Инерционный разгонный блок - Inertial Upper Stage

Инерционный разгонный блок
Картина художника-Улисс после развертывания.jpg
Живопись Улисс развертывание с космического челнока
ПроизводительБоинг
United Technologies
Страна происхожденияСоединенные Штаты
Используется наКосмический шатл
Титан 34D
Титан IV
Общие характеристики
Высота5,2 м (17 футов)[1]
Диаметр2,8 м (9 футов 2 дюйма)
Масса брутто14700 кг (32400 фунтов)
Связанные этапы
ПроизводныеTOS
История запуска
Положение делНа пенсии
Всего запусков24
Успехов
(только сцена)		21
Не удалось2
Нижняя ступень
не удалось		1
Первый полет30 октября 1982 г.
Последний полет14 февраля 2004 г.[2]
Этап 1
Длина3,15 м (10,3 футов)[3]
Диаметр2,34 м (7 футов 8 дюймов)[3]
Полная масса10400 кг (22900 фунтов)[3]
Масса пороха9700 кг (21400 фунтов)[1]
ДвигателиОрбус-21
Толкать190 кН (43000 фунтовж)[1]
Удельный импульс295,5 с[3]
Время горениядо 150 секунд[1]
ТопливоТвердый
2 этап
Длина1,98 м (6 футов 6 дюймов)[3]
Диаметр1,60 м (5 футов 3 дюйма)[3]
Полная масса3000 кг (6600 фунтов)
Масса пороха2700 кг (6000 фунтов)[1]
ДвигателиОрбус-6
Толкать80 кН (18000 фунтовж)[1]
Удельный импульс289,1 с[3]
ТопливоТвердый

В Инерционный разгонный блок (ВМС), первоначально обозначенный как Промежуточный верхний этап, был двухступенчатый, твердотопливный космический пусковой комплекс, разработанный Боинг для ВВС США начиная с 1976 г.[4] для подъема грузов с низкая околоземная орбита на более высокие орбиты или межпланетные траектории после запуска на борту Титан 34D или же Титан IV ракеты, или из отсека полезной нагрузки Космический шатл.

Разработка

Во время разработки космического шаттла НАСА при поддержке ВВС требовало разгонной ступени, которую можно было бы использовать на шаттле для доставки полезных нагрузок с низкой околоземной орбиты на более высокоэнергетические орбиты, такие как GTO или же GEO или для космической скорости для планетарных зондов. Кандидатами были Кентавр движимый жидким водородом и жидким кислородом, Transtage, движимый гиперголичный сохраняемое топливо Аэрозин-50 и N
2О
4, и промежуточный разгонный блок на твердом топливе. В DOD сообщил, что Transtage может удовлетворить все потребности обороны, но не может удовлетворить научные потребности НАСА, IUS может удовлетворить большинство потребностей обороны и некоторые научные миссии, в то время как Centaur может удовлетворить все потребности как ВВС, так и НАСА. Начались разработки как Centaur, так и IUS, и к конструкции IUS был добавлен второй этап, который можно было использовать либо как апогей удар двигателя для вывода полезной нагрузки непосредственно на геостационарную орбиту или для увеличения массы полезной нагрузки, доведенной до космической скорости.[5]

Боинг был основным подрядчиком IUS[6] в то время как Подразделение химических систем United Technologies построил твердотопливные ракетные двигатели ИУС.[7]

При запуске с космического челнока IUS может доставить 2270 кг (5000 фунтов) непосредственно на GEO или до 4940 кг (10890 фунтов) на GTO.[3]

Первый запуск ИУС состоялся в 1982 году на ракете Титан 34Д с Мыс Канаверал База ВВС незадолго до СТС-6 Миссия космического челнока.[8]

Разработка Shuttle-Centaur была остановлена ​​после Челленджер катастрофа, а промежуточная верхняя ступень стала инерционной верхней ступенью.

Дизайн

Твердотопливный ракетный двигатель на обеих ступенях имел управляемое сопло для управления вектором тяги. 2-й этап имел гидразин реактивные реактивные форсунки для контроля высоты при движении накатом и отделения от полезной нагрузки.[9] В зависимости от задачи могли быть установлены один, два или три 120-фунтовых бака гидразина.[9]

Приложения

В Галилео космический корабль и прикрепленный к нему Инерциальный верхний каскад (IUS) ракета-носитель развертывается после запуска Космический шатл Атлантида на СТС-34 миссия

При запуске Титана ракета-носитель «Титан» запускала ВМС, выводя полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту, где она отделялась от Титана и зажигала его первую ступень, которая выводила его на эллиптическую «переходную» орбиту на большую высоту.

При запусках Шаттла отсек полезной нагрузки орбитального корабля был открыт, ВМС и его полезная нагрузка были подняты ( Оборудование бортовой поддержки IUS (ASE)) на угол 50-52 ° и отпущен.[9] После того, как "Шаттл" отделился от полезной нагрузки на безопасное расстояние, первая ступень ВМС загорелась и, как и в миссии ракеты-носителя "Титан", вышла на "переходную орбиту".

По достижении апогея на переходной орбите первая ступень и межкаскадная конструкция были сброшены. Затем вторая ступень запустила круговую орбиту, после чего она выпустила спутник и, используя свои реактивные двигатели, начал ретроградный маневр для выхода на более низкую орбиту, чтобы избежать любой возможности столкновения с его полезной нагрузкой.

В дополнение к описанным выше миссиям связи и разведки, которые выводили полезную нагрузку на стационарную (24-часовую) орбиту, IUS также использовался для продвижения космических аппаратов по планетарным траекториям. Для этих миссий вторая ступень ВМС была отделена и зажигалась сразу после перегорания первой ступени. Зажигание второй ступени на малой высоте (и, следовательно, с высокой орбитальной скоростью) обеспечивало дополнительную скорость, необходимую космическому аппарату для ухода с орбиты Земли (см. Эффект Оберта ). IUS не мог придать своей полезной нагрузке такую ​​же скорость, как Centaur: в то время как Centaur мог бы запустить Galileo прямо в двухлетнем путешествии к Юпитеру, IUS потребовалось шестилетнее путешествие с множественной гравитационной поддержкой.[10]

Последний полет ВМС произошел в феврале 2004 года.[2]

Рейсы

S / N[11]Дата запускаРакета-носительПолезная нагрузкаЗамечанияИзображение
21982-10-30Титан 34DDSCS II F-16 /III A-1Миссия выполнена успешно, несмотря на потерю телеметрии на протяжении большей части полета.
11983-04-04Космический шатл
Претендент (СТС-6 )		TDRS-A (ТДРС-1)Вторая ступень упала из-за неисправности двигателя подруливающего устройства, что привело к неправильной орбите. Персонал Boeing, который следил за полетом, смог отделить падающий ВМС от спутника, чтобы его можно было вывести на конечную орбиту.Подготовка к развертыванию STS-6 TDRS-A.jpg
111985-01-24Космический шатл
Открытие (СТС-51-С )		США-8 (Магнум )Засекреченная полезная нагрузка МО[нужна цитата ]
121985-10-03Космический шатл
Атлантида (СТС-51-J )		США-11 /12 (DSCS )Засекреченная полезная нагрузка МО
31986-01-28Космический шатл
Претендент (СТС-51-Л )		TDRS-BУничтожено при запуске[12]
71988-09-29Космический шатл
Открытие (СТС-26 )		TDRS-C (ТДРС-3)TDRS-C ASE.jpg
91989-03-13Космический шатл
Открытие (СТС-29 )		TDRS-D (ТДРС-4)
181989-05-04Космический шатл
Атлантида (СТС-30 )		МагелланЗонд Венера. Всего один бак гидразина.[9]Magellan Overhead.jpg
81989-06-14Титан IV (402) АСША-39 (DSP )
191989-10-18Космический шатл
Атлантида (СТС-34 )		ГалилеоЗонд Юпитер1989 год s34 Galileo Deploy2.jpg
51989-11-23Космический шатл
Открытие (СТС-33 )		США-48 (Магнум )Засекреченная полезная нагрузка МО
171990-10-06Космический шатл
Открытие (СТС-41 )		УлиссЗонд к полярным регионам солнцеSTS-41 Ulysses deployment.jpg
61990-11-13Титан IV (402) АСША-65 (DSP )
151991-08-02Космический шатл
Атлантида (СТС-43 )		TDRS-E (ТДРС-5)Развертывание TDRS-E с STS-43.jpg
141991-11-24Космический шатл
Атлантида (СТС-44 )		США-75 (DSP )
131993-01-13Космический шатл
Стараться (СТС-54 )		TDRS-F (ТДРС-6)1993 s54 TDRS-F.jpg
201994-12-22Титан IV (402) АСША-107 (DSP )
261995-07-13Космический шатл
Открытие (СТС-70 )		TDRS-G (ТДРС-7)
41997-02-23Титан IV (402) BСША-130 (DSP )
211999-04-09Титан IV (402) BСША-142 (DSP )Не удалось разделить первую и вторую ступени IUS, полезная нагрузка выведена на бесполезную орбиту
271999-07-23Космический шатл
Колумбия (СТС-93 )		Рентгеновская обсерватория ЧандраПоследний запуск полезной нагрузки с использованием ИУС на космическом шаттле.Рентгеновская обсерватория Чандра в отсеке для полезной нагрузки космического шаттла. Jpg
222000-05-08Титан IV (402) BСША-149 (DSP )
162001-08-06Титан IV (402) BСША-159 (DSP )
102004-02-14Титан IV (402) BСША-176 (DSP )

Галерея

  • TDRS-C в космическом шаттле Открытиеотсек полезной нагрузки

  • Наклоняемый стол в развернутом положении

  • Выпуск TDRS-C

  • Улисс использовали комбинацию PAM-S и IUS

  • Инерционный разгонный блок на Музей полета в Сиэтле

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж «Инерционный разгонный блок». Получено 13 июля, 2014.
  2. ^ а б «Инерционный разгонный блок». Боинг. Архивировано из оригинал 21 июля 2012 г.. Получено 21 июля 2012.
  3. ^ а б c d е ж грамм час «Инерционный разгонный блок». Получено 21 июля 2012.
  4. ^ «Боинг запускает два спутника». Бюллетень. UPI. 1 ноября 1982 г. с. 3. Получено 23 февраля 2014. Boeing выиграл контракт на разработку IUS в 1976 году ...
  5. ^ Вирджиния Доусон; Марк Боулз. «Укрощение жидкого водорода: разгонная ракета Centaur» (PDF). nasa.gov. п. 172. Получено 24 июля, 2014. Они утверждали, что IUS, который был разработан ВВС, был потенциально лучшей ракетой. Первая ступень двухступенчатой ​​ракеты была способна запускать не более средних грузов. Это ограничение можно было бы преодолеть за счет добавления второй ступени для более крупных полезных нагрузок, предназначенных для более глубокого космоса. В частности, ВВС обратились к НАСА с просьбой разработать дополнительную ступень, которая могла бы использоваться для планетарных миссий, например, предлагаемый зонд к Юпитеру под названием «Галилео».
  6. ^ «Инерциальный верхний каскад Titan IV (IUS)». www.globalsecurity.org. Получено 2 февраля 2019.
  7. ^ "КОСМИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ГРУЗЫ". science.ksc.nasa.gov. Получено 2 февраля 2019.
  8. ^ "Мыс, Глава 2, Раздел 6, TITAN 34D Военно-космические операции и". www.globalsecurity.org. Получено 2 февраля 2019.
  9. ^ а б c d "СТС-30 ПРЕСС-КОМПЛЕКТ". Апрель 1989 г. ВМС имеет длину 17 футов и диаметр 9,25 фута. Он состоит из кормовой юбки; кормовую ступень твердотопливного ракетного двигателя (SRM), содержащую приблизительно 21 400 фунтов топлива и создающую тягу приблизительно 42 000 фунтов; промежуточный этап; SRM передней ступени с 6000 фунтами топлива, создающими тягу примерно 18000 фунтов; и секция поддержки оборудования. - Раздел поддержки оборудования содержит авионику, которая обеспечивает наведение, навигацию, управление, телеметрию, управление и управление данными, управление реакцией и электроэнергию. Все критически важные компоненты системы авионики, наряду с исполнительными механизмами вектора тяги, двигателями управления реакцией, воспламенителем двигателя и пиротехническим оборудованием для разделения ступеней, являются резервными для обеспечения надежности выше 98%. - В двухступенчатом транспортном средстве IUS используются как большой, так и маленький SRM. В этих двигателях используются подвижные сопла для управления вектором тяги. Форсунки обеспечивают поворот до 4 градусов на большом двигателе и до 7 градусов на маленьком двигателе. Большой двигатель - это SRM с самой большой продолжительностью тяги, когда-либо созданный для космоса, с возможностью тяги до 150 секунд. Требования и ограничения миссии (например, вес) могут быть выполнены путем корректировки количества переносимого топлива.
  10. ^ Вирджиния Доусон; Марк Боулз. «Укрощение жидкого водорода: разгонная ракета Centaur» (PDF). nasa.gov. п. 211. Получено 24 июля, 2014.
  11. ^ Кребс, Гюнтер. «ВМС». Страница космоса Гюнтера. Получено 21 июля 2012.
  12. ^ «Спутниковая система слежения и ретрансляции данных (TDRSS)». NASA Space Communications. Получено 2009-06-25.

внешняя ссылка