Pegasus (rakett)

Pegasus
Space Launcher
En Pegasus på bakken før den kolliderte under en B-52 i september 1989.
En Pegasus på bakken før den kollapset under en B-52 , iSeptember 1989.
Generell data
Hjemland forente stater
Bygger Orbital Sciences / Hercules Aerospace
Første fly 5. april 1990
Status Operasjonelt
Lanserer (feil) 43 (3)
Høyde 16,9 meter (X: 15  m )
Diameter 1,27 meter
Startvekt 23,1  t (X: 18,5  t )
Etasje (r) 3 eller 4
Beskrevet versjon XL
Nyttelast
Lav bane 443  kg
Motorisering
1 st gulvet Orion 50SXL skyvekraft 74 t.; varighet: 72  s
2 e etasje Orion 50XL skyvekraft 16 t.; varighet: 67  s
3 e etasje Orion 38 stakk 3,7 t.; varighet: 56  s
4 e etasje HAPS stakk 70 kg; varighet: 241  s (valgfritt)
Oppdrag
Lav / polær bane

Pegasus er en amerikansk luftbårskytter som kan plassereen last på 450  kg i lav bane . Den ble utviklet av det amerikanske luftfartsselskapet Orbital Sciences . Denne bæreraketten har den spesielle karakteren at den blir lansert fra et vidvannsplan - i utgangspunktet en B-52 og siden 1994 enombygd Lockheed L-1011 - i en høyde på 12.000 meter og at den har en første etappe utstyrt medbærende vinger . Den første vellykkede lanseringen fant sted den5. april 1990og over førti skudd ble avfyrt i løpet av de neste to tiårene. Lanseringsprogrammet brukes til å plassere små NASA-vitenskapssatellitter, amerikanske militærsatellitter og kommersielle telekommunikasjonssatellitter i lav bane.

Historisk

DARPAs anbudsutlysning

Pegasus er opprinnelig designet for å møte militære behov. Det foreslås som svar på et anbud fra DARPA (amerikansk militært forskningsbyrå som er ansvarlig for å utvikle innovative teknikker), på jakt etter en bærerakett som kan sette små militære satellitter ( lightsats ) i bane . DARPA krever en bærerakett som kan slippes fra et fly for å ha stor operativ fleksibilitet. Hercules Aerospace and Orbital Sciences - disse to selskapene er en del av Alliant Techsystems- gruppen i 2019  - opprettet et joint venture i 1987 for å svare på dette anbudet. De er de eneste som svarer på det og blir valgt ut. De utvikler med egne midler, for et "beskjedent" beløp på $ 50 millioner, en bærerakett som består av tre trinn med solid drivmiddel som kan sjøsettes fra en B-52 bomber . Lanseringsprisen er $ 6 millioner uten opsjoner og overhead (testing, lastinstallasjonsdesign og støtte på lanseringsstedet), noe som kan presse prisen opp til $ 30 millioner. På den tiden utviklet Orbital Sciences , som ble etablert i 1982 i Fairfax , Virginia , de øvre stadiene for solid rakett for Titan IV- tungraketten og Mars Observer- romsonde . Hercules Aerospace, som har hovedkontor i Wilmington ( Delaware ), produserer booster thrustere til Delta II- bæreraketten i Salt Lake City ( Utah ) .

Utvikling og første flytur

Den nye bæreraketten Pegasus er designet av et team på rundt 80 ingeniører ledet av professor Antonio Elias mens vingene er designet av Burt Rutan . Hovedvekten er på enkelhet mens du utnytter de siste fremskrittene innen solid rakettfremdrift og ombord databehandling. Ingen flyprøve er planlagt. For den første flyvningen tar B-52-transportøren av fra Edwards Air Force Base videre5. april 1990og lysskjermen plasserer en liten militær satellitt i en polar bane. I 1991 bestemte NASA, som reviderte Explorer-programmet dedikert til små vitenskapelige satellitter, å velge Pegasus-bæreraketten for å starte den minste av programmets romskip (SMEX-satellitter). Denne avgjørelsen setter en stopper for karrieren til speiderkannen som ble brukt til da.

Bytte av transportfly

Etter å ha gjennomført 5 lanseringer, bestemte de ansvarlige for prosjektet å erstatte B-52 med et sivilt Lockheed L-1011-fly fra Air Canada. Flyet omdøpt til Stargazer (referanse til skipet fra Star Trek Next Generation-filmen) innvier en ny transportteknikk. I stedet for å bli festet under vingen, er Pegasus-bæreraketten festet under skroget på transportflyet. Denne endringen gjør det mulig å bære en kraftigere versjon (XL) hvis masse går fra 19 til 23 tonn.

Vanskelig begynnelse

Men disse første flyvningene med B-52 foregår ofte ikke på en nominell måte. For det andre og femte skuddet er ikke banen som er nådd målet. Den tredje lanseringen foregår på en så kaotisk måte at det etterforskes. Den nye XL-versjonen av lanseringen starter også med to feil. Under den første flyreisen (27. juni 1994) som bærer en eksperimentell satellitt av luftforsvaret, avviker bæreraketten fra den planlagte banen og må ødelegges. Under den andre flyturen, som fant sted et år senere22. juni 1995, den andre fasen skiller seg ikke ordentlig, og bæreraketten kommer ut av kontroll. NASA, som har planlagt å bruke bæreraketten for to av sine FAST- og FUSE- satellitter, må utsette lanseringen og prøver å finne en ekstra bærerakett. De neste fire flyvningene var vellykkede, men den femte var igjen en feil etter feil i et tredje-trinns batteri som ikke tillot distribusjon av HETE- satellitten . Deretter opplever ikke bæreraketten noe feil, til og med delvis.

En relativ suksess

Lanseringen er bare relativt vellykket. På 24 år har den bare blitt brukt 42 ganger, dvs. mindre enn to ganger i året. I løpet av tiåret 2010 ble flyene knappe: ingen flyreiser fant sted i 2009, 2010, 2011, 2014, 2015 og 2017. Pegasus er for liten for de fleste institusjonelle eller kommersielle satellitter til tross for reduksjonen i størrelse på disse. Ci og det er for dyrt for de fleste kommersielle satellittoperatører.

Oppdragsprofil

Transportflyet tar av fra en flyplass med bakkemannskaper som er i stand til å utføre tester og gi støtte under flyet. Flyplasser som kan brukes er Kennedy Space Center i Florida , Vandenberg Air Force Base og Dryden Flight Research Center i California , Wallops Island i Virginia ; Kwajalein i Stillehavet og Kanariøyene i Atlanterhavet .

Etter å ha posisjonert seg på et gitt sted med en forutbestemt hastighet og kurs, frigjør transportflyet raketten horisontalt. Etter et 5 sekunders fritt fall blir motoren i første trinn antent og raketten begynner å få høyde. Deltafløyen i kompositt laget av karbonfibre gir litt løft. Ailerons brukes til å korrigere retningen fordi rakettmotoren ikke er styrbar. Cirka 1 minutt og 17 sekunder etter at den er slått på, slås motoren av. Raketten er da i en høyde på 60  km i hypersonisk hastighet. Den første fasen løsner og bærer vingen og rulleskinnene mens den andre fasen lyser. Dette brenner i 1 minutt og 18 sekunder. Motoren i denne etasje kan administrere yaw og pitch mens rullende bevegelser styres ved hjelp av nitrogen dysene på den 3. th  gulvet. Mens den andre etappen er halvveis, når raketten en høyde der det nesten er vakuum. Kappen som dekker satellitten frigjøres. Tredje etasje er i gang. Den har en styrbar motor som forrige trinn. Brenntiden er 64 sekunder. Raketten kan bære to satellitter eller ha et fjerde trinn for å nå høyere høyder eller oppnå mer komplekse baner. Dette trinnet, HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System), drives av 3 små motorer som bruker hydrazin som kan antennes flere ganger. Vekten av HAPS synker tilsvarende den for nyttelasten.

Veiledning utføres av en 32-bits datamaskin og en treghetenhet . En GPS- mottaker gir ytterligere informasjon.

Bæreflyets rolle

Transportflyets rolle er ikke å øke nyttelasten som kan settes i bane av raketten: dens hastighet (0,8 mach) representerer bare 3% av satellittens hastighet og høyden der den lanserer raketten. (12.000 meter) representerer bare 4% av radiusen til den lave bane som satellitter generelt retter seg mot. På den annen side gjør høyden raketten blir lansert det mulig å overvinne meteorologiske begrensninger. På 12.000 meter ligger Pegasus i stratosfæren, derfor over troposfæren der de mest voldsomme meteorologiske fenomenene (vindene ...) finner sted. Pegasus kan dermed lanseres uten å vente på et gunstig meteorologisk vindu som vanligvis medfører betydelige kostnader knyttet til immobilisering av lagene på bakken.

I tillegg unngår transportflyet å måtte bruke dyre grunnleggende lanseringsanlegg. Flyet kan skyte satellitten fra den mest økonomiske posisjonen, vanligvis plassert på nivået til ekvator . Forsikringsmengden reduseres fordi lanseringen er over havet vekk fra hjem som kan bli påvirket av giftig nedfall fra raketten.

Takket være denne lanseringsmetoden kan dysen til første trinns motor forlenges, noe som forbedrer effektiviteten, fordi den ikke gjennomgår et aerodynamisk trykk så sterkt som på bakken på 12.000 meter. Av samme grunn kan holdningskorrigeringer gjøres av aileronene alene, og forenkler utformingen av første trinns motor (fast motor).

Utvikling

Den originale versjonen av bæreraketten, kalt standard, ble lansert av en Boeing B-52. Den gjorde sin første flytur i 1990. En versjon bestående av et fjerde HAPS-trinn som tillot en liten økning i ytelse og en mer presis innsetting i bane fløy for første gang i 1991. I 1994 ble bæreraketten tilpasset for å bli avfyrt fra L-1011 anskaffet. av produsenten. Aileronene i den nye versjonen, kalt hybrid, senkes for å tillate at landingsutstyret til transportflyet trekkes tilbake. En kraftigere versjon, kalt Pegasus XL, flyr27. juni 1994. Det er den eneste som markedsføres i dag med den valgfrie HAPS-scenen. Første og andre etappe ble forlenget med en økt masse på mer enn 4 tonn og en nyttelast på 40  kg . Etter en vanskelig start (3 totale feil og 2 delvis feil på 14 flyreiser i 1997) hadde ikke bæreraketten noen problemer, men markedsføringen bremset betydelig etter 2008 (3 flyreiser mellom 2009 og 2016). Idesember 2016, 43 Pegasus-bæreraketter ble sparket med 3 totale feil og 2 delvis feil.

Kjennetegn

Som standard har bæreraketten tre trinn med solid rakettfremdrift og utviklet av ATK.

Første etasje

Orion 50S XL første etappe har en masse på 15 tonn (1,4 tonn tom) og en lengde på 10,27  m . Vakuumkraften er 726  kN og den spesifikke impulsen er 295 sekunder. Forbrenningstiden er 68,6 sekunder. Den eneste orienteringskontrollen er relatert til tonehøyde og utføres ved hjelp av rulleskinnene. Scenen består av en delta-vinge i grafittkompositt laget av Scaled Composites med en avbøyning på 48 ° og med et vingespenn på 6,71  m . Den finhet under Mach 1 er 4. Vinge Tykkelsen er 8  inches , med parallelle øvre og nedre overflater som gjør det lett å feste til scenen kroppen. Denne vingen gir litt løft og gjør pitchingmanøvrer lettere.

Andre etasje

Orion 50 XL andre etappe har en masse på 4,3 tonn (391  kg tom) og en lengde på 3,07  m . Gjennomsnittlig trykk i vakuum er 158  kN og den spesifikke impulsen er 289 sekunder. Forbrenningstiden er 71 sekunder. Motoren kan justeres i rull og gjeving ved hjelp av et elektromekanisk system. Et kaldgass fremdriftssystem brukes til rullestyring i fremdriftsfasen og for alle andre holdningskontroller mellom to fremdriftsfaser.

Tredje etasje

Orion 38 tredje trinn har en masse på 872  kg (102  kg tom) og en lengde på 1,34  m . og en diameter på 0,97  m . Vakuumkraften er i gjennomsnitt 32,7  kN og den spesifikke impulsen er 287 sekunder. Forbrenningstiden er 67 sekunder. Motoren kan justeres i rull og gjeving ved hjelp av et elektromekanisk system. Et kaldgass fremdriftssystem brukes til rullestyring i fremdriftsfasen og for alle andre holdningskontroller mellom to fremdriftsfaser.

Valgfritt HAPS-gulv

På HAPS-versjonen (Hydrazine Auxiliary Propulsion System) er det installert et fjerde trinn for å forbedre presisjonen til injeksjon i bane samtidig som nyttelasten økes med 36  kg (for en bane på 720  km med en banehelling på 82 ° ). Scenen, som er 30 cm lang med  en diameter på 97  cm og en masse på 90  kg , plasseres under kappen og erstatter nitrogentanken som brukes i tretrinnsversjonen for holdningskontroll. Den består av tre MR-107 rakettmotorer med en enhetskraft på 222 newton som brenner hydrazin med en spesifikk impuls på 236 sekunder og leveres av Olin Aerospace. Holdningskontroll oppnås ved kaldgass (nitrogen) thrustere og bruke forskjellig trykk på de tre motorene. Scenen brukes vanligvis i to trinn (131 s + 110 s) adskilt av en ballistisk fase.

Lokk

Den strømlinjeformede delen har en nyttelengde på 2,13 meter og en indre diameter på 1,15  m . Det er en sammensatt del som består av to halvdeler og en masse på 127  kg .

Raketter og avledede bæreraketter

To Orbital-bæreraketter integrerer komponenter i Pegasus:

Flere raketter og raketter er utviklet fra Pegasus:

Lanseringslogg

Oppdater 15. oktober 2019
Nei. Datert Versjon Bæreplan Nyttelast Type Start nettstedet Kommentar
1 5. april 1990 Standard B-52 Pegsat , NavySat Edwards AFB
2 17. juni 1991 Standard med HAPS B-52 Microsats (7 satellitter) Edwards AFB Delvis svikt. Bane lavere enn forventet
3 9. februar 1993 Standard B-52 SCD-1 Cape Canaveral
4 25. april 1993 Standard B-52 ALEXIS Romteleskop Edwards AFB
5 19. mai 1994 Standard med HAPS B-52 TRINN-2 (Space Test Experiments Platform / Mission 2 / SIDEX) Edwards AFB Delvis svikt. Bane lavere enn forventet
6 27. juni 1994 XL L-1011 TRINN-1 (Space Test Experiments Platform / Mission 1) Vandenberg Mislykket (tap av kontroll over bæreraketten under flyturen)
7 3. august 1994 Standard B-52 TOPPUNKT Edwards AFB
8 3. april 1995 Hybrid L-1011 Orbcomm (2 satellitter), OrbView-1 Telekommunikasjonssatellitter Vandenberg
9 22. juni 1995 XL L-1011 TRINN-3 (Space Test Experiments Platform / Mission 3) Vandenberg Feil (andre trinns feil)
10 9. mars 1996 XL L-1011 REX II Vandenberg
11 17. mai 1996 Hybrid L-1011 MSTI-3 Vandenberg
12 2. juli 1996 XL L-1011 TOMS-EP Vandenberg
1. 3 21. august 1996 XL L-1011 RASK Polar aurora-studie Vandenberg
14 4. november 1996 XL L-1011 HETE , SAC-B Gamma- ray burst detektor Wallops flyanlegg Mislyktes (satellittene skiltes ikke fra tredje etasje)
15 21. april 1997 XL L-1011 Minisat 01, Celestis 01 Gran Canaria lufthavn
16 1 st august 1997 XL L-1011 OrbView-2 Vandenberg
17 29. august 1997 XL L-1011 STERK Vandenberg
18 22. oktober 1997 XL L-1011 TRINN-4 (Space Test Experiments Platform / Mission 4) Wallops flyanlegg
19 23. desember 1997 XL med HAPS L-1011 Orbcomm (8 satellitter) Telekommunikasjonssatellitter Wallops flyanlegg
20 26. februar 1998 XL L-1011 SNOE , BATSAT Studie av atmosfæren Vandenberg
21 2. april 1998 XL L-1011 SPOR Solobservasjon Vandenberg
22 2. august 1998 XL med HAPS L-1011 Orbcomm (8 satellitter) Telekommunikasjonssatellitter Wallops flyanlegg
23 23. september 1998 XL med HAPS L-1011 Orbcomm (8 satellitter) Telekommunikasjonssatellitter Wallops flyanlegg
24 22. oktober 1998 Hybrid L-1011 SCD-2 Cape Canaveral
25 6. desember 1998 XL L-1011 SWAS Astronomi under millimeter Vandenberg
26 5. mars 1999 XL L-1011 METALLTRÅD Infrarød astronomi Vandenberg
27 18. mai 1999 XL med HAPS L-1011 Terrier , MUBLCOM Vandenberg
28 4. desember 1999 XL med HAPS L-1011 Orbcomm (7 satellitter) Telekommunikasjonssatellitter Wallops flyanlegg
29 7. juni 2000 XL L-1011 TSX-5 (Tri-Services Experiments Platform / Mission 5) Vandenberg
30 9. oktober 2000 Hybrid L-1011 HETE 2 UV, X og gamma-astronomi Kwajalein
31 5. februar 2002 XL L-1011 RHESSI X og gammabilde av solfakkel Cape Canaveral
32 25. januar 2003 XL L-1011 SORCE Cape Canaveral
33 28. april 2003 XL L-1011 GALEX - Galaxy Evolution Explorer Ultrafiolett astronomi Cape Canaveral
34 26. juni 2003 XL L-1011 OrbView-3 Vandenberg
35 13. august 2003 XL L-1011 SCISAT-1 Vandenberg
36 15. april 2005 XL L-1011 DART Vandenberg
37 28. mars 2006 XL L-1011 ST-5 - Space Technology 5 (3 satellitter) Vandenberg
38 25. april 2007 XL L-1011 MÅL Observasjon av nattaktive skyer Vandenberg
39 16. april 2008 XL L-1011 C / NOFS Kwajalein
40 19. oktober 2008 XL L-1011 IBEX Heliosphere study Kwajalein
41 13. juni 2012 XL L-1011 NuSTAR X-teleskop Kwajalein
42 28. juni 2013 XL L-1011 IRIS Ultrafiolett teleskop Vandenberg
43 15. desember 2016 XL L-1011 CYGNSS Værmelding Cape Canaveral
44 11. oktober 2019 XL L-1011 IKON Studie av jordens ionosfære Cape Canaveral

Merknader og referanser

  1. (no) Brian Harvey, Discovering the kosmos with small romfartøy: American Explorer-programmet , Cham / Chichester, Springer Praxis,2018( ISBN  978-3-319-68138-2 ) , s.  181-184.
  2. (in) Jeff Foust, "  Air launch, large and small  " på thespacereview.com (åpnet 30. juni 2014 )
  3. (en) Patrck Blau, "  Pegasus XL Launch Vehicle  " , på romfart101 (åpnet 15. desember 2016 )
  4. (in) Robert A. Braeunig, "  Pegasus  " om rakett- og romteknologi (åpnet 16. desember 2016 )
  5. (in) Gunter Krebs, "  Pegasus  " , på Gunters Space-side (åpnet 15. oktober 2018 )
  6. (in) "  NuSTAR  " ,desember 2010
  7. (i) "  NASAs Launch Schedule Consolidated  " , NASA,15. mai 2013
  8. (in) "  IRIS Launch Coverage  " , NASA,27. juni 2013
  9. (in) "  NASA Awards Launch for Orbitals Pegasus Rocket  " , Orbital pressemelding,1 st april 2014
  10. (in) "  Pegasus-rakett for å lansere ICON valgt satellitt  " , Romfart nå,20. november 2014

Bibliografi

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker