La etapa evolucionada criogénica avanzada ( ACES ) fue una etapa superior de oxígeno líquido / hidrógeno líquido propuesta para su uso en varios vehículos de lanzamiento diferentes producidos por Boeing , Lockheed Martin y United Launch Alliance (ULA). Durante los últimos cinco años del programa, se propuso que ACES se usara eventualmente en el vehículo de lanzamiento espacial Vulcan diseñado por la empresa estadounidense United Launch Alliance. [1] El concepto ACES tenía el objetivo de mejorar la vida útil en órbita de las etapas superiores actuales . [1]
En 2015, ULA anunció planes conceptuales para la transición del cohete Vulcan a la segunda etapa ACES, también conocida como Centaur Heavy, después de 2024. Vulcan se lanzará inicialmente con la etapa superior Centaur V. [2] Tanto Boeing como Lockheed Martin tenían conceptos ACES separados pero similares antes de la formación de ULA, de propiedad conjunta (50 % Boeing/50 % Lockheed Martin) a fines de 2006.
Al final, el concepto de etapa superior de larga duración nunca logró obtener la atención de primera línea de ninguna de las empresas, ya que nunca obtuvo la financiación total para su desarrollo del gobierno de los EE. UU., la principal fuente de financiación de los cohetes Delta , Atlas y Vulcan. Sin embargo, algunos aspectos de los cambios planificados para ACES, como el mayor diámetro del tanque, se utilizaron finalmente en la etapa superior del Centaur V. [3]
En 2005, Boeing y Lockheed Martin desarrollaron originalmente dos conceptos de etapa criogénica evolucionada avanzada (ACES) . [4] [5] [ aclaración necesaria ]
En 2010, ULA había heredado la propiedad intelectual de ambas propuestas, y el concepto ACES había evolucionado hasta convertirse en una nueva etapa superior de alto rendimiento que se utilizaría en los vehículos de lanzamiento Atlas V y Delta IV / Delta IV Heavy . Ahora denominada Advanced Common Evolved Stage , se propuso que ACES fuera una etapa superior de menor costo, más capaz y más flexible que complementaría, y tal vez reemplazaría, las etapas superiores existentes ULA Centaur y Delta Cryogenic Second Stage (DCSS). [1] Esta etapa superior estaba destinada a incorporar un aislamiento mejorado para un mejor almacenamiento criogénico y duraciones de costa más prolongadas. [6]
En abril de 2015, el nombre de la etapa volvió al nombre original de Etapa Evolucionada Criogénica Avanzada, ya que el nuevo diseño ULA Vulcan sería el único cohete de primera etapa destinado a utilizar ACES, comenzando no antes de 2023. [7]
En septiembre de 2020, ULA declaró que ya no estaban desarrollando activamente ACES. [3]
En abril de 2015 [actualizar], ULA esperaba que ACES debutara en el vehículo de lanzamiento Vulcan no antes de 2023 [7], pero en julio de 2015 se aclaró que el plazo probablemente no volaría hasta 2024-2025. [8] En 2018, ULA realizó múltiples presentaciones que nuevamente mostraron un debut de ACES en 2023. [9] Sin embargo, en 2019, ULA dijo que si bien todavía planeaban desarrollar ACES, ya no tenían una fecha específica para eso. [9]
Se planeó que ACES utilizara la tecnología patentada de fluidos para vehículos integrados (IVF) de ULA para extender significativamente su vida útil en el espacio. [10]
Se planeó que el ACES incluyera tanques de combustible de mamparo común con un diámetro de 5,4 m (18 pies), capaces de transportar 68.000 kg (150.000 lb) de combustible. [11]
A finales de 2017, ULA decidió llevar adelante el diámetro de 5,4 m (18 pies) y los elementos de aislamiento avanzados de la etapa superior del ACES. Según el nuevo plan, la etapa superior del Vulcan es el Centaur V , con dos motores LH2/LOX RL10 y sin IVF u otra tecnología de duración extendida del ACES [1] como se había planeado para el ACES. Se esperaba entonces que el ACES tuviera el mismo diámetro de tanque que el Centaur V, pero alargado (mayor longitud del tanque), con la posible adición de dos RL10 más y IVF. [12]
El 11 de mayo de 2018, United Launch Alliance (ULA) anunció que el motor Aerojet Rocketdyne RL10 fue seleccionado para Centaur V, luego de un proceso de adquisición competitivo. [13]
La tecnología IVF utiliza un motor de combustión interna ligero para utilizar el hidrógeno y el oxígeno que se evaporan (normalmente se desperdician cuando los gases se expulsan al espacio) para operar la etapa. El diseño incluía producir energía, mantener la actitud de la etapa [10] [14] y mantener los tanques de combustible presurizados autógenamente . El uso de estos fluidos se diseñó para eliminar la necesidad de combustible de hidracina , helio para la presurización, [7] [15] : 4, 5 y casi todas las baterías del vehículo.
El IVF fue diseñado por ULA para ser óptimo para operaciones de depósito , ya que solo se necesitaría transferir hidrógeno líquido y oxígeno líquido , y podría, si se construye, extender la vida útil de las misiones de las actuales decenas de horas a varios días. [1] [15] : 2–4 [16] : 4
A partir de abril de 2015 , Roush Racing[actualizar] iba a producir un motor de combustión interna que se utilizaría para alimentar el sistema de FIV en ACES . [7]
En agosto de 2016, el presidente y director ejecutivo de ULA, Tory Bruno, dijo que tanto Vulcan como ACES estaban destinados a ser calificados para humanos. [17]
En 2010, la ULA declaró que una posible aplicación de ACES sería el uso de la mayor autonomía y la mayor capacidad de combustible como depósito de propulsor con capacidad de reabastecimiento en el espacio para recuperar objetos abandonados para su limpieza y desorbitación en el espacio cercano . Estos nuevos enfoques ofrecen la perspectiva técnica de reducir notablemente los costos de captura y desorbitación de objetos más allá de la órbita terrestre baja con la implementación de un régimen de licencias de lanzamiento de una arriba/una abajo a las órbitas terrestres . [18]
La conceptualización del diseño de ACES ha estado en marcha en ULA durante muchos años. Aprovecha las características de diseño de las etapas superiores de la Segunda Etapa Criogénica (DCSS) Centaur y Delta y tiene la intención de complementar y quizás reemplazar estas etapas en el futuro. El ACES de referencia contendrá el doble de carga de propulsante de Centaur o 4m DCSS, lo que proporciona un aumento significativo del rendimiento en comparación con nuestras etapas superiores existentes. La carga de propulsante de referencia de 41 mT está contenida en una etapa de mamparo común de 5 m de diámetro que tiene aproximadamente la misma longitud que las etapas superiores existentes de ULA.
Peller describió a ACES como un concepto que ULA ya no persigue activamente. "Realizamos muchos estudios, invertimos en mucho desarrollo tecnológico para evaluar la viabilidad de algunas de las características innovadoras de ACES", dijo. "Eso nos ha resultado útil, porque gran parte de ese trabajo original de ACES tiene su huella en nuestra nueva versión de Centaur, el Centaur 5 que estamos desarrollando con Vulcan. Esos estudios de hace cinco u ocho años ciertamente nos resultaron útiles y nos pusieron en un buen camino para la evolución de nuestras etapas superiores. Continuaremos evolucionando nuestra etapa superior para satisfacer las necesidades del mercado en el futuro".
La mayor capacidad de la etapa superior está en algún lugar en el futuro
para deshacerse de estas naves espaciales obsoletas o abandonadas, todos [los enfoques] implican el gasto de un delta V sustancialmente mayor que el que se ha utilizado tradicionalmente. Bien puede ser necesario que las naves espaciales antiguas se retiren al mismo tiempo que se emplazan naves espaciales nuevas. ... [esta arquitectura] anticipa la tarea de retirar naves espaciales abandonadas proporcionando una infraestructura que permita estas misiones de alto ΔV y posibilita el probable nuevo paradigma de retirar una nave espacial por cada una desplegada
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