셔틀 유도 헤비 리프트 발사체

Shuttle-Derived Heavy Lift Launch Vehicle
Shuttle-Derived HLV 개념에 대한 예술가적 인상

셔틀-파생식 헤비 리프트 발사 차량("HLV")은 NASA Constellation 프로그램을 위한 대체 초 헤비 리프트 발사 차량이었다. 그것은 2009년 6월 17일 아우구스티누스 위원회에 처음 제시되었다.

1980년대부터 다양한 연구의 대상이 되어온 셔틀-C 개념을 바탕으로, HLV는 우주왕복선 스택에서 날개 달린 오비터를 측면 탑재 탑재 탑재 탑재 탑재 탑재 운반체로 대체하자는 제안을 한 SDLV(Street-Deased Launch Vehicle)이었다. 우주왕복선의 외부 탱크(ET)와 4개 구간 셔틀 고체 로켓 부스터(SRB)는 그대로 유지됐을 것이다.

초기 추정치에 따르면, HLV는 4개 이내에 개발될 수 있었다. 66억 달러에 대해 ½년 동안,[1] 이것은 Ares IAres V 차량 개발에 대해 추정된 비용의 약 20%였다.

기원

예술가의 개념인 셔틀-C 야간에 발사

1984년과 1995년 사이에 Shuttle-C라는 이름의 나사 없는 측면 장착 개념의 우주왕복선이 조사되었다.[2] 셔틀-C 화물 전용 옵션은 NASA의 예산 제약 때문에 1980년대와 1990년대에 자금이 조달되지 않았다. 우주왕복선 컬럼비아호 참사 이후 2004년과 2005년 왕복선 대체 개념에 대한 추가 조사를 위해 2년간의 산업 연구가 준비됐다. 2005년의 탐사 시스템 아키텍처 연구(ESAS)는 또한 프로젝트 Constellation에 대한 셔틀-C 옵션을 조사했는데, 다시 한번 나사 없는 버전에서만 조사되었다. 이 모든 개념은 측면 탑재 캐리어를 주 엔진 컷오프 후 우주왕복선과 유사하게 외부 탱크에서 분리되는 자율 우주선으로 의도했다. 그 연구들 중 일부는 이 측면 장착 운반선에 우주왕복선 주엔진의 재사용을 포함하고 있다. 그 개념들 중 어떤 것도 상승 공정 분리를 포함하지 않았다.[citation needed]

2009년 6월 17일에 제시된 HLV 제안은 부분적으로 원래의 셔틀-C 제안에 기초하였다. 가장 큰 차이점은 측면 장착 캐리어가 ET에서 분리할 수 없다는 것과 HLV에 승무원을 실어 나르자는 제안이었다. 그 제안에는 약 60명의 NASA 엔지니어들의 작업이 포함되어 있었다.[3]

HLV 사양

셔틀-파생식 헤비 리프트 발사체, 블록 I 구성 다이어그램

The HLV was proposed to be a 4,600,000 pounds (2,100,000 kg) vehicle at liftoff with two 4-segment Space Shuttle Solid Rocket Boosters weighing about 2,600,000 pounds (1,200,000 kg) providing a total thrust of 5,900,000 pounds-force (26 MN) at sea level and the Space Shuttle External Tank weighing about 1,660,000 pounds (750,000 kg) fueled.

측면 장착 운반선에는 3개의 우주왕복선 메인 엔진과 다른 추진 요소를 실은 셔틀 파생형 '보트테일'이 포함될 예정이었다. 5만1000파운드(23,000kg)의 분리형 페어링이 가능한 직경 7.5m(25ft)의 페이로드 캐리어(payload carrier)가 보통 나머지 궤도 위성이 차지하는 공간을 차지하게 된다. 기본 차량에는 상단 단계가 없어 페이로드에 궤도 원형화를 수행해야 하며, 회전교차 주입 화상이 발생할 수 있다.[4]

HLV에 필요한 완전히 새로운 하드웨어 개발은 측면 장착 캐리어뿐이었다. HLV에 사용된 다른 모든 부품은 이전에 우주왕복선과 함께 사용되었고, 차량의 처음 6개 비행까지는 기존 항전 모듈, 비행 소프트웨어 및 SSME(블록 I 비행)를 포함하여 궤도상에서 예비 부품을 재사용하고 기능하는 하드웨어를 회수했을 것이다. 차량 조립 건물에서 외부 탱크 바지선, 발사대에 이르기까지 기존 우주왕복선 인프라에 대한 변경이 거의 필요하지 않았다.[citation needed]

상위 단계

계획한 달 비행에 사용할 수 있으려면, HLV는 상위 무대가 필요할 것이다. 아레스 1호 발사체를 위해 개발 중인 J-2X 엔진의 사용이 이 상위 단계에 제안되었다. 거의 30만 파운드(약 1.3MN)의 힘을 제공했을 것이고 (진공) 448초의 특정한 충동(ISp)을 갖도록 의도되었다.[citation needed]

또는, 유나이티드 론치 얼라이언스(United Launch Alliance, EULA)는 그들의 듀얼 스러스트 액슬 랜더(Dual Strust Axis Lander)를 측면 마운트 페이로드 쉬라우드에 장착할 수 있다고 제안했다. ULA ACE 41과 ACE 71 상부 스테이지/연료 저장고 개념은 측면 마운트 페이로드 쉬라우드 내부에 장착될 수 있었고, 75 미터 톤(83 단톤)의 ACE 71은 측면 마운트 셔틀 파생 차량의 페이로드 용량 내에 잘 들어 있었다.[5]

퍼포먼스

HLV의 4-세그먼트 SRB는 267초의 특정 임펄스(Isp)와 5,90만 파운드의 힘(26MN)의 추력을 전달하고 약 155초간 연소하도록 되어 있었다. SSME 메인 엔진은 104.5%로 비행하고 452초와 150만 파운드(약 6.7MN)의 특정 임펄스(ISp)를 전달하고 약 500초간 연소(임무 프로필에 따라 다름) 다양한 임무에 대한 탑재 중량은 다음과 같이 계획되었다.[6]

  • 상위 단계가 없는 블록 I 차량 – 케네디 우주센터에서 120해리(220km) × 120해리(220km) 기준 궤도(28.5°)까지 79 메트릭톤(17만4000lb) 및 71 메트릭톤(15만7000lb)
  • 케네디 우주센터에서 120해리(220km) × 120해리(220km) 기준궤도(220km) 28.5°에 이르는 상부 단계(상부 질량 미포함) – 90 메트릭톤(20만lb) 및 81 메트릭톤(17만9000lb) (그물)의 블록 II 화물차.
  • 케네디 우주센터에서 120해리(220km) × 120해리(220km) 기준궤도(220km) 28.5°에 이르는 상부(상부 단계 질량 미포함) 92mt(20만3000lb) 및 83mt(18만3000lb)의 승무원 차량
  • 블록 II 달 임무: 달 착륙선으로 39 미터 톤(8만 6천 lb)에서 TLI까지, 케네디 우주센터에서 35 미터 톤(7만 7천 lb)[4]에서 TLI까지.

미션 프로필

셔틀-C와는 대조적으로 차량의 어떤 부분도 (4-세그먼트 SRB를 제외하고) 복구 가능하고 재사용 가능하지 않았을 것이다. HLV는 날개의 부족과 관련 하중 한계 때문에 셔틀과는 다른 비행로를 사용할 수 있었다. 2만 3천 파운드(10,000 kg)의 페이로드는 약 57해리(106 km) 고도에서 185초간 비행에 투하될 예정이었다. SSME 메인 엔진은 재사용할 수 없었으므로 단순화할 수 있었고, 각 차량에 대해 새로운 엔진을 생산해야 했다. 달 임무의 경우, HLV 제안서는 상단의 2개 화상(하위 화상과 추가 TLI 화상)으로 TLI(trans-lunar injection)를 통해 질량을 증가시키기 위해 차량의 30해리(56km) × 120해리(220km)에서 보조 화상으로 스테이징하는 것을 구상했다.[citation needed]

달 선교 건축

달 착륙선 HLV와 오리온 우주선을 이용한 달 탐사 시나리오

HLV는 ISS에 승무원과 화물 임무를 제공하도록 설계되었지만, 그것의 주요 목적은 Ares I – Ares V 달 건축물을 대체하는 것이었을 것이다. 초보적인 임무 건축은 달 궤도 랑데부 프로파일을 사용했다. 하나의 임무를 완수하기 위해 두 대의 HLV가 발사될 예정이었다. 첫 번째 HLV는 달 착륙선과 함께 발사될 예정이었고 즉시 달 착륙선을 달 횡단 주사에 올려놓을 예정이었다. 달 착륙선은 TLI 이후 35 미터 톤의 순 질량을 가졌을 것이며, 낮은 달 궤도(LLO)에 자신을 삽입했을 것이다. LLO에서 달 착륙선의 무게는 약 28 미터톤이 될 것이다.[6]

두 번째 HLV는 오리온 우주선과 승무원을 배치하여 횡단 주사를 놓는 것이었다. 오리온 우주선 20톤은 상층부에 부착된 상태로 남아 있는데, 이는 오리온 우주선을 LLO에 삽입하고 달 착륙선과 도킹하는 것이었다.[citation needed]

성장 옵션

HLV는 제한적인 성장 옵션을 가지고 있었을 것이다. 차량에 5-세그먼트 SRB를 사용할 수 있었지만, 지구 궤도를 낮추기 위해 7 미터톤을 더 생산하려면 상당한 재엔지니어링이 필요했을 것이다. 다른 성장 옵션에는 SSME를 106% 또는 추력 레벨 109%로 업그레이드하거나 J-2X 상부 엔진에서 공기 시동식 SSME로 전환하는 방법이 포함되었다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ Borenstein, Seth (June 30, 2009). "NASA manager pitches a cheaper return-to-moon plan". Associated Press.
  2. ^ "Shuttle-C". GlobalSecurity.org. Retrieved 2009-01-20.
  3. ^ kcowing (July 6, 2009). "More Internal Validation of Sidemount HLV". NASA Watch. Retrieved 2009-07-18.[데드링크]
  4. ^ a b c "Shuttle-Derived Heavy Lift Launch Vehicle" (PDF). Review of United States Human Space Flight Plans Committee. NASA. June 17, 2009.
  5. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2009-11-04. Retrieved 2009-09-12.{{cite web}}: CS1 maint: 제목(링크)으로 보관된 사본. ULA
  6. ^ a b "Will son of Shuttle-C replace NASA's Ares?". Flightglobal.com. 2009-06-29. Retrieved 2009-07-18.

외부 링크