Traagheid bovenste stadium

Traagheid bovenste stadium
Artist picture-Ulysses after deployment.jpg
Het schilderen van Ulysses inzet vanuit de space shuttle
Fabrikant Boeing
United Technologies
Land van herkomst Verenigde Staten
Gebruikt op Ruimteschip
Titan 34D
Titan IV
Algemene karakteristieken
Hoogte 5,2 m (17 ft)[1]
Diameter 2,8 m (9 ft 2 in)
Grove massa 14.700 kg (32.400 lb)
Bijbehorende fasen
Derivaten Tos
Lanceergeschiedenis
Toestand Met pensioen
Totaal aantal lanceringen 24
Successen
(Alleen fase) 		21
Mislukt 2
Onderste podium
mislukt		 1
Eerste vlucht 30 oktober 1982
Laatste vlucht 14 februari 2004[2]
Fase 1
Hoogte 3.15 m (10,3 ft)[3]
Diameter 2,34 m (7 ft 8 in)[3]
Grove massa 10.400 kg (22.900 lb)[3]
Drijfgasmassa 9.700 kg (21.400 lb)[1]
Aangedreven door Orbus-21
Maximale stuwkracht 190 kN (43.000 lbf)[1]
Specifieke impuls 295.5 s[3]
Verbrandingstijd tot 150 seconden[1]
Drijfveer Stevig
Stage 2
Hoogte 1,98 m (6 ft 6 in)[3]
Diameter 1,60 m (5 ft 3 in)[3]
Grove massa 3.000 kg (6.600 lb)
Drijfgasmassa 2.700 kg (6.000 lb)[1]
Aangedreven door Orbus-6
Maximale stuwkracht 80 kN (18.000 lbf)[1]
Specifieke impuls 289.1 s[3]
Drijfveer Stevig

De Traagheid bovenste stadium (IUS), oorspronkelijk aangewezen de Tussentijds bovenste stadium, was een tweetraps, stevig Space Launch System ontwikkeld door Boeing voor de Verenigde Staten Air Force Begin in 1976[4] voor het verhogen van de payloads van Lage aardebaan naar hogere banen of interplanetaire trajecten na lancering aan boord van een Titan 34D of Titan IV raket zoals zijn Bovenste podiumof uit de laadbaai van de Ruimteschip als een Ruimtekleedje.

Ontwikkeling

Tijdens de ontwikkeling van de space shuttle wilde NASA, met steun van de luchtmacht, een bovenste podium dat op de shuttle kon worden gebruikt om ladingen te leveren van lage aarde -baan naar hogere energiebanen zoals zoals GTO of GEO of om te ontsnappen aan snelheid voor planetaire sondes.De kandidaten waren de Centaur, voortgestuwd door vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof, de Transtage, voortgestuwd door hypergol Stelbare drijfgassen Aerozine-50 en N2O4, en het tussentijdse bovenste stadium, met behulp van solide drijfgas.De Dod meldde dat Transtage alle defensiebehoeften zou kunnen ondersteunen, maar niet kon voldoen aan de wetenschappelijke vereisten van NASA, de IU's kunnen de meeste verdedigingsbehoeften en sommige wetenschapsmissies ondersteunen, terwijl de centaur kon voldoen aan alle behoeften van zowel de luchtmacht als de NASA.De ontwikkeling begon op zowel de Centaur als de IUS, en een tweede fase werd toegevoegd aan het IUS -ontwerp dat als een Apogee kickmotor voor het rechtstreeks invoegen van payloads in een geostationaire baan of om de ladingmassa te vergroten die is gebracht om te ontsnappen.[5]

Boeing was de primaire aannemer voor de IUS[6] terwijl chemische systemen divisie van United Technologies bouwde de IUS solide raketmotoren.[7]

Wanneer het wordt gelanceerd vanuit de Space Shuttle, zou IUS 2.270 kilogram (5.000 lb) rechtstreeks naar Geo of maximaal 4.940 kilogram (10.890 lb) kunnen opleveren GTO.[3]

De eerste lancering van de IUS was in 1982 op een Titan 34D -raket van de Cape Canaveral Air Force Station Kort voor de STS-6 Space Shuttle Mission.[8]

Ontwikkeling van de shuttle-centaur werd gestopt na de Uitdagerramp, en het tussentijdse bovenste stadium werd het traagheidsbeperking.

Ontwerp

De massieve raketmotor op beide fasen had een stuurbaar mondstuk voor stuwkrachtvectoring.De tweede fase had hydrazine Reactiebeheersing voor houdingcontrole tijdens het uitpakken, en voor scheiding van lading.[9] Afhankelijk van de missie konden één, twee of drie 54 kg tanks hydrazine worden gemonteerd.[9]

Toepassingen

De Galileo ruimtevaartuigen en zijn bevestigd Inertial bovenste fase (IUS) Booster wordt ingezet nadat hij is gelanceerd door de Ruimteschip Atlantis op de STS-34 missie

Op Titan Lances zou de Titan Booster de IUS lanceren, waardoor de lading in de lage aarde om de aarde werd gescheiden, waar deze van de Titan werd gescheiden en zijn eerste fase ontstak, die het in een elliptische "overdracht" baan naar een hogere hoogte droeg.

Op de lanceringen van de shuttle werd de payload-baai van de orbiter geopend, de IUS en de lading zijn lading (door de IUS Airborne Support Equipment (ASE)) naar een hoek van 50-52 ° en vrijgegeven.[9] Nadat de shuttle gescheiden was van de lading tot een veilige afstand, ontstekte de IUS -eerste fase en ging, zoals op een Titan Booster -missie, een "transferbaan" in.

Bij het bereiken van Apogee in de transfer -baan, werden de eerste fase en de interstage -structuur overboord gegooid.De tweede fase schoot vervolgens om de baan te circulariseren, waarna het de satelliet losliet en met behulp van zijn attitudecontrole -jets een retrograde manoeuvre begon om een lagere baan in te voeren om elke mogelijkheid van botsing met zijn lading te voorkomen.

Naast de hierboven beschreven communicatie- en verkenningsmissies, die de lading in stationaire (24-uurs) baan plaatsten, werd de IU's ook gebruikt om het ruimtevaartuig naar planetaire trajecten te stimuleren.Voor deze missies werd de tweede IUS -fase gescheiden en ontstoken onmiddellijk na de eerste fase burn -out.Het ontsteken van de tweede fase op lage hoogte (en dus hoge orbitale snelheid) bood de extra snelheid die het ruimtevaartuig nodig had om te ontsnappen uit de aarde -baan (zie Oberth -effect).IUS kon niet zoveel snelheid geven aan de lading als Centaur zou kunnen hebben kunnen zijn: terwijl Centaur Galileo rechtstreeks had kunnen lanceren tijdens een tweejarige reis naar Jupiter, had de IUS een reis van zes jaar nodig met meerdere zwaartekrachtassisters.[10]

De laatste vlucht van de IU's vond plaats in februari 2004.[2]

Vluchten

Serienummer[11] Lanceerdatum Lanceervoertuig Lading Opmerkingen Afbeelding
2 1982-10-30 Titan 34D DSCS II F-16/III A-1 Missie succesvol ondanks het grootste deel van de vluchttelemetrie voor telemetrie.
1 1983-04-04 Ruimteschip
Uitdager (STS-6))		 TDRS-A (TDRS-1) De tweede fase tuimelde vanwege een probleem met een boegschroef, wat resulteerde in een onjuiste baan.Het Boeing -personeel dat de vlucht in de gaten hield, kon de tuimelende IU's van de satelliet scheiden, zodat deze in zijn uiteindelijke baan kon worden gemanoeuvreerd. STS-6 TDRS-A deploy preparations.jpg
11 1985-01-24 Ruimteschip
Ontdekking (STS-51-C))		 VS-8 (Magnum)) Geclassificeerde DOD -lading
12 1985-10-03 Ruimteschip
Atlantis (STS-51-J))		 VS-11/12 (DSC's)) DOD Payload.Declassificeerd in 1998.[12] DSCS-III STS-51-J.jpg
3 1986-01-28 Ruimteschip
Uitdager (STS-51-L) 		TDRS-B Vernietigd tijdens de lancering[13]
7 1988-09-29 Ruimteschip
Ontdekking (STS-26))		 TDRS-C (TDRS-3) TDRS-C ASE.jpg
9 1989-03-13 Ruimteschip
Ontdekking (STS-29))		 TDRS-D (TDRS-4)
18 1989-05-04 Ruimteschip
Atlantis (STS-30))		 Magellan Sonderen Venus.Slechts één tank hydrazine.[9] Magellan Overhead.jpg
8 1989-06-14 Titan IV (402) a VS-39 (DSP))
19 1989-10-18 Ruimteschip
Atlantis (STS-34))		 Galileo Sonderen Jupiter 1989 s34 Galileo Deploy2.jpg
5 1989-11-23 Ruimteschip
Ontdekking (STS-33))		 VS-48 (Magnum)) Geclassificeerde DOD -lading
17 1990-10-06 Ruimteschip
Ontdekking (STS-41))		 Ulysses Aan Pam-S Onderzoek naar de polaire gebieden van de Zon STS-41 Ulysses deployment.jpg
6 1990-11-13 Titan IV (402) a VS-65 (DSP))
15 1991-08-02 Ruimteschip
Atlantis (STS-43))		 TDRS-E (TDRS-5) TDRS-E deployment from STS-43.jpg
14 1991-11-24 Ruimteschip
Atlantis (STS-44))		 VS-75 (DSP))
13 1993-01-13 Ruimteschip
Trachten (STS-54))		 TDRS-F (TDRS-6) 1993 s54 TDRS-F.jpg
20 1994-12-22 Titan IV (402) a VS-107 (DSP))
26 1995-07-13 Ruimteschip
Ontdekking (STS-70))		 TDRS-G (TDRS-7)
4 1997-02-23 Titan IV (402) B VS-130 (DSP))
21 1999-04-09 Titan IV (402) B VS-142 (DSP)) Ius eerste en tweede fasen kon niet worden gescheiden, payload geplaatst in nutteloze baan
27 1999-07-23 Ruimteschip
Columbia (STS-93))		 Chandra X-Ray Observatory Laatste lancering van een payload met IUS op een space shuttle. Chandra X-ray Observatory inside the Space Shuttle payload bay.jpg
22 2000-05-08 Titan IV (402) B VS-149 (DSP))
16 2001-08-06 Titan IV (402) B VS-159 (DSP))
10 2004-02-14 Titan IV (402) B VS-176 (DSP))

Galerij

  • TDRS-C in Space Shuttle Discovery's payload bay

    TDRS-C in Space Shuttle Ontdekking'S Payload Bay

  • Release of TDRS-C

    Release van TDRS-C

  • Ulysses used a PAM-S and IUS combination

    Ulysses gebruikte een PAM-S- en IUS-combinatie

  • An Inertial Upper Stage at the Museum of Flight in Seattle

    Een traagheid bovenste stadium bij de Vluchtmuseum in Seattle

Referenties

  1. ^ a b c d e f "Inertial bovenste fase". Opgehaald 13 juli, 2014.
  2. ^ a b "Inertial bovenste fase". Boeing. Gearchiveerd van het origineel op 16 juli 2012. Opgehaald 21 juli 2012.
  3. ^ a b c d e f g h "Inertial bovenste fase". Opgehaald 21 juli 2012.
  4. ^ "Boeing lanceert twee satellieten". Het bulletin.UPI.1 november 1982. p.3. Opgehaald 23 februari 2014. Boeing won het contract om de IUS te ontwikkelen in 1976 ...
  5. ^ Virginia Dawson;Markeer Bowles. "Taming Liquid Hydrogen: The Centaur Upper Stage Rocket" (PDF). nasa.gov. p. 172. Opgehaald 24 juli, 2014. Ze voerden aan dat de IUS, die werd ontworpen door de luchtmacht, een potentieel betere raket was.De eerste fase van de tweetraps raket was in staat om hoogstens middelgrote ladingen te lanceren.Deze beperking zou worden overwonnen door middel van de toevoeging van een tweede fase voor grotere ladingen met bestemmingen in diepere ruimte.In het bijzonder vroeg de luchtmacht NASA om een extra fase te ontwikkelen dat kon worden gebruikt voor planetaire missies zoals een voorgestelde sonde voor Jupiter genaamd Galileo.
  6. ^ "Titan IV Inertial Upper Stage (IUS)". www.globalsecurity.org. Opgehaald 2 februari 2019.
  7. ^ "Space Transportation System payloads". science.ksc.nasa.gov. Opgehaald 2 februari 2019.
  8. ^ "The Cape, hoofdstuk 2, sectie 6, Titan 34D militaire ruimtevaartoperaties en". www.globalsecurity.org. Opgehaald 2 februari 2019.
  9. ^ a b c d "STS-30 Press Kit". April 1989. De IUS is 17 voet lang en 9,25 ft in diameter.Het bestaat uit een achterste rok;een achterste fase solide raketmotor (SRM) met ongeveer 21.400 lb. drijfgas en het genereren van ongeveer 42.000 lb. stuwkracht;een interstage;een voorwaartse fase SRM met 6.000 lb. drijfgas die ongeveer 18.000 lb. stuwkracht genereert;en een apparatuurondersteuningsgedeelte.- De sectie Apparatuurondersteuning bevat de avionica, die begeleiding, navigatie, controle, telemetrie, commando en gegevensbeheer, reactiebeheersing en elektrische stroom bieden.Alle missiekritieke componenten van het Avionics-systeem, samen met stuwkrachtvectoractuatoren, reactiebestrijdingsstorders, motoraanstortingsapparatuur en pyrotechnische fase scheidingsapparatuur zijn overbodig om beter te verzekeren dan 98 procent betrouwbaarheid.- Het IUS tweetraps voertuig gebruikt zowel een grote als kleine SRM.Deze motoren maken gebruik van beweegbare sproeiers voor stuwkrachtvectorcontrole.De sproeiers bieden tot 4 graden stuur op de grote motor en 7 graden op de kleine motor.De grote motor is de langste stuwkracht die SRM ooit heeft ontwikkeld voor de ruimte, met de mogelijkheid om zo lang als 150 seconden te stoten.Missie -eisen en beperkingen (zoals gewicht) kunnen worden voldaan door de hoeveelheid gedragen drijfgas aan te passen.
  10. ^ Virginia Dawson;Markeer Bowles. "Taming Liquid Hydrogen: The Centaur Upper Stage Rocket" (PDF). nasa.gov. p. 211. Opgehaald 24 juli, 2014.
  11. ^ Krebs, Gunter. "Ius". Gunter's Space Page. Opgehaald 21 juli 2012.
  12. ^ Mars, Kelli (2020-10-02). "35 jaar geleden: STS-51J-eerste vlucht van Space Shuttle Atlantis". NASA. Opgehaald 2022-06-27.
  13. ^ "Tracking- en gegevensrelais Satellite System (TDRSS)".NASA Space Communications.Gearchiveerd van het origineel op 2009-03-20. Opgehaald 2009-06-25.

Externe links