Pegasus (raketti)

Pegasuksen
avaruustyökalu
Pegasus maassa ennen kuin se törmäsi B-52: n alle syyskuussa 1989.
Pegasus päällä ennen kuin se romahti alle B-52 , onSyyskuu 1989.
Yleisdata
Kotimaa Yhdysvallat
Rakentaja Orbital Sciences / Hercules Aerospace
Ensimmäinen lento 5. huhtikuuta 1990
Tila Operatiivinen
Käynnistää (epäonnistumiset) 43 (3)
Korkeus 16,9 metriä (X: 15  m )
Halkaisija 1,27 metriä
Lentoonlähtöpaino 23,1  t (X: 18,5  t )
Kerros (t) 3 tai 4
Kuvattu versio XL
Hyötykuorma
Matala kiertorata 443  kg
Motorisaatio
1 kpl kerroksessa Orion 50SXL työntövoima 74 t; kesto: 72  s
2 e kerros Orion 50XL työntövoima 16 t; kesto: 67  s
3 e kerros Orion 38 työntövoima 3,7 t; kesto: 56  s
4 e kerros HAPS-työntövoima 70 kg; kesto: 241  s (valinnainen)
Tehtävät
Matala / napainen kiertorata

Pegasus on amerikkalainen ilma-aluksen kantoraketti, joka pystyy asettamaan450 kg :n kuorman  matalalle kiertoradalle . Sen on kehittänyt amerikkalainen ilmailuyhtiö Orbital Sciences . Tämän käynnistysohjelman on se erikoisuus, että laukaistaan laaja-elin tasossa - aluksi B-52 ja koska 1994muunnetaan Lockheed L-1011 - korkeudessa 12000 metriä ja jossa on ensimmäinen vaihe on varustettukuljettavat siivet. . Ensimmäinen onnistunut laukaisu tapahtui5. huhtikuuta 1990ja seuraavien kahden vuosikymmenen aikana ammuttiin yli neljäkymmentä laukausta. Kantorakettia käytetään pienten NASA-tiedesatelliittien, Yhdysvaltain armeijasatelliittien ja kaupallisten tietoliikennesatelliittien matalalle kiertoradalle.

Historiallinen

DARPAn tarjouspyyntö

Pegasus on alun perin suunniteltu vastaamaan sotilaallisia tarpeita. Ehdotetaan vastauksena tarjouspyyntöön alkaen DARPA (Yhdysvaltain armeijan tutkimus viraston tehtävänä on kehittää innovatiivisia tekniikoita), etsivät kantoraketti kyettävä kääntämään pieniä sotilassatelliittien ( lightsats ) kiertoradalle . DARPA vaatii kantoraketin, joka voidaan pudottaa lentokoneelta, jotta sillä olisi suuri käyttöjoustavuus. Hercules Aerospace ja Orbital Sciences - nämä kaksi yritystä ovat osa Alliant Techsystems -konsernia vuonna 2019  - perustivat vuonna 1987 yhteisyrityksen vastaamaan tähän tarjouspyyntöön. He ovat ainoat, jotka vastaavat siihen ja valitaan. He kehittävät omilla varoillaan "vaatimattomalle" 50 miljoonan dollarin summalle kantorakettia, joka koostuu kolmesta vaiheesta, jossa on kiinteä ponneaine ja joka voidaan laukaista B-52- pommikoneesta . Lanseeraushinta on 6 miljoonaa dollaria ilman vaihtoehtoja ja yleiskustannuksia (testaus, latausasennuksen suunnittelu ja tuki käynnistyspaikalla), mikä voi nostaa hintaa jopa 30 miljoonaan dollariin. Tuolloin Orbital Sciences , joka perustettiin vuonna 1982 Fairfaxiin , Virginiaan , kehitti kiinteän raketin ylemmät vaiheet raskasta Titan IV -rakettia varten ja Mars Observer -avaruuskoettimen . Hercules Aerospace, jonka pääkonttori on Wilmingtonissa ( Delaware ), valmistaa tehostepotkurit Delta II- kantoraketille Salt Lake Cityssä ( Utah ) .

Kehitys ja ensimmäinen lento

Uuden Pegasus-kantoraketin on suunnitellut professori Antonio Eliasin johtama noin 80 insinööriryhmä, kun taas siivet Burt Rutan . Painopiste on yksinkertaisuudessa ja hyödynnetään viimeisimpiä edistysaskeleita kiinteän raketin työntövoiman ja aluksella olevan laskennan alalla. Lentotestiä ei suunnitella. Ensimmäistä lentoa, B-52 operaattorin ottaa pois Edwards Air Force Base on5. huhtikuuta 1990ja valokäynnistin sijoittaa pienen sotilas satelliitin napa-kiertoradalle. Vuonna 1991 NASA, joka muutti pienille tieteellisille satelliiteille omistettua Explorer-ohjelmaa , päätti valita Pegasus-kantoraketin käynnistääkseen pienimmän ohjelman avaruusaluksen (SMEX-satelliitit). Tämä päätös lopettaa siihen asti käytetyn Scout- syöttäjän uran .

Kuljettajan lentokoneen vaihto

Viiden laukaisun jälkeen projektista vastaavat päättivät korvata B-52: n Lockheed L-1011 -siviililentokoneella Air Kanadasta. Stargazeriksi nimetty lentokone (viittaus alukseen Star Trek Next Generation -elokuvasta) vihkii uuden kuljetustekniikan. Sen sijaan, että Pegasus-kantoraketti olisi kiinnitetty siiven alle, se on kiinnitetty sen lentokoneen rungon alle. Tämä muutos antaa mahdollisuuden kuljettaa tehokkaampaa versiota (XL), jonka massa on 19-23 tonnia.

Vaikea alku

Mutta nämä ensimmäiset lennot B-52: n kanssa eivät useinkaan tapahdu nimellisesti. Toisen ja viidennen laukauksen kohdalla saavutettu kiertorata ei ole tavoite. Kolmas laukaisu tapahtuu niin kaoottisella tavalla, että tehdään tutkimus. Käynnistimen uusi XL-versio alkaa myös kahdesta epäonnistumisesta. Ensimmäisen lennon aikana (27. kesäkuuta 1994), jolla on ilmavoimien kokeellinen satelliitti, kantoraketti poikkeaa suunnitellusta radasta ja se on tuhottava. Toisen lennon aikana, joka tapahtui vuotta myöhemmin22. kesäkuuta 1995, toinen vaihe ei erotu kunnolla ja kantoraketti poistuu hallinnasta. NASAn, joka on suunnitellut kantoraketin käytön kahdelle FAST- ja FUSE- satelliitistaan, on lykättävä niiden laukaisua ja yritetään löytää korvaava kantoraketti. Seuraavat neljä lentoa onnistuivat, mutta viides oli jälleen epäonnistuminen kolmannen vaiheen akun vian seurauksena, joka ei sallinut HETE- satelliitin käyttöönottoa . Tämän jälkeen kantoraketti ei enää kokea vikoja, edes osittaisia.

Suhteellinen menestys

Kantoraketti on vain suhteellisen onnistunut. 24 vuoden aikana sitä on käytetty vain 42 kertaa eli alle kaksi kertaa vuodessa. Vuosikymmenen 2010 aikana lentoja riitti: lentoja ei tapahtunut vuosina 2009, 2010, 2011, 2014, 2015 ja 2017. Pegasus on liian pieni useimmille institutionaalisille tai kaupallisille satelliiteille näiden koon pienentämisestä huolimatta. Ci ja se on liian kallista useimmille kaupallisille satelliittioperaattoreille.

Tehtäväprofiili

Kuljettajakone lähtee lentokentältä, jossa maahenkilöstö pystyy suorittamaan testejä ja tarjoamaan tukea lennon aikana. Lentoasemia, joita voidaan käyttää ovat Kennedy Space Centerissä vuonna Floridassa , Vandenberg Air Force Base ja Dryden Flight Research Center Kaliforniassa , Wallops Island vuonna Virginiassa ; Kwajalein on Tyynellämerellä ja Kanariansaaret on Atlantin valtamerellä .

Sijoitettuaan tiettyyn paikkaan ennalta määrätyllä nopeudella ja suunnalla lentotukialus vapauttaa raketin vaakasuoraan. Viiden sekunnin vapaapudotuksen jälkeen ensimmäisen vaiheen moottori sytytetään ja raketti alkaa nousta korkeuteen. Delta-siipi komposiitti on valmistettu hiilikuiduista tarjoaa joitakin hissin. Siivekkeitä käytetään suunnan korjaamiseen, koska rakettimoottori ei ole ohjattavissa. Noin 1 minuutti ja 17 sekuntia ensimmäisen vaiheen moottorin sammuttamisen jälkeen. Raketti on sitten 60 km : n korkeudessa  hyperäänenopeudella. Ensimmäinen vaihe irrottaa ja kuljettaa siipiä ja siivekkeitä samalla kun toinen vaihe syttyy. Tämä palaa minuutin ja 18 sekunnin ajan. Moottori tässä kerroksessa voi hallita kiertymä pysty- ja piki kun liikkuvan liikkeitä ohjataan typellä suihkujen 3 : nnen  kerroksessa. Kun toinen vaihe on puolivälissä, raketti saavuttaa korkeuden, jossa on lähes tyhjiö. Satelliittia peittävä suojus vapautetaan. Kolmas kerros on. Siinä on ohjattava moottori kuten edellisessä vaiheessa. Sen palamisaika on 64 sekuntia. Raketti voi kuljettaa kahta satelliittia tai neljännen vaiheen saavuttaa korkeammat korkeudet tai saavuttaa monimutkaisemmat radat. Tätä vaihetta, HAPS: ää (hydratsiinin lisä propulsiojärjestelmä), käyttävät 3 pientä hydratsiinia käyttävää moottoria, jotka voidaan sytyttää uudelleen useita kertoja. HAPS: n paino laskee vastaavasti hyötykuorman.

Ohjauksen suorittaa 32-bittinen tietokone ja inertiayksikkö . GPS- vastaanotin antaa lisätietoja.

Lentotukialuksen rooli

Kantokoneen rooli ei ole lisätä hyötykuormaa, jonka raketti voi kiertää kiertoradalle: sen nopeus (0,8 mach) edustaa vain 3% satelliitin nopeudesta ja korkeudesta, jolla se laukaisee raketin. (12000 metriä) edustaa vain 4% matalan kiertoradan säteestä, johon satelliitit yleensä kohdistavat. Toisaalta korkeus, jolla raketti laukaistaan, mahdollistaa meteorologisten rajoitusten voittamisen. 12 000 metrin korkeudessa Pegasus sijaitsee stratosfäärissä, siis sen troposfäärin yläpuolella , jossa tapahtuu väkivaltaisimpia sääilmiöitä (tuulet ...). Pegasus voidaan siten käynnistää odottamatta suotuisaa sääikkunaa, joka yleensä aiheuttaa huomattavia kustannuksia maahenkilöstön liikkumattomuudesta.

Lisäksi lentotukialus ei tarvitse käyttää kalliita laukaisulaitteita. Ilma-alus voi laukaista satelliitin taloudellisimmasta sijainnista, joka yleensä sijaitsee päiväntasaajan tasolla . Vakuutuksen määrää pienennetään, koska laukaisu on meren yli poissa kodeista, joihin raketin myrkylliset laskeumat voivat vaikuttaa.

Tämän käynnistystavan ansiosta ensimmäisen vaiheen moottorin suutinta voidaan pidentää, mikä parantaa sen tehokkuutta, koska 12 000 metrin korkeudessa siihen ei kohdistu yhtä voimakasta aerodynaamista painetta kuin maassa. Samasta syystä asennekorjaukset voidaan tehdä pelkästään siivekkeiden avulla, mikä yksinkertaistaa ensimmäisen vaiheen moottorin (kiinteän moottorin) suunnittelua.

Kehitys

Kantoraketin alkuperäinen versio, nimeltään standardi, käynnistää Boeing B-52. Se teki ensimmäisen lennonsa vuonna 1990. Neljännen HAPS-vaiheen sisältävä versio, joka antoi pienen suorituskyvyn kasvun ja tarkemman kiertoradalle asettamisen, lensi ensimmäistä kertaa vuonna 1991. Vuonna 1994 kantoraketti mukautettiin ampumaan hankitusta L-1011: stä. valmistaja. Hybridi-nimisen uuden version siivekkeet lasketaan alas, jotta kuljetusaluksen lentokoneiden laskutelineet voisivat vetäytyä sisään. Tehokkaampi versio, nimeltään Pegasus XL, lentää27. kesäkuuta 1994. Se on ainoa, jota markkinoidaan tänään valinnaisella HAPS-vaiheella. Ensimmäistä ja toista vaihetta pidennettiin lisäämällä yli 4 tonnin massaa ja 40 kg: n hyötykuormaa  . Vaikean aloituksen (3 kokonaisvikaa ja 2 osittaista vikaa 14 lennolla vuonna 1997) jälkeen kantoraketilla ei enää ollut ongelmia, mutta markkinointi hidastui huomattavasti vuoden 2008 jälkeen (3 lentoa vuosina 2009--2016). Sisäänjoulukuu 2016, 43 Pegasus-laukaisinta ammuttiin 3 kokonaisvikalla ja 2 osavirheellä.

Ominaisuudet

Kantoraketissa on vakiona ATK: n kehittämä kolmivaiheinen kiinteä rakettien työntövoima.

Ensimmäinen kerros

Orion 50S XL: n ensimmäisen vaiheen massa on 15 tonnia (tyhjä 1,4 tonnia) ja pituus 10,27  m . Tyhjiön työntövoima on 726  kN ja ominaisimpulssi on 295 sekuntia. Palamisaika on 68,6 sekuntia. Ainoa suuntaussäätö liittyy äänenkorkeuteen ja suoritetaan siivekkeillä. Porras käsittää skaalattujen komposiittien valmistaman delta-siiven grafiittiyhdistelmässä, jonka taipuma on 48 ° ja jonka siipien kärkiväli on 6,71  m . Mach 1: n alapuolella oleva hienous on 4. Siiven paksuus on 8  tuumaa , ja ylä- ja alapinnat ovat yhdensuuntaiset, mikä helpottaa kiinnittämistä näyttämön runkoon. Tämä siipi tarjoaa jonkin verran nostoa ja helpottaa sävelkorkeutta.

Toinen kerros

Orion 50 XL: n toisen vaiheen massa on 4,3 tonnia ( tyhjä 391  kg ) ja pituus 3,07  m . Keskimääräinen työntövoima tyhjiössä on 158  kN ja ominaisimpulssi 289 sekuntia. Palamisaika on 71 sekuntia. Moottori on säädettävissä rullan ja kallistuksen avulla sähkömekaanisella järjestelmällä. Kylmän kaasun käyttövoimajärjestelmää käytetään telan ohjaukseen propulsiovaiheessa ja kaikkiin muihin kahden propulsiovaiheen välisiin asennon ohjauksiin.

Kolmannessa kerroksessa

Orion 38: n kolmannen vaiheen massa on 872  kg ( tyhjä 102  kg ) ja pituus 1,34  m . ja halkaisija 0,97  m . Tyhjiön työntövoima on keskimäärin 32,7  kN ja ominaisimpulssi on 287 sekuntia. Palamisaika on 67 sekuntia. Moottori on säädettävissä rullan ja kallistuksen avulla sähkömekaanisella järjestelmällä. Kylmän kaasun työntövoimajärjestelmää käytetään telan ohjaamiseen propulsiovaiheessa ja kaikissa muissa asennon ohjauksissa kahden propulsiovaiheen välillä.

Valinnainen HAPS-lattia

HAPS-malliin (Hydratsiinilisäaine propulsiojärjestelmään) on asennettu neljäs vaihe parantamaan ruiskutuksen tarkkuutta kiertoradalla lisäämällä hyötykuormaa 36  kg (720  km : n kiertoradalla, jonka kiertoradan kaltevuus on 82 ° ). Lava, jonka pituus on 30 cm ,  halkaisija 97  cm ja massa 90  kg , asetetaan suojavaipan alle ja korvaa typpisäiliön, jota kolmivaiheinen malli käyttää asennon säätämiseen. Se koostuu kolmesta MR-107-rakettimoottorista, joiden työntövoima on 222 newtonia ja joka polttaa hydratsiinia 236 sekunnin spesifisellä impulssilla ja toimittaa Olin Aerospace. Asennevalvonta saavutetaan kylmäkaasupotkurilla ja erilaisella työntövoimalla kolmelle moottorille. Vaihetta käytetään tyypillisesti kahdessa vaiheessa (131 s + 110 s) erotettuna ballistisella vaiheella.

Korkki

Suojus on käyttökelpoinen pituus on 2,13 metriä ja sisähalkaisija 1,15  m . Se on komposiittiosa, joka koostuu kahdesta puolikkaasta ja massasta 127  kg .

Raketit ja johdannaisten kantoraketit

Kaksi Orbital-kantorakettia integroivat Pegasuksen komponentit:

Pegasuksesta on kehitetty useita ohjuksia ja raketteja:

Käynnistä historia

Päivittää 15. lokakuuta 2019
Ei. Päivämäärä Versio Kuljetusalusta Hyötykuorma Tyyppi Käynnistä sivusto Kommentti
1 5. huhtikuuta 1990 Vakio B-52 Pegsat , NavySat Edwards AFB
2 17. kesäkuuta 1991 Vakiona HAPS: n kanssa B-52 Mikrosaatit (7 satelliittia) Edwards AFB Osittainen epäonnistuminen. Kiertorata odotettua pienempi
3 9. helmikuuta 1993 Vakio B-52 SCD-1 Cape Canaveral
4 25. huhtikuuta 1993 Vakio B-52 ALEXIS Avaruusteleskooppi Edwards AFB
5 19. toukokuuta 1994 Vakiona HAPS: n kanssa B-52 VAIHE-2 (Avaruustestikokeilualusta / Mission 2 / SIDEX) Edwards AFB Osittainen epäonnistuminen. Kiertorata odotettua pienempi
6 27. kesäkuuta 1994 XL L-1011 VAIHE 1 (Avaruuskokeilualusta / tehtävä 1) Vandenberg Fail (kantoraketin hallinnan menettäminen lennon aikana)
7 3. elokuuta 1994 Vakio B-52 APEX Edwards AFB
8 3. huhtikuuta 1995 Hybridi L-1011 Orbcomm (2 satelliittia), OrbView-1 Televiestintäsatelliitit Vandenberg
9 22. kesäkuuta 1995 XL L-1011 VAIHE 3 (Avaruustestikokeilualusta / tehtävä 3) Vandenberg Fail (toisen vaiheen toimintahäiriö)
10 9. maaliskuuta 1996 XL L-1011 REX II Vandenberg
11 17. toukokuuta 1996 Hybridi L-1011 MSTI-3 Vandenberg
12 2. heinäkuuta 1996 XL L-1011 TOMS-EP Vandenberg
13 21. elokuuta 1996 XL L-1011 NOPEASTI Polaarinen aurora-tutkimus Vandenberg
14 4. marraskuuta 1996 XL L-1011 HETE , SAC-B Gamma- ray burst ilmaisin Wallopsin lentotila Epäonnistui (satelliitit eivät irtautuneet kolmannesta kerroksesta)
15 21. huhtikuuta 1997 XL L-1011 Minisat 01, Celestis 01 Gran Canarian lentokenttä
16 1 kpl elokuu 1997 XL L-1011 OrbView-2 Vandenberg
17 29. elokuuta 1997 XL L-1011 VAHVA Vandenberg
18 22. lokakuuta 1997 XL L-1011 VAIHE-4 (Avaruuskokeilualusta / tehtävä 4) Wallopsin lentotila
19 23. joulukuuta 1997 XL ja HAPS L-1011 Orbcomm (8 satelliittia) Televiestintäsatelliitit Wallopsin lentotila
20 26. helmikuuta 1998 XL L-1011 SNOE , BATSAT Tutkimus ilmakehästä Vandenberg
21 2. huhtikuuta 1998 XL L-1011 JÄLJITTÄÄ Auringon havainto Vandenberg
22 2. elokuuta 1998 XL ja HAPS L-1011 Orbcomm (8 satelliittia) Televiestintäsatelliitit Wallopsin lentotila
23 23. syyskuuta 1998 XL ja HAPS L-1011 Orbcomm (8 satelliittia) Televiestintäsatelliitit Wallopsin lentotila
24 22. lokakuuta 1998 Hybridi L-1011 SCD-2 Cape Canaveral
25 6. joulukuuta 1998 XL L-1011 SWAS Sub-millimetrin tähtitiede Vandenberg
26 5. maaliskuuta 1999 XL L-1011 WIRE Infrapuna-tähtitiede Vandenberg
27 18. toukokuuta 1999 XL ja HAPS L-1011 Terrierit , MUBLCOM Vandenberg
28 4. joulukuuta 1999 XL ja HAPS L-1011 Orbcomm (7 satelliittia) Televiestintäsatelliitit Wallopsin lentotila
29 7. kesäkuuta 2000 XL L-1011 TSX-5 (kolmen palvelun kokeilualusta / tehtävä 5) Vandenberg
30 9. lokakuuta 2000 Hybridi L-1011 HETE 2 UV-, X- ja gammatähtitiede Kwajalein
31 5. helmikuuta 2002 XL L-1011 RHESSI X ja gammakuvaus aurinkokennoista Cape Canaveral
32 25. tammikuuta 2003 XL L-1011 SORCE Cape Canaveral
33 28. huhtikuuta 2003 XL L-1011 GALEX - Galaxy Evolution Explorer Ultravioletti tähtitiede Cape Canaveral
34 26. kesäkuuta 2003 XL L-1011 OrbView-3 Vandenberg
35 13. elokuuta 2003 XL L-1011 SCISAT-1 Vandenberg
36 15. huhtikuuta 2005 XL L-1011 TIKKA Vandenberg
37 28. maaliskuuta 2006 XL L-1011 ST-5 - Avaruustekniikka 5 (3 satelliittia) Vandenberg
38 25. huhtikuuta 2007 XL L-1011 TAVOITE Noctilucent-pilvien havainnointi Vandenberg
39 16. huhtikuuta 2008 XL L-1011 C / NOFS Kwajalein
40 19. lokakuuta 2008 XL L-1011 IBEX Heliosfääritutkimus Kwajalein
41 13. kesäkuuta 2012 XL L-1011 NuSTAR X-kaukoputki Kwajalein
42 28. kesäkuuta 2013 XL L-1011 IIRIS Ultravioletti kaukoputki Vandenberg
43 15. joulukuuta 2016 XL L-1011 TURVAT Sääennuste Cape Canaveral
44 11. lokakuuta 2019 XL L-1011 Kuvake Tutkimus maapallon ionosfääristä Cape Canaveral

Huomautuksia ja viitteitä

  1. (en) Brian Harvey, Kosmoksen löytäminen pienillä avaruusaluksilla: American Explorer -ohjelma , Cham / Chichester, Springer Praxis,2018( ISBN  978-3-319-68138-2 ) , s.  181-184.
  2. (sisään) Jeff Foust, "  Air launch, big and small  " sivustolla thespacereview.com (luettu 30. kesäkuuta 2014 )
  3. (en) Patrck Blau, "  Pegasus XL Launch Vehicle  " , avaruuslennolla101 ( luettu 15. joulukuuta 2016 )
  4. (in) Robert A. Braeunig, "  Pegasus  " on Rocket and Space Technology (näytetty 16 joulukuu 2016 )
  5. (sisään) Gunter Krebs, "  Pegasus  " , Gunter's Space -sivulla (katsottu 15. lokakuuta 2018 )
  6. (sisään) "  NuSTAR  " ,joulukuu 2010
  7. (in) "  NASA: n käynnistysaikataulu konsolidoitu  " , NASA,15. toukokuuta 2013
  8. (in) "  IRIS Launch Coverage  " , NASA,27. kesäkuuta 2013
  9. (in) "  NASA Awards Launch for Orbital's Pegasus Rocket  " , Orbitalin lehdistötiedote,1. st huhtikuu 2014
  10. (in) "  Pegasus-raketti käynnistää valitun ICON-satelliitin  " , Spaceflight Now,20. marraskuuta 2014

Bibliografia

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit