HL-20 인력 발사 시스템

HL-20 Personnel Launch System
HL-20 인력 발사 시스템
HL20 mockup.jpeg
HL-20 목업
교환입니다.NASA
적용들유인 우주선
사양
발사 질량10,884 kg (23,995파운드)
정권로우 어스
치수
생산.
상황취소된
개시.0
관련 우주선
파생상품HL-42, 드림 체이서

HL-20 인력 발사 시스템은 NASA의 랭글리 연구 센터가 1990년경 연구한 유인 궤도 임무를 위한 NASA의 우주 비행기의 개념이다.그것은 소련의 BOR-4 우주 비행기의 디자인과 [1]유사한 리프팅 바디 재진입체로 예상되었다.그것의 명시된 목표는 낮은 운영 비용, 향상된 비행 안전, 그리고 재래식 [2]활주로에 착륙할 가능성을 달성하는 것이었다.비행용 하드웨어는 만들어지지 않았다.

PLS 개념

우주에 대한 일상적인 접근을 얻는 것에 대한 국민적 관심이 높아지면서, 1980년대 중반에는 많은 지구 대 궤도 교통 시스템이 연구되었다.인력 발사 시스템(PLS)이라고 불리는 하나는 HL-20과 소모성 발사 시스템을 이용하여 우주 왕복선을 보완하는 승무원 접근을 제공할 수 있다.HL-20의 풀사이즈 엔지니어링 연구 모델은 1990년 노스캐롤라이나 주립 대학과 노스캐롤라이나 A&T 대학의 학생과 교수진에 의해 승무원 좌석 배치, 거주성, 장비 배치 및 승무원 출입을 연구하기 위해 구축되었습니다.이 29피트(9m) 길이의 엔지니어링 연구 모델은 Langley에서 사용 연구를 위한 HL-20의 전면적인 외부 및 내부 정의를 정의하기 위해 사용되었습니다.

PLS 임무는 사람과 소량의 화물을 지구 저궤도로, 즉 소형 우주 택시 시스템으로 운송하는 것이었다.개발 승인을 받은 적은 없지만, PLS 개념의 우주선은 우주왕복선을 보완하기 위해 설계되었으며, 다음과 같은 세 [3]가지 주요 이유로 미국의 승무원 발사 능력의 추가 요소로 간주되었습니다.

  • 승무원이 우주로 확실히 갈 수 있다.우주정거장 자유시대와 우주탐사계획의 후속 임무에서, 미국은 우주왕복선을 이용할 수 없을 때, 사람들과 귀중한 작은 화물을 지구 저궤도로 보내고 돌아올 수 있는 대체 수단을 갖는 것이 필수적이다.
  • 승무원 안전 강화.우주왕복선과 달리, PLS에는 주 추진 엔진이나 대형 적재 베이가 없을 것이다.인력 전달 임무에서 대형 적재물 운반 요건을 제거함으로써 PLS는 소형 소형 차량이 될 것이다.그러면 발사 및 궤도에서 복귀하는 중요한 단계에서 승무원을 안전하게 회복할 수 있는 중단 기능을 설계하는 것이 더 실현 가능하다.
  • 저렴한 가격.PLS는 사용 가능한 기술로 설계된 소형 차량으로 개발 비용이 저렴할 것으로 예상됩니다.하위 시스템 단순화 및 PLS 지상 및 비행 운영에 대한 항공기 접근도 PLS 운영 비용을 크게 낮출 수 있다.

PLS를 위해 고려된 두 가지 설계는 공기역학적 특성과 임무 능력이 달랐다.

  • 존슨 우주 센터의 접근법은 정지하기 위한 낙하산 시스템을 통합한 뭉툭한 원뿔 형태(다양한 달 탐사선들과 유사)를 사용했다.
  • 랭글리 연구 센터는 [3]궤도에서 귀환할 때 기존의 활주로 착륙을 할 수 있는 리프팅 기구를 제안했다.

리프팅 바디 개발

풍동 테스트에 사용되는 HL-20의 왁스 모델.

우주왕복선 설계에 영향을 미치기 이전인 1966년부터 1975년까지 M2-F2, M2-F3, HL-10, X-24 A와 X-24B를 포함한 여러 리프팅 바디 크래프트가 시험 조종사에 의해 비행되었다.M2-F2와 HL-10은 1960년대에 새턴 IB로 발사된 후 12명을 우주 정거장으로 실어 나르도록 제안되었다.HL-20 PLS 개념은 이러한 초기 형태에서 발전하여 러시아의 MiG-105, 특히 BOR-4의 영향을 받았다."HL"은 수평 착륙선을 의미하며, "20"은 Northrop HL-10을 포함한 리프팅-바디 개념에 대한 랭글리의 장기적인 참여를 반영합니다.

리프팅 바디 우주선은 다른 형태에 비해 몇 가지 장점이 있을 것이다.궤도에서 귀환하는 동안 대기를 통과하는 비행 중 더 높은 리프트 특성을 통해 우주선은 더 많은 육지에 도달할 수 있으며, 특정 장소로 사용할 수 있는 착륙 기회의 수는 증가할 것이다.진입 시 감속 하중은 약 1.5G로 제한된다.이것은 아프거나 다치거나 컨디션이 좋지 않은 우주 정거장 승무원을 지구로 귀환시킬 때 중요하다.바퀴 달린 활주로 착륙은 케네디 우주 센터 발사장을 [3][full citation needed]포함한 전 세계 많은 장소에서 간단하고 정확한 복구를 가능하게 할 것이다.

제안된 미션

HL-20 우주정거장 프리덤을 떠나는 것으로 묘사된다.

원래 우주정거장 프리덤에 승객을 인도하는 것이 PLS의 주요 임무였을 것이다.베이스라인 우주정거장 임무의 경우 설계에 따라 승무원은 [4][full citation needed]8명 또는 10명이 될 것이다.

일반적인 HL-20 임무 수행은 케네디 우주 센터에서 시작되며, HL-20은 차량 처리 시설에서 수평으로 처리되며, 소모성 발사체는 별도의 시설에서 수직 처리된다.발사체와 HL-20은 발사대에서 교배되고 우주정거장이 발사장 상공을 지날 때 발사 시퀀스가 시작된다.

발사 후 HL-20은 처음에는 우주정거장을 뒤쫓기 위해 200km(100해리)의 낮은 궤도로 진입한 후 220해리(410km)의 우주정거장 궤도 고도까지 이동하게 된다.우주정거장 프리덤에서 랑데부하고 도킹한 후 승무원들이 교환되고 HL-20은 지구로 귀환하기 위해 감속할 것이다.

HL-20은 우주왕복선의 귀환과 유사한 활주로에 수평으로 착륙할 것이다.총 임무 지속 시간은 [3]72시간까지 단축될 수 있습니다.

PLS를 위해 정의된 다른 잠재적 임무에는 발이 묶인 우주 비행사의 궤도 구조, 우선 전달 및 관측 임무, 위성 서비스를 수행하는 임무가 포함됩니다.이러한 다른 임무의 경우 기본 HL-20 설계는 변경되지 않지만 내부 서브시스템과 배치는 승무원 숙소, 기간 및 특정 [3]임무에 필요한 장비에 따라 수정된다.

설계 기능

HL-20 Diagram.png

PLS의 HL-20 컨셉은 여러 발사체 컨셉에 적용할 수 있습니다.타이탄 III는 기존의 부스터 시스템으로서, 미완성 시제품 발사에 사용되거나 개조되어 승무원 시스템으로 사용될 수 있었다.미래의 발사 시스템은 공군과 NASA가 1990년대에 연구하던 국가 발사 시스템이었을 것이다.HL-20 PLS의 발사 시스템 선택은 초기 PLS 운용일자와 부스터 개발 및 발사 비용에 따라 달라집니다.

HL-20 PLS의 개념은 가장 [3]저렴한 비용으로 안전하고 신뢰할 수 있는 승무원 수송으로 우주왕복선을 보완하는 것이었다.발사 중지 및 차량 구난 [3]시 승무원 보호를 강조하는 HL-20 설계로 승무원 안전이 가장 중요했습니다.다른 요구사항은 단순한 운영, 저비용 제조 및 높은 활용 가능성을 [3]보장함으로써 시스템의 수명 주기 비용을 최소화하는 데 중점을 두고 있었습니다.임무 수행 시간을 포함하지 않을 경우, [4]소요 시간은 43일이 될 것으로 예상되었다.

전체 길이가 약 29피트(8.8미터)이고 날개 폭이 23.5피트(7.2미터)인 HL-20은 우주왕복선 궤도선보다 훨씬 작을 것이다. 그것은 날개를 접은 채 우주왕복선의 적재 베이에 들어갈 수 있다.HL-20의 예상 빈 중량은 22,000파운드(10.0t)로 우주왕복선 궤도선의 빈 중량은 185,000파운드(84t)였다.그 조종석은 셔틀보다 작지만 오늘날의 소규모 기업용 제트기를 능가할 것이다.

손쉬운 유지보수에 중점을 두면 HL-20 PLS의 운용비용을 절감할 수 있습니다.차량은 수평 위치로 준비되며, 대형 외부 액세스 패널이 있어 하위 시스템에 쉽게 접근할 수 있어 수리 또는 교체가 용이합니다.이러한 서브시스템의 선택과 설계는 단순성을 강조하고 유지 보수 요건을 줄입니다. 예를 들어 유압 시스템은 모두 전기 제어 장치로 대체될 것입니다.게다가, 우주왕복선과 달리, HL-20은 페이로드 베이나 주 엔진 추진 장치가 없을 것이고, 그것의 열 보호 시스템은 우주왕복선의 타일 및 애블러티브 코팅 조합과 비슷하지만, HL-20의 크기가 훨씬 작기 때문에 검사와 유지보수가 훨씬 더 빠를 것이다.이러한 설계 변경과 하위 시스템 단순화는 항공기 정비 원칙의 채택과 함께 HL-20 준비 공수를 우주왕복선 궤도선 요구 사항의 10% 미만으로 줄일 수 있다.

발사 중단 시 승무원을 보호하기 위해 HL-20 PLS에는 몇 가지 안전 기능이 포함되어 있습니다.사다리와 해치 배치가 있는 내부 배치는 발사대에서 비상 시 승객과 승무원이 신속하게 탈출할 수 있도록 설계되었다.승무원이 즉시 떠나야 하는 비상 상황(차량 화재 또는 폭발)을 위해 HL-20은 아폴로 프로그램 로켓과 매우 유사한 방식으로 PLS를 부스터에서 밀어내기 위해 비상 탈출 로켓을 장착할 것이다.일단 안전한 거리에 있게 되면, 세 개의 비상 낙하산이 펼쳐져 그 차가 바다로 내려가는 속도를 늦출 수 있을 것이다.낙하 시, 팽창식 부양 장치는 PLS의 두 해치 중 적어도 한 개가 물 위에 있고 비상 승무원 대피에 사용할 수 있도록 보장할 것이다.

계약된 노력

비행복과 헬멧을 착용한 랭글리 지원자들은 발사 및 착륙 자세를 시뮬레이션하기 위해 수직과 수평으로 배치된 비행선을 가지고 일련의 테스트를 받았다.
HL-20은 1990년 10월 랭글리에서 제작되었으며 본격적인 비비행 모형이다.그것은 현재 대여 중이며 콜로라도 덴버에 있는 로키스 항공 우주 박물관에 전시되어 있다.

1989년 10월, Rockwell International(우주 시스템 부문)은 Langley Research Center에 의해 관리되는 1년간의 계약을 맺고 HL-20 개념을 바탕으로 PLS 설계와 운용에 대한 심도 있는 연구를 실시하기 시작했습니다.Rockwell은 동시 엔지니어링 접근방식을 사용하여 제조 계획 및 운영 평가와 함께 지원 가능하고 효율적인 설계 및 운영 척도를 고려하여 상세하고 비용 효율적인 설계를 정의했습니다.이 연구의 핵심 발견은 설계 및 기술적 요인이 새로운 승무원 우주 운송 시스템의 비용을 줄일 수 있지만, 연구와 개발이 아닌 운영 여객기와 유사한 방식으로 PLS를 취급하는 새로운 운영 철학이 채택될 경우에만 상당한 비용 절감이 가능할 것이라는 깨달음이었다.펜트 우주선

1991년 10월, 록히드 어드밴스드 개발 회사는 시제품과 운영 시스템의 개발 가능성을 결정하기 위한 연구를 시작했습니다.그들의 목표는 기술적 속성을 평가하고, 비행 자격 요건을 결정하고, 비용과 일정 추정치를 개발하는 것이었다.

NASA, North Carolina State University 및 North Carolina A&T University 간의 협력 협정에 따라 이 개념에 대한 추가적인 인적 요인 연구를 위한 HL-20 PLS의 본격적인 모델 구축으로 이어졌다.대학 학생들은 랭글리에 의해 제공된 요구사항과 대학 강사들의 지도에 따라 1990년 봄 학기 동안 연구 모델을 설계했고, 여름 동안 공사를 계속했습니다.결과 모델은 승무원 진입 및 대피 운영, 승무원 체적 및 거주성 배치, 도킹 및 착륙 운영 [3]중 승무원의 가시성 요건과 같은 인적 요소를 평가하는 데 사용되었다.

레거시

드림 체이서 우주선은 HL-20 리프팅 바디 디자인을 기반으로 한다.2004년 Commercial Orbital Transportation Services 대회를 위해 SpaceDev에 의해 개발되었으며 Sierra Nevada Corporation for the Commercial Crew Development Program(CCDev)[5]에 의해 개발되었습니다.승무원이었던 드림 체이서는 나사에 의해 상용 승무원 개발의 최종 단계에 선정되지 않았다.하지만, 드림 체이서는 나사에 의해 상업용 재공급 서비스 2(CRS2) 프로그램으로 선정되었다.

Orbital Sciences Corporation은 또한 CCDev 자금의 두 번째 라운드인 Prometheus 우주선을 위한 HL-20 파생 모델을 제안했습니다.

두 우주선은 모두 사람이 탑승한 아틀라스 V 발사체 위에 비행체가 없는 상태로 발사될 것을 제안받았다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Hodges, Jim (Fall 2011). "The Dream Chaser: Back to the Future". ASK Magazine. NASA. Archived from the original on 2 December 2013. Retrieved 16 November 2013.
  2. ^ Chang, Kenneth (31 January 2011). "Businesses Take Flight, With Help From NASA". The New York Times. Boulder, Colorado. Retrieved 25 June 2011.
  3. ^ a b c d e f g h i "HL-20 model for Personnel Launch System research". NASA.
  4. ^ a b "X-15/HL-20 Operations Support Comparison" (PDF).
  5. ^ Frank Morring Jr., 시에라네바다주, 드림체이서 추진, 항공주간&우주테크놀로지, 2012년 10월 1일.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 HL-20 관련 미디어가 있습니다.