La etapa avanzada criogénica evolucionada ( ACES ) fue una etapa superior propuesta de oxígeno líquido / hidrógeno líquido de 2005 a 2020 para su uso en varios vehículos de lanzamiento diferentes producidos por Boeing , Lockheed Martin y, después de una fusión de finales de 2006, United Launch Alliance (ULA). Durante los últimos cinco años del programa, se propuso ACES para su eventual uso en el vehículo de lanzamiento espacial Vulcan diseñado por la empresa estadounidense United Launch Alliance. [1] El concepto ACES tenía el objetivo de mejorar la vida útil en órbita de las etapas superiores actuales . [1]
En 2015, ULA anunció planes conceptuales para la transición del cohete Vulcan a la segunda etapa ACES, también conocida como Centaur Heavy, después de 2024. Vulcan se lanzará inicialmente con la etapa superior Centaur V. [2] Tanto Boeing como Lockheed Martin tenían conceptos ACES separados pero similares antes de la formación de la ULA de propiedad conjunta (50% Boeing / 50% Lockheed Martin) a finales de 2006.
En el evento, el concepto de etapa superior de larga duración nunca pudo obtener la atención de primera línea de ninguna de las empresas, ya que nunca obtuvo la financiación completa para el desarrollo del gobierno de los EE. UU., La principal fuente de financiación de los cohetes Delta , Atlas y Vulcan. . Sin embargo, algunos aspectos de los cambios planeados para ACES, como el diámetro del tanque más grande, finalmente se usaron en la etapa superior del Centaur V. [3]
Etapa evolucionada común avanzada
Dos conceptos de etapa avanzada criogénica evolucionada (ACES) fueron desarrollados originalmente en 2005 por Boeing y Lockheed Martin . [4] [5] [ aclaración necesaria ]
Para 2010, ULA había heredado la propiedad intelectual de ambas propuestas, y el concepto ACES había evolucionado hasta convertirse en una nueva etapa superior de alto rendimiento que se utilizaría en los vehículos de lanzamiento Atlas V y Delta IV / Delta IV Heavy . Ahora llamada etapa avanzada común evolucionada , se propuso que ACES fuera una etapa superior de menor costo, más capaz y más flexible que complementaría, y quizás reemplazaría, las etapas superiores existentes de ULA Centaur y Delta Cryogenic Second Stage (DCSS). [1] Esta etapa superior estaba destinada a incorporar aislamiento mejorado para un almacenamiento criogénico mejorado y duraciones de costa más largas. [6]
En abril de 2015, el nombre de la etapa fue revertido al nombre original de la etapa avanzada criogénica evolucionada, ya que el nuevo diseño de ULA Vulcan sería el único cohete de primera etapa destinado a usar ACES, comenzando no antes de 2023. [7]
En septiembre de 2020, ULA declaró que ya no estaban desarrollando activamente ACES. [3]
Etapa evolucionada criogénica avanzada
A abril de 2015[actualizar], ULA esperaba que ACES debutara en el vehículo de lanzamiento Vulcan no antes de 2023 [7], pero en julio de 2015 se aclaró el plazo para que probablemente no vuele hasta 2024-2025. [8] En 2018, ULA dio múltiples presentaciones que nuevamente mostraron un debut de ACES en 2023. [9] Sin embargo, en 2019, ULA dijo que si bien aún planeaban desarrollar ACES, ya no tenían una fecha específica para cuándo sería. [9]
Se planeó que ACES utilizara la tecnología de fluidos de vehículos integrados (IVF) patentada por ULA para extender significativamente su vida útil en el espacio. [10]
Se planeó que ACES incluyera tanques de propelente de mamparo comunes con un diámetro de 5.4 m (18 pies), capaces de transportar 68,000 kg (150,000 lb) de propelente. [11]
Etapa superior Vulcan Centaur
A fines de 2017, ULA decidió llevar adelante los elementos de aislamiento avanzado y de 5,4 m (18 pies) de diámetro de la etapa superior ACES. Bajo el nuevo plan, la etapa superior de Vulcan es el Centaur V , con dos motores LH2 / LOX RL10 y sin IVF u otra tecnología de duración extendida ACES [1] como se había planeado para ACES. Entonces se esperaba que ACES tuviera el mismo diámetro de tanque que Centaur V, pero estirado (mayor longitud del tanque), con la posible adición de dos RL10 más e IVF. [12]
El 11 de mayo de 2018, United Launch Alliance (ULA) anunció que el motor Aerojet Rocketdyne RL10 fue seleccionado para Centaur V, luego de un proceso de adquisición competitivo. [13]
Fluidos de vehículos integrados
La tecnología de FIV utiliza un motor de combustión interna liviano para usar hidrógeno y oxígeno propulsor de ebullición (normalmente desperdiciado cuando los gases de ebullición se ventilan al espacio) para operar el escenario. El diseño incluía producir energía, mantener la actitud del escenario [10] [14] y mantener los tanques de propulsor presurizados de forma autógena . El uso de estos fluidos se diseñó para eliminar la necesidad de combustible de hidracina , helio para la presurización, [7] [15] : 4, 5 y casi todas las baterías del vehículo.
La FIV fue diseñada por ULA para ser óptima para las operaciones de depósito , ya que solo se necesitaría transferir hidrógeno líquido y oxígeno líquido , y podría, si se construye, extender la vida útil de la misión de las actuales docenas de horas a varios días. [1] [15] : 2–4 [16] : 4
A abril de 2015[actualizar], Roush Racing iba a producir un motor de combustión interna que se utilizaría para alimentar el sistema de FIV en ACES . [7]
Posibles aplicaciones
Una aplicación potencial para ACES fue declarada por ULA en 2010 como el uso de la resistencia más larga y la mayor capacidad de combustible como depósito de propulsor con capacidad de reabastecimiento de combustible en el espacio para recuperar objetos abandonados para limpieza y desorbitación del espacio cercano . Estos nuevos enfoques ofrecen la perspectiva técnica de reducir notablemente los costos de captura y desorbitación de objetos más allá de la órbita terrestre baja con la implementación de un régimen de licencia de lanzamiento uno arriba / uno abajo a las órbitas terrestres . [17]
Ver también
- Propulsores monopropulsores solares térmicos
Referencias
- ^ a b c d e Zegler, Frank; Kutter, Bernard (2 de septiembre de 2010). Evolución hacia una arquitectura de transporte espacial basada en depósitos (PDF) . Conferencia y exposición AIAA SPACE 2010. Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica . Consultado el 25 de enero de 2011 .
La conceptualización del diseño de ACES ha estado en proceso en ULA durante muchos años. Aprovecha las características de diseño de las etapas superiores Centaur y Delta Cryogenic Second Stage (DCSS) y tiene la intención de complementar y quizás reemplazar estas etapas en el futuro. La línea de base ACES contendrá el doble de la carga propulsora Centaur o 4m DCSS, lo que proporcionará un aumento significativo del rendimiento en comparación con nuestras etapas superiores existentes. La carga propulsora de referencia de 41 mT está contenida en una etapa de mamparo común de 5 m de diámetro que tiene aproximadamente la misma longitud que las etapas superiores existentes de ULA .
- ^ @jeff_foust (18 de enero de 2018). "Tom Tshudy, ULA: con Vulcan planeamos mantener la confiabilidad y el rendimiento puntual de nuestros cohetes existentes, pero a un precio muy asequible. Primer lanzamiento a mediados de 2020" (Tweet) - a través de Twitter .
- ^ a b Foust, Jeff (11 de septiembre de 2020). "ULA estudiando actualizaciones a largo plazo a Vulcan" . Consultado el 4 de marzo de 2021 .
Peller describió ACES como un concepto que ULA ya no persigue activamente. "Hicimos muchos estudios, invertimos en mucho desarrollo de tecnología para evaluar la viabilidad de algunas de las características innovadoras de ACES", dijo. "Eso nos ha servido bien, porque gran parte de ese trabajo original de ACES tiene sus huellas digitales en nuestra nueva versión de Centaur, el Centaur 5 que estamos trabajando con Vulcan. Esos estudios de hace cinco u ocho años ciertamente nos sirvieron bien, y puso estamos en un buen camino a seguir aquí para la evolución de nuestras etapas superiores. Seguiremos evolucionando nuestra etapa superior para satisfacer las necesidades del mercado en el futuro ".
- ^ LeBar, JF; Cady, CE (2006). "La etapa avanzada criogénica evolucionada (ACES): un enfoque de bajo costo y bajo riesgo para el lanzamiento de exploración espacial" (PDF) . Consultado el 2 de enero de 2016 .
- ^ 2006: Centaur Extensibility for Long Duration , Gerard Szatkoski, et al., NASA / KSC and Lockheed Martin Space Systems Company, (AIAA Space 2006 Conference Paper no. 60196), consultado el 20 de octubre de 2015
- ^ 2005: Extensibilidad de Atlas Centaur a aplicaciones espaciales de larga duración , Bernard F. Kutter; Frank Zegler; et al .; Lockheed Martin Space Systems Company, (AIAA 2005-6738), consultado el 20 de octubre de 2015
- ^ a b c d Gruss, Mike (13 de abril de 2015). "Cohete Vulcan de ULA para ser implementado en etapas" . SpaceNews . Consultado el 18 de abril de 2015 .
- ^ Bruno, Tory (28 de julio de 2015). "@ MrMonster911 @PopSci @ulalaunch enabler será ACES, nuestra etapa superior de duración ultralarga. Planeado para volar en el marco de tiempo 2024-5" . twitter.com . Consultado el 11 de agosto de 2017 .
- ^ a b Henry, Caleb (20 de noviembre de 2019). "ULA se vuelve vago en la línea de tiempo de actualización de Vulcan" . SpaceNews . Consultado el 26 de noviembre de 2019 .
La mayor capacidad de la etapa superior está en algún lugar del futuro.
- ^ a b Ray, Justin (14 de abril de 2015). "El jefe de ULA explica la reutilización y la innovación del nuevo cohete" . Vuelo espacial ahora . Consultado el 18 de abril de 2015 .
- ^ "2-1 Transporte y recursos propulsores en la economía cislunar-Kutter.pdf" (PDF) . 12 de junio de 2018 . Consultado el 20 de enero de 2019 .
- ^ "Cartel seccionado de Vulcan Centaur de ULA" (PDF) . ULA . Consultado el 7 de noviembre de 2019 .
- ^ "United Launch Alliance selecciona el motor RL10 de Aerojet Rocketdyne" . ULA. 11 de mayo de 2018 . Consultado el 13 de mayo de 2018 .
- ^ Boyle, Alan (13 de abril de 2015). "United Launch Alliance nombra audazmente su próximo cohete: ¡Vulcan!" . NBC News . Consultado el 18 de abril de 2015 .
- ^ a b Barr, Jonathan (2015). Concepto de etapa ACES: mayor rendimiento, nuevas capacidades, a un costo recurrente más bajo (PDF) . Conferencia y exposición AIAA SPACE 2015. Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. Archivado desde el original (PDF) el 13 de marzo de 2016 . Consultado el 18 de marzo de 2016 .
- ^ Barr, Jonathan; Kutter, Bernard (2010). Fase 2 EELV: una opción de configuración antigua con nueva relevancia para la carga de elevación pesada del futuro (PDF) . Conferencia y exposición AIAA SPACE 2010. Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica . Consultado el 17 de abril de 2016 .
- ^ Zegler, Frank (2 de septiembre de 2010). "Evolución hacia una arquitectura de transporte espacial basada en depósitos" (PDF) . United Launch Alliance. págs. 13-14. Archivado (PDF) desde el original el 20 de octubre de 2011 . Consultado el 25 de enero de 2011 .
para deshacerse de estas naves espaciales obsoletas o abandonadas, todos los [enfoques] implican el gasto de sustancialmente más delta V de lo que ha sido tradicional. Es muy posible que sea necesario retirar las naves espaciales antiguas al mismo tiempo que se emplazan naves espaciales nuevas. ... [esta arquitectura] anticipa la tarea de remover naves espaciales abandonadas al proporcionar una infraestructura que permita estas misiones de alto ΔV y habilita el probable nuevo paradigma de remover una nave espacial por cada una desplegada .
enlaces externos
- Sitio oficial de United Launch Alliance
- Evolución de la etapa superior de ULA , Mark Wilkins, United Launch Alliance , 2009
- ULA Integrated Vehicle Fluids , video, publicado por ULA el 2 de abril de 2015
- Innovación de ULA: etapa avanzada criogénica evolucionada, parte 1 , video, publicado por ULA el 4 de marzo de 2016