve planlarını" değerlendirin
• "Sürekli insan ve robotik ay keşif operasyonlarını desteklemek için referans bir ay keşif mimarisi konsepti geliştirin"
• "Bu referans keşif sistemlerini etkinleştirmek ve önemli ölçüde geliştirmek için gereken kilit teknolojileri tanımlayın"

Ares I için NASA tarafından Mekikten türetilen bir fırlatma mimarisi seçildi. Başlangıçta, mürettebatlı araç ilk aşama için dört segmentli katı roket güçlendirici (SRB) ve basitleştirilmiş bir Uzay Mekiği Ana Motoru (SSME) kullanıyor olacaktı. ikinci sahne. Mürettebatsız bir versiyon, aynı ikinci aşamaya sahip beş bölümlü bir güçlendirici kullanmaktı. İlk tasarımın onaylanmasından kısa bir süre sonra, ek testler Orion uzay aracının dört parçalı güçlendiricinin kaldıramayacağı kadar ağır olacağını ortaya çıkardı ve Ocak 2006'da NASA, Orion uzay aracının boyutunu biraz azaltacağını, beşinci bir parça ekleyeceğini açıkladı. katı roket ilk aşaması ve tek SSME'yi Apollo'dan türetilen J-2X motorla değiştirin. Dört segmentli bir ilk aşamadan beş segmentli bir versiyona geçiş, NASA'nın neredeyse aynı motorları inşa etmesine izin verirken, beş segmentli güçlendiriciye yapılan değişikliğin ana nedeni J-2X'e geçişti.

Keşif Sistemleri Mimarisi Çalışması, Ares'in maliyetinin ve güvenliğinin, Evrimleşmiş Harcanabilir Fırlatma Araçlarından (EELV'ler) daha üstün olduğu sonucuna vardı . Çalışmadaki maliyet tahminleri, insan dereceli EELV'ler için yeni fırlatma rampalarının gerekli olacağı varsayımına dayanıyordu. Mevcut EELV'ler için tesisler (Delta IV için LC-37, Atlas V için LC-41) mevcuttur ve değiştirilebilir, ancak LC-37'nin sahibi olduğu ve işlettiği bir yüklenici olduğu için bu en uygun maliyetli çözüm olmayabilir. (COGO) tesisi ve Delta IV H için yapılan modifikasyonların Ares I için gerekli olanlara benzer olduğu belirlendi. Ares için ESAS fırlatma güvenliği tahminleri, farklılıklara rağmen Uzay Mekiğine dayanıyordu ve sadece post- sonrası fırlatmaları içeriyordu. Challenger Uzay Mekiği yeniden tasarımı. Tahmin, her Mekik kalkışını Ares güçlendiricisinin iki güvenli kalkışı olarak sayıyordu. Atlas V ve Delta IV'ün güvenliği, benzer tasarımlar olmasa da, 1992'den beri tüm Delta II , Atlas-Centaur ve Titan fırlatmalarının başarısızlık oranlarına göre tahmin edildi .

Mayıs 2009'da, 2006 ESAS çalışmasının önceden saklanan ekleri sızdırıldı ve bu, çalışmada EELV tabanlı tasarımları cezalandıran bir model kullanılırken seçilen Ares I tasarımına güvenlik muafiyeti sağlayan bir dizi belirgin kusuru ortaya çıkardı.

Constellation programında rol

Ares I, Constellation programının mürettebat fırlatma bileşeniydim. Başlangıçta "Mürettebat Fırlatma Aracı" veya CLV olarak adlandırılan Ares adı, Yunan tanrısı Ares'ten seçildi . Hem mürettebatın hem de kargonun aynı roket üzerinde aynı anda fırlatıldığı Uzay Mekiği'nden farklı olarak, Constellation Projesi'nin planları, sırasıyla mürettebat ve kargo için Ares I ve Ares V olmak üzere iki ayrı fırlatma aracına sahip olmayı özetledi. İki ayrı fırlatma aracına sahip olmak, mürettebat ve ağır yük fırlatma roketleri için daha özel tasarımlara olanak tanır.

Ares I roketi, Orion Çok Amaçlı Mürettebat Aracını fırlatmak için özel olarak tasarlandı . Orion, astronotları Uluslararası Uzay İstasyonu'na , Ay'a ve sonunda Mars'a taşımak için tasarım olarak Apollo programı kapsülüne benzer bir mürettebat kapsülü olarak tasarlandı . Ares I , Uluslararası Uzay İstasyonu için ikmal malzemeleri veya planlanan ay üssüne müteakip teslimat da dahil olmak üzere bazı (sınırlı) kaynakları yörüngeye teslim etmiş olabilirim .

Yüklenici seçimi

NASA , Ares I'in ilk aşamasının ana yüklenicisi olarak Uzay Mekiği Solid Rocket Boosters'ın yapımcısı Alliant Techsystems'i seçti . NASA, Rocketdyne'nin 16 Temmuz 2007'de J-2X roket motorunun ana taşeronluğunu yapacağını duyurdu . NASA , 12 Aralık 2007'de Ares I roketinin aviyoniklerini sağlamak ve kurmak için Boeing'i seçti .

28 Ağustos 2007'de NASA, Ares I Üst Aşama üretim sözleşmesini Boeing'e verdi. Boeing , 1960'larda Michoud Havacılık ve Uzay Fabrikası'nda Satürn V roketinin S-IC aşamasını inşa etti . Ares I'in üst aşaması, Uzay Mekiğinin Dış Tankı ve Satürn V'nin S-IC ilk aşaması için kullanılan roket fabrikasında inşa edilecekti .

J-2X motorları

Motor başına yaklaşık 20-25 milyon ABD Doları ile, Rocketdyne tarafından tasarlanan ve üretilen J-2X, daha karmaşık RS-25 motorunun (yaklaşık 55 milyon dolar) yarısından daha azına mal olacaktı . Yerde çalışacak şekilde tasarlanan Uzay Mekiği Ana Motorunun aksine, J-2X başlangıçtan itibaren hem havada hem de vakuma yakın bir yerde çalıştırılmak üzere tasarlandı. Bu havayla çalıştırma yeteneği, özellikle Apollo uzay aracını Ay'a itmek için Satürn V'nin S-IVB aşamasında kullanılan orijinal J-2 motorunda kritikti . Öte yandan Uzay Mekiği Ana Motoru, bir hava çalıştırma yeteneği eklemek için kapsamlı değişiklikler gerektirebilirdi.

Sistem gereksinimleri incelemesi

4 Ocak 2007'de NASA, Ares I'in sistem gereksinimleri incelemesini tamamladığını duyurdu, Uzay Mekiği'nden bu yana herhangi bir mürettebatlı uzay aracı tasarımı için bu tür ilk inceleme tamamlandı. Bu inceleme, tasarım sürecindeki ilk önemli dönüm noktasıydı ve Ares I fırlatma sisteminin Constellation Programı için gerekli tüm gereksinimleri karşılamasını sağlamayı amaçladı. İncelemenin yayınlanmasının yanı sıra NASA, tank donanımında bir yeniden tasarım yapıldığını da duyurdu. Uzay Mekiği Dış Tankındaki gibi bir "ara tank" ile ayrılan ayrı LH ₂ ve LO ₂ tankları yerine , yeni LH ₂ ve LOX tankları, Satürn V S-II'de kullanılana benzer ortak bir perde ile ayrılmış olurdu. ve S-IVB aşamaları. Bu, önemli bir kütle tasarrufu sağlayacak ve Orion uzay aracının ağırlığını taşımak zorunda kalacak ikinci bir aşama aşama birimi tasarlama ihtiyacını ortadan kaldıracaktı.

Analiz ve test

Ocak 2008'de NASA Watch , Ares I'in ilk katı roketinin yükselişin ilk birkaç dakikasında yüksek titreşimler yaratabileceğini ortaya çıkardı . Titreşimler, ilk aşamadaki itme salınımlarından kaynaklanmış olabilir. NASA yetkilileri, Ekim 2007'nin sonlarında Ares I sistem tasarımı incelemesinde, bir basın açıklamasında, Mart 2008'e kadar çözmek istediğini belirterek potansiyel sorunu tespit etmişti. NASA, bu sorunun çok ciddi olduğunu kabul etti ve beş üzerinden dört puan verdi. bir risk ölçeği, ancak ajans bunu çözme konusunda çok emindi. Ares mühendislik ekibi tarafından geliştirilen azaltma yaklaşımı, aktif ve pasif titreşim sönümlemeyi içeriyordu, aktif bir ayarlanmış kütle emici ve pasif bir "uyum yapısı" ekledi - esasen Ares I yığınını bozabilecek yay yüklü bir halka. NASA, bunun Apollo veya Uzay Mekiği sistemleri gibi yeni bir fırlatma sistemi olacağından , geliştirme aşamasında bu tür sorunların ortaya çıkmasının normal olduğuna da dikkat çekti . NASA'ya göre, Ares IX uçuşundan elde edilen verilerin ve telemetrinin analizi, itme salınımından kaynaklanan titreşimlerin bir Uzay Mekiği uçuşu için normal aralıkta olduğunu gösterdi.

Temmuz 2009'da ABD Hava Kuvvetleri'nin 45. Uzay Kanadı tarafından yayınlanan bir araştırma, fırlatmadan 30-60 saniye sonra yapılan bir iptalin, kapsülün bir bulut tarafından yere çarpmasına kadar yutulması nedeniyle tüm mürettebatı öldürme şansının ~%100 olacağı sonucuna vardı. kapsülün naylon paraşüt malzemesini eritecek 4,000 °F (2,200 °C) katı itici parça. NASA'nın çalışması, mürettebat kapsülünün daha ciddi tehlikenin ötesine geçtiğini gösterdi.

Ares I ateşleyicisi, Uzay Mekiği'nin katı roket güçlendiricilerinde kullanılan uçuşta kanıtlanmış ateşleyicinin gelişmiş bir versiyonuydu. Yaklaşık 18 inç (46 cm) çapında ve 36 inç (91 cm) uzunluğundaydı ve ateşleyicinin kasasını yanan katı yakıttan korumak için geliştirilmiş termal özelliklere sahip yükseltilmiş yalıtım malzemelerinden yararlandı. NASA, 10 Mart 2009'da Promontory, Utah yakınlarındaki ATK Launch Systems test tesislerinde Ares I motorları için ateşleyicinin test ateşlemesini başarıyla tamamladı . Ateşleyici testi, 200 fit (60 metre) uzunluğunda bir alev üretti ve ön veriler, ateşleyicinin planlandığı gibi çalıştığını gösterdi.

Ares I tahrik elemanlarının geliştirilmesi güçlü ilerleme kaydetmeye devam etti. 10 Eylül 2009'da, ilk Ares I geliştirme motoru (DM-1), tam ölçekli, tam süreli bir test ateşlemesinde başarıyla test edildi. Bu testi, 31 Ağustos 2010'da DM-2 ve 8 Eylül 2011'de DM-3 olmak üzere iki geliştirme motoru testi daha izledi. DM-2 için motor, 40 derece Fahrenheit (4 santigrat derece) çekirdek sıcaklığına soğutuldu. ve DM-3 için 90 derece Fahrenheit'in (32 santigrat derece) üzerine ısıtıldı. Diğer amaçlara ek olarak, bu iki test aşırı sıcaklıklarda Ares motor performansını doğruladı. NASA, Kasım 2011'de John C. Stennis Uzay Merkezi'nde J-2X roket motorunun başarılı bir 500 saniyelik test ateşlemesini gerçekleştirdi.

Ares I prototipi, Ares IX , 28 Ekim 2009'da bir test başlatmasını başarıyla tamamladı. Fırlatma Pad 39B, bir Uzay Mekiği fırlatmasından daha fazla hasar gördü. İniş sırasında, Ares IX'un ilk aşamasının üç paraşütünden biri açılmadı ve bir diğeri sadece kısmen açıldı, bu da güçlendiricinin daha sert sıçramasına ve yapısal hasara uğramasına neden oldu. Lansman, tüm birincil test hedeflerini gerçekleştirdi.

Program ve maliyet

NASA, Ares I sistem gereksinimleri incelemesini Ocak 2007'de tamamladı. Proje tasarımı, geliştirme ve kalifikasyon testleri 2012'ye kadar eş zamanlı olarak yürütülecek şekilde 2009'un sonuna kadar devam edecekti. 2009 Haziran 2011'de ilk fırlatma için. 2006'dan bu yana, bir insanın ilk fırlatılması, Uzay Mekiği'nin planlanan emekliliğinden dört yıl sonra olan 2014'ten daha geç olmamak üzere planlandı.

Ares I geliştirme programında bütçe baskıları ve öngörülemeyen mühendislik ve teknik zorluklar nedeniyle gecikmeler, Uzay Mekiği programının sonu ile Ares I'in ilk operasyonel uçuşu arasındaki boşluğu artıracaktı. Çünkü Constellation programına başlangıçta öngörülen finansman hiçbir zaman tahsis edilmedi. , 2015 yılına kadar Ares I'i geliştirmenin toplam tahmini maliyeti 2006'da 28 milyar dolardan 2009'da 40 milyar doların üzerine çıktı. Ares IX proje maliyeti 445 milyon dolardı.

Başlangıçta 2011'de ilk test uçuşları için planlanan Augustine Komisyonu tarafından 2009'un sonlarında yapılan bağımsız analiz , teknik ve mali sorunlar nedeniyle Ares I'in ilk mürettebatlı uçuşunu mevcut bütçeye göre 2017-2019'a kadar veya geç bir tarihte gerçekleştirmiş olma olasılığının düşük olduğunu tespit etti. Kısıtlanmamış bir bütçeyle 2016. Augustine Komisyonu ayrıca Ares I ve Orion'un uçuş başına yaklaşık 1 milyar dolarlık tahmini yinelenen maliyeti olacağını belirtti. Ancak, Mart 2010'daki daha sonraki finansal analiz, Ares I'in yılda sadece bir kez uçtuğu bir uçuş başına işletmek için 1 milyar dolara veya daha fazlaya mal olacağını gösterdi. Ares I sistemi yılda birkaç kez uçsaydı, marjinal maliyetler fırlatma başına 138 milyon dolara kadar düşebilirdi. Mart 2010'da NASA yöneticisi Charlie Bolden, Ares I'in yılda 4–4,5 milyar dolara ve uçuş başına 1,6 milyar dolara mal olacağını kongreye ifade etti. Ares I marjinal maliyetinin, Mekiğin yılda birkaç kez uçmasına rağmen marjinal maliyetlerinin küçük bir kısmı olduğu tahmin ediliyordu. Karşılaştırıldığında, mürettebatlı bir Rus Soyuz'unda üç astronot fırlatmanın maliyeti 153 milyon dolar. Temsilci Robert Aderholt Mart 2010'da NASA'dan Ares I roketini yılda üç kez uçurmanın 1,1 milyar dolara mal olacağını iddia eden bir mektup aldığını belirtti.

8 Şubat 2011'de o bildirildi Alliant Techsystems ve Astrium gelen ikinci aşamaya Ares I'in ilk aşamasını kullanılması önerilmiştir Ariane 5 adlı yeni roket oluşturmak üzere Liberty .

İptal

1 Şubat 2010'da, Başkan Barack Obama , ABD 2011 mali yılı bütçesi ile geçerli olan Constellation programını iptal etme önerisini açıkladı, ancak daha sonra 15 Nisan 2010'da Kennedy Uzay Merkezi'nde yaptığı büyük bir uzay politikası konuşmasında teklifteki değişiklikleri duyurdu . Ekim 2010'da, 2010 için NASA yetkilendirme faturası Constellation'ı iptal eden yasaya imzalandı. Önceki mevzuat, Constellation sözleşmelerini 2011 için yeni bir fonlama kanunu kabul edilene kadar yürürlükte tuttu.

Tasarım

Ares I, 25 ton (28 kısa ton; 25 uzun ton) sınıfında bir yük kapasitesine sahipti ve Delta IV ve Atlas V gibi araçlarla karşılaştırılabilirdi . Ares I olacak olanı seçen NASA çalışma grubu, aracı Atlas veya Delta IV'ten türetilen bir tasarıma göre neredeyse iki kat daha güvenli olarak değerlendirdi. Roket, yoğunluğu diğer alüminyum alaşımlarına kıyasla daha düşük ancak mukavemeti benzer olan bir alüminyum-lityum alaşımından faydalanacaktı. Alaşım Alcoa tarafından üretilir .

İlk aşama

İlk aşama, Space Shuttle Solid Rocket Booster'dan (SRB) türetilen daha güçlü ve yeniden kullanılabilir bir katı yakıt roketi olacaktı . Dört segmentli Solid Rocket Booster ile karşılaştırıldığında, en dikkate değer fark beşinci segmentin eklenmesiydi. Bu beşinci bölüm, Ares I'in daha fazla itme gücü üretmesini sağlayabilirdi. Solid Rocket Booster'da yapılan diğer değişiklikler, Uzay Mekiği Harici Tank (ET) bağlantı noktalarının kaldırılması ve Solid Rocket Booster burun konisinin sıvı yakıtlı ikinci aşama ile arayüz oluşturacak yeni bir ileri adaptör ile değiştirilmesiydi. . Adaptör, çıkış sırasında aşamaların bağlantısının kesilmesini kolaylaştırmak için katı yakıtlı ayırma motorlarıyla donatılacaktı. Tahıl tasarımı da değiştirildi ve yalıtım ve astar da değişti. Ares I ilk aşama zemin testi ile kasa, tane tasarımı, segment sayısı, izolasyon, astar, boğaz çapı, termal koruma sistemleri ve nozul tamamen değişti.

Üst seviye

Shuttle'ın dış Tank (ET) türetilir ve temel, üst aşama, S-IVB Satürn V aşaması, tek bir tarafından tahrikli edilecek olan J-2X tarafından yakıt roket motoru sıvı hidrojen (LH ₂ ) ve sıvı oksijen ( FÜME BALIK). J-2X, Apollo programı sırasında kullanılan orijinal J-2 motorundan türetilmiştir, ancak orijinal motordan daha fazla itme (~294,000 lbf) ve daha az parça ile. 16 Temmuz 2007'de NASA, Rocketdyne'ye yer ve uçuş testleri için kullanılacak J-2X motorları için tek kaynak sözleşmesi verdi. Rocketdyne, Apollo programında kullanılan orijinal J-2 motorlarının ana yüklenicisiydi.

J-2X motoru yerleşik bir tasarımdan türetilmiş olsa da, üst kademenin kendisi tamamen yeni olurdu. Başlangıçta ET'nin hem iç hem de dış yapısını temel alan orijinal tasarım, ayrı yakıt ve oksitleyici tankları gerektiriyordu, bir "tanklar arası" yapı ile birleştirildi ve havalandırmayı en aza indirmek için püskürtmeli köpük yalıtımıyla kaplandı. minimum. Orijinal ET'den türetilen ikinci aşamadaki tek yeni donanım, J-2X motoru için itme tertibatı, yakıt ve oksitleyici için yeni doldurma/boşaltma/havalandırma bağlantı parçaları ve katı yakıtlı birinci aşama için montaj arayüzleri olacaktı. Orion uzay aracı.

Apollo programına dayanan bir konsept kullanılarak, kütleyi azaltmak için "tanklar arası" yapı düşürüldü ve onun yerine, Satürn V'in hem S-II hem de S-IVB aşamalarında kullanılana benzer ortak bir bölme , tanklar arasında kullanılacaktı. Bu değişikliklerden elde edilen tasarruflar, 297.900 pound (135.100 kg) olan itici kapasitesini artırmak için kullanıldı. Püskürtmeli köpük yalıtımı, Mekik'in ET'sinin Satürn'den türetilen bu yeni üst aşamada kullanılacak olan tek parçasıydı.

Ayrıca bakınız

• Ares IV , birleştirilmiş Ares I ve V'nin önerilen bir ağır kaldırma çeşididir.
• DIRECT , Ares I ve Ares V'e alternatif olarak önerilen mekik türevli fırlatıcı.
• Liberty (roket) , Ares I gibi önerilen bir orta kaldırma roketi, bir SRB türevi ilk aşama kullanan bir SDLV
• ATK'nın SDLV SRB'den türetilen birinci ve ikinci aşamalara ve Aerojet Rocketdyne RL10 üçüncü aşamaya dayanan yeni roketi Omega .
• Takımyıldız görevlerinin listesi
• Kazan plakası (uzay uçuşu)

Referanslar

Dış bağlantılar

• NASA Ares I sayfası
• GAO-08-51, Ares I Kongreye Rapor, GAO