HL-20 Personel Fırlatma Sistemi - HL-20 Personnel Launch System

HL-20 Personel Fırlatma Sistemi
HL20 maketi.jpeg
HL-20 Mock-Up
Şebeke NASA
Uygulamalar mürettebatlı uzay uçağı
Özellikler
kitle başlatmak 10.884 kg (23.995 lb)
rejim Alçak toprak
Boyutlar
Üretme
Durum İptal edildi
başlatıldı 0
İlgili uzay aracı
türevler HL-42 , Rüya Avcısı

HL-20 Personel Fırlatma Sistemi bir olan NASA spaceplane NASA'nın tarafından incelenen CREWED yörünge görevler için konsept Langley Araştırma Merkezi'nde bir olarak öngörülmüşken, 1990 civarında kaldırma vücut yeniden giriş araca Sovyet benzer BOR-4 spaceplane tasarım. Belirtilen hedefleri, düşük operasyonel maliyetler, gelişmiş uçuş güvenliği ve geleneksel pistlere iniş imkanı sağlamaktı. Hiçbir uçuş donanımı inşa edilmedi.

PLS konsepti

Uzaya rutin erişim elde etmeye yönelik artan ulusal ilgiyle birlikte, 1980'lerin ortalarında bir dizi Dünya'dan yörüngeye ulaşım sistemi üzerinde çalışıldı. Personel Fırlatma Sistemi (PLS) olarak adlandırılan biri, Uzay Mekiği'ni tamamlayan mürettebatlı erişim sağlamak için HL-20 ve harcanabilir bir fırlatma sistemini kullanabilir . HL-20'nin tam boyutlu bir mühendislik araştırma modeli, 1990 yılında Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi ve Kuzey Karolina A&T Üniversitesi öğrencileri ve öğretim üyeleri tarafından mürettebat oturma düzenleri, yaşanabilirlik, ekipman düzeni ve mürettebat giriş ve çıkışını incelemek için inşa edildi . Bu 29 fit (9 m) uzunluğundaki mühendislik araştırma modeli , kullanım çalışmaları için HL-20'nin tam ölçekli harici ve dahili tanımını tanımlamak için Langley'de kullanıldı.

PLS'nin görevi, insanları ve az miktardaki kargoyu alçak Dünya yörüngesine, yani küçük bir uzay taksi sistemine ve bu yörüngeden taşımaktı. Geliştirme için hiçbir zaman onaylanmamasına rağmen, PLS konsept uzay uçağı, Uzay Mekiği'nin bir tamamlayıcısı olarak tasarlandı ve üç ana nedenden dolayı Amerika Birleşik Devletleri'nin mürettebatlı fırlatma kabiliyetine bir ek olarak görülüyordu:

  • Uzaya mürettebatlı erişim garantisi. Uzay İstasyonu Özgürlüğü ve Uzay Keşif Girişimi'nin müteakip misyonları çağında, Uzay Mekiğinin kullanılamaması durumunda, Birleşik Devletler'in insanları ve değerli küçük kargoları alçak Dünya yörüngesine ve geri götürmek için alternatif bir yolu olması zorunludur.
  • Gelişmiş mürettebat güvenliği. Uzay Mekiği'nden farklı olarak, PLS'nin ana tahrik motorları veya büyük yük bölmesi olmayacaktı. Personel teslimat görevlerinden büyük yük taşıma gereksinimlerini ortadan kaldırarak, PLS küçük, kompakt bir araç olacaktır. Bu durumda, fırlatmanın kritik aşamaları ve yörüngeden dönüşün kritik aşamalarında mürettebatı güvenli bir şekilde kurtarmak için bir iptal kabiliyeti tasarlamak daha uygun olur.
  • Uygun maliyetler. Mevcut teknolojilerle tasarlanmış küçük bir araç olarak PLS'nin geliştirme maliyetinin düşük olacağı tahmin ediliyor. Alt sistem basitleştirmesi ve PLS yer ve uçuş operasyonlarına uçak yaklaşımı da PLS işletim maliyetlerini büyük ölçüde azaltabilir.

PLS için düşünülen iki tasarım, aerodinamik özellikleri ve görev yetenekleri açısından farklılık gösteriyordu:

  • Johnson Uzay Merkezi'nin 'ın yaklaşımı birleştiren (çeşitli Ay-misyon dönüş araçlara benzer) bir küt koni şeklini kullanılan paraşüt dinlenmeye geldiğiniz için sistem;
  • Langley Araştırma Merkezi , yörüngeden dönüşte konvansiyonel bir piste iniş yapabilen bir kaldırıcı cisim önerdi .

Kaldırma-vücut geliştirme

balmumu modeli

Uzay Mekiği'nin tasarımından önce gelen ve tasarımını etkileyen M2-F2 , M2-F3 , HL-10 ve X-24 A ve X-24B dahil olmak üzere çeşitli kaldırma gövdeli araçlar 1966'dan 1975'e kadar test pilotları tarafından uçuruldu. M2-F2 ve HL-10, 1960'larda bir Satürn IB'de fırlatıldıktan sonra 12 kişiyi bir uzay istasyonuna taşımak için önerildi . HL-20 PLS konsepti, Rus MiG-105'ten ve özellikle BOR-4'ten daha fazla etkilenerek bu erken şekillerden geliştirildi . "HL" tanımı, yatay arazi aracı anlamına gelir ve "20", Langley'nin Northrop HL-10'u içeren kaldırıcı cisim konseptiyle uzun vadeli ilişkisini yansıtır.

Kaldırma gövdeli bir uzay aracının diğer şekillere göre çeşitli avantajları olacaktır. Yörüngeden dönerken atmosferde uçuş sırasında daha yüksek kaldırma özellikleri ile uzay aracı daha fazla kara alanına ulaşabilir ve belirli bölgelere mevcut iniş fırsatlarının sayısı artacaktır. Giriş sırasındaki yavaşlama yüklemesi yaklaşık 1,5 G ile sınırlı olacaktır. Bu, hasta, yaralı veya koşulsuz Uzay İstasyonu mürettebat üyelerini Dünya'ya döndürürken önemlidir. Tekerlekli pist inişleri, Kennedy Uzay Merkezi fırlatma sahası da dahil olmak üzere dünyanın birçok yerinde basit, hassas kurtarmaya izin vererek mümkün olacaktır .

Önerilen görevler

uzay istasyonundan dönüş

Başlangıçta, yolcuların Space Station Freedom'a teslim edilmesi , bir PLS'nin birincil görevi olurdu. Temel uzay istasyonu görevi için, tasarıma bağlı olarak, mürettebat boyutu ya 8 ya da 10 mürettebat üyesi olacaktır.

Tipik bir HL-20 görev operasyonu, Kennedy Uzay Merkezi'nde HL-20'nin bir araç işleme tesisinde yatay olarak işlenmesiyle başlarken, harcanabilir bir fırlatma aracı ayrı bir tesiste dikey olarak işlenir. Fırlatma aracı ve HL-20, fırlatma rampasında eşleştirilecek ve uzay istasyonu fırlatma sahasının üzerinden geçerken fırlatma dizisi başlatılacak.

Fırlatmanın ardından, HL-20, uzay istasyonunu takip etmek için başlangıçta 100 deniz mili (200 km) düşük bir yörüngeye girecek ve daha sonra 220 deniz mili (410 km) olan uzay istasyonu yörünge irtifasına transfer olacaktır. Freedom Space Station'da buluşup kenetlendikten sonra ekipler değiş tokuş edilecek ve HL-20 Dünya'ya dönmek için yavaşlayacaktı .

HL-20, Uzay Mekiği'nin dönüşüne benzer bir piste yatay olarak inecekti . Toplam görev süresi 72 saat kadar düşük olabilir.

Bir PLS için tanımlanan diğer potansiyel görevler arasında mahsur kalan astronotların yörüngesel olarak kurtarılması, öncelikli teslimat ve gözlem görevleri ve uydu servisi gerçekleştirme görevleri yer aldı. Bu diğer görevler için, temel HL-20 tasarımı değişmeyecek, ancak iç alt sistemler ve düzenlemeler, belirli bir görev için gerekli mürettebat konaklama, süre ve ekipmana göre değiştirilecektir.

Tasarım özellikleri

HL-20 Şeması.png

PLS'nin HL-20 konsepti, çeşitli fırlatma aracı konseptlerine uyarlanabilir. Titan III , mürettebatsız prototip fırlatmaları için veya modifikasyonla mürettebatlı bir sistem olarak kullanılabilecek mevcut bir güçlendirici sistemdi. Gelecekteki bir fırlatma sistemi seçeneği , 1990'larda Hava Kuvvetleri ve NASA tarafından incelenen Ulusal Fırlatma Sistemi olabilirdi . HL-20 PLS için bir fırlatma sistemi seçimi, hem ilk PLS operasyonlarının gerekli tarihine hem de hidrofor geliştirme ve fırlatma maliyetine bağlı olacaktır.

HL-20 PLS konsepti, Uzay Mekiği'ni en düşük maliyetle güvenli, güvenilir mürettebatlı ulaşımla tamamlamaktı. Mürettebat güvenliği, iptal edilen kalkışlar ve araç kurtarma sırasında mürettebatın korunmasını vurgulayan HL-20 tasarımı ile son derece önemliydi. Diğer gereksinimler, basit operasyonlar, düşük maliyetli üretim ve yüksek kullanım potansiyeli sağlayarak sistemin yaşam döngüsü maliyetlerini en aza indirmeye odaklanmıştı. Görev süresi dahil edilmediğinde, geri dönüş süresinin 43 gün olması bekleniyordu.

Toplam uzunluğu yaklaşık 29 fit (8,8 m) ve kanat açıklığı 23,5 fit (7,2 m) olan HL-20, Uzay Mekiği Orbiter'den çok daha küçük bir araç olacaktır; Kanatları katlanmış haldeyken Mekiğin yük bölmesine sığabilir. HL-20'nin öngörülen boş ağırlığı, Uzay Mekiği Orbiter'in 185.000 pound (84 ton) boş ağırlığına kıyasla 22.000 pound (10.0 t) idi. Kokpiti, Shuttle'ınkinden daha küçük olmasına rağmen, günümüzün küçük kurumsal iş jetlerininkini aşacaktır.

Kolay bakıma odaklanmak, HL-20 PLS'nin işletme maliyetlerini azaltacaktır. Araç yatay bir konumda hazırlanacak ve geniş dış erişim panelleri, alt sistemlere kolay erişim sağlayarak servis veya değiştirme işlemlerini kolaylaştıracak. Bu alt sistemlerin seçimi ve tasarımı, basitliği vurgulayacak ve bakım gereksinimlerini azaltacaktır: örneğin, hidrolik sistemlerin yerini tamamen elektrikli kontroller alacaktır. Ayrıca, Uzay Mekiği'nin aksine, HL-20'nin bir yük bölmesi veya ana motor tahriki olmayacaktı ve termal koruma sistemi , Uzay Mekiği'nin fayans ve aşındırıcı kaplama kombinasyonuna benzerken, kontrol edilmesi ve bakımı çok daha hızlı olacaktır. HL-20'nin çok daha küçük boyutuna. Bu tasarım değişiklikleri ve alt sistem basitleştirmeleri, uçak bakım felsefelerinin benimsenmesiyle birlikte, HL-20 hazırlık adam-saatlerini Uzay Mekiği Orbiter ihtiyacının yüzde 10'unun altına indirebilir.

İptal edilen bir fırlatma sırasında mürettebatı korumak için HL-20 PLS, çeşitli güvenlik özellikleri içerir. Merdiven ve ambar düzenine sahip iç düzeni, fırlatma rampasındaki acil durumlar için yolcuların ve mürettebatın hızlı bir şekilde dışarı çıkmasına izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Mürettebatın derhal ayrılması gereken acil durumlar için (araç ateşi veya patlama), HL-20, Apollo program roketlerine çok benzer bir şekilde, PLS'yi güçlendiriciden uzaklaştırmak için acil durum kaçış roketleriyle donatılacaktır. Güvenli bir mesafeye gelindiğinde, aracın okyanusa inişini yavaşlatmak için üç acil durum paraşütü açılacaktı. Sıçrama üzerine, şişirilebilir yüzdürme cihazları, PLS'nin iki kapağından en az birinin suyun üzerinde olmasını ve acil durum ekibi çıkışı için uygun olmasını sağlayacaktır.

Sözleşmeli çalışmalar

Uçuş kıyafetleri ve kask takan Langley gönüllüleri, kalkış ve iniş tutumlarını simüle etmek için hem dikey hem de yatay olarak yerleştirilen araçla bir dizi teste tabi tutuldu.
HL-20, Ekim 1990'da Langley'de inşa edildi ve tam ölçekli, uçmayan bir maket. Şu anda ödünç alınmış ve Wings Over the Rockies Hava ve Uzay Müzesi , Denver, Colorado'da sergilenmektedir .

Ekim 1989'da, Rockwell International (Uzay Sistemleri Bölümü), çalışma için bir temel olarak HL-20 konsepti ile PLS tasarımı ve operasyonları hakkında derinlemesine bir çalışma gerçekleştirmek için Langley Araştırma Merkezi tarafından yönetilen bir yıllık sözleşmeli bir çabaya başladı. Eşzamanlı bir mühendislik yaklaşımı kullanan Rockwell, desteklenebilir, verimli tasarım ve operasyon önlemlerini, bir üretim planı ve operasyon değerlendirmesi ile birlikte ayrıntılı, uygun maliyetli bir tasarımı tanımlamaya dahil etti. Bu çalışmanın önemli bir bulgusu, tasarım ve teknolojik faktörlerin yeni bir insanlı uzay ulaşım sisteminin maliyetlerini azaltabilmesine rağmen, ancak PLS'yi operasyonel bir şekilde ele alan yeni bir operasyon felsefesinin benimsenmesi durumunda daha fazla önemli tasarrufun mümkün olabileceğinin farkına varılmasıydı. bir araştırma ve geliştirme uzay aracından ziyade uçak.

Ekim 1991'de Lockheed Advanced Development Company , bir prototip ve operasyonel sistem geliştirmenin fizibilitesini belirlemek için bir çalışmaya başladı. Amaçları, teknik özellikleri değerlendirmek, uçuş yeterlilik gerekliliklerini belirlemek ve maliyet ve program tahminleri geliştirmekti.

NASA, Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi ve Kuzey Karolina A&T Üniversitesi arasındaki işbirliği anlaşması, bu konsept üzerinde daha fazla insan faktörü araştırması için HL-20 PLS'nin tam ölçekli bir modelinin inşasına yol açtı. Üniversitelerdeki öğrenciler, gereksinimleri Langley tarafından sağlanan ve üniversite hocalarının rehberliğinde, araştırma modelini 1990 bahar döneminde tasarladılar ve yaz boyunca inşaat izledi. Ortaya çıkan model, mürettebat giriş ve çıkış operasyonları, mürettebat hacmi ve yaşanabilirlik düzenlemeleri ve yanaşma ve iniş operasyonları sırasında mürettebat için görünürlük gereksinimleri gibi insan faktörlerini değerlendirmek için kullanıldı.

Miras

Rüya Chaser uzay aracı HL-20 kaldırma-gövde tasarımı dayanmaktadır. SpaceDev tarafından 2004 Ticari Yörünge Taşıma Hizmetleri yarışması için geliştirildi ve Sierra Nevada Corporation tarafından Ticari Mürettebat Geliştirme programı (CCDev) için geliştirildi. Mürettebatlı Dream Chaser, NASA tarafından ticari mürettebatın (CCtCap) geliştirilmesinin son aşaması için seçilmedi. Ancak, Dream Chaser kargosu NASA tarafından Ticari İkmal Hizmetleri 2 (CRS2) programı için seçildi.

Orbital Sciences Corporation ayrıca CCDev finansmanının ikinci turu olan Prometheus uzay aracı için bir HL-20 türevi önerdi .

Her iki aracın da insan dereceli bir Atlas V fırlatma aracının üzerine haksız yere fırlatılması önerildi .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar