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Sistema de maniobras orbitales

El sistema de maniobras orbitales ( OMS ) es un sistema de motores de cohetes de combustible líquido hipergólicos utilizados en el transbordador espacial y el Orion MPCV . Diseñado y fabricado en los Estados Unidos por Aerojet , [1] el sistema permitió al orbitador realizar varias maniobras orbitales según los requisitos de cada perfil de misión: inyección orbital después del corte del motor principal , correcciones orbitales durante el vuelo y la quema final de desorbitación para el reingreso . [2] A partir de la STS-90 en adelante, el OMS se encendía típicamente a mitad del ascenso del transbordador durante unos minutos para ayudar a la aceleración hasta la inserción orbital. Las excepciones notables fueron misiones particularmente de gran altitud como las que apoyaban al telescopio espacial Hubble (STS-31) o aquellas con cargas útiles inusualmente pesadas como Chandra (STS-93). También se produjo una quema de descarga del OMS en la STS-51-F , como parte del procedimiento de aborto a órbita. [3]

El OMS consta de dos cápsulas montadas en el fuselaje trasero del orbitador, a cada lado del estabilizador vertical . [2] Cada cápsula contiene un solo motor AJ10-190 , [4] basado en el motor del Sistema de Propulsión de Servicio del Módulo de Servicio Apolo , [5] que produce 26,7 kilonewtons (6000 lb f ) de empuje con un impulso específico ( I sp ) de 316 segundos. [4] La relación oxidante-combustible es de 1,65 a 1, la relación de expansión de la salida de la tobera a la garganta es de 55 a 1 y la presión de la cámara del motor es de 8,6 bar. [2] El peso seco de cada motor es de 118 kg (260 lb). Cada motor podría reutilizarse para 100 misiones y era capaz de un total de 1000 arranques y 15 horas de tiempo de combustión. [2]

Estas cápsulas también contenían el conjunto de motores del sistema de control de reacción (RCS) de popa del orbitador, por lo que se las conocía como cápsulas OMS/RCS . Tanto el motor OM como el RCS quemaban monometilhidrazina (MMH) como combustible, que se oxidaba con MON-3 ( óxidos mixtos de nitrógeno , ácido nítrico al 3 %), y los propulsores se almacenaban en tanques dentro de la cápsula OMS/RCS, junto con otros sistemas de gestión del combustible y del motor. [6] Cuando estaban llenas, las cápsulas juntas transportaban alrededor de 4087 kilogramos (9010 lb) de MMH y 6743 kilogramos (14 866 lb) de MON-3, lo que permitía al OMS producir un delta-v total de alrededor de 305 metros por segundo (1000 pies/s) con una carga útil de 29 000 kilogramos (64 000 lb). [6] [7]

Kit de bahía de carga útil OMS propuesto

Nunca se construyó, pero para aumentar el OMS se propuso un kit de bahía de carga útil OMS. [8] Se habrían utilizado uno, dos o tres juegos de tanques OMS, instalados en la bahía de carga útil, para proporcionar 150 m/s, 300 m/s o 450 m/s adicionales (500 pies, 1000 pies/s o 1500 pies/s) de delta-V al orbitador. [8] Los paneles de control del orbitador tenían interruptores y medidores relacionados, pero no eran funcionales. [9] : 1–2 

Motor principal ESM de Orion

Motor principal ESM de Orion en la parte superior izquierda del módulo de servicio

Tras la retirada del transbordador , estos motores fueron reutilizados para su uso en el módulo de servicio de la nave espacial Orión . [10] Esta variante utiliza monometilhidrazina como combustible, con óxidos mixtos de nitrógeno MON-3 como oxidante. [11] Está previsto que se utilice en los primeros seis vuelos del programa Artemis , después sería sustituido por un nuevo "motor principal Orión" a partir de Artemis 7. [12]

Referencias

  1. ^ D. Craig Judd (1992). "Capacidad y registro de vuelo del versátil motor OMS del transbordador espacial". Ciencia y tecnología espacial . NASA: 107. Bibcode :1992spte.symp..107J.
  2. ^ abcd «Sistema de maniobras orbitales». NASA. 1998. Archivado desde el original el 29 de junio de 2011.
  3. ^ Legler RD y Bennett FV (2011). «Resumen de las misiones del transbordador espacial, NASA TM-2011-216142» (PDF) . NASA. Archivado desde el original (PDF) el 26 de enero de 2017.
  4. ^ ab Encyclopedia Astronautica (2009). «OME». Encyclopedia Astronautica. Archivado desde el original el 27 de agosto de 2016. Consultado el 16 de septiembre de 2021 .
  5. ^ Gibson, C.; Humphrles, C. Evolución del diseño del sistema de maniobras orbitales (PDF) (Informe). NASA NTRS . Consultado el 6 de diciembre de 2022 .
  6. ^ ab NASA (1998). «Propellant Storage and Distribution». NASA. Archivado desde el original el 10 de febrero de 2001. Consultado el 8 de febrero de 2008 .
  7. ^ David Palmer, Allie Cliffe y Tim Kallman (9 de mayo de 1997). "Combustible para naves espaciales". NASA.
  8. ^ ab MEJORAS EN EL RENDIMIENTO DEL TRANSBORDADOR UTILIZANDO UN KIT DE COMPARTIMENTO DE CARGA ÚTIL OMS 1991
  9. ^ Manual de trabajo sobre sistemas de maniobras orbitales 2006
  10. ^ Bergin, Chris (20 de junio de 2015). "Plum Brook se prepara para las pruebas del módulo de servicio Orion EM-1". NASASpaceFlight.com . Consultado el 28 de julio de 2015 .
  11. ^ "Aerojet Rocketdyne - Hojas de datos de propulsión en el espacio" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 11 de enero de 2020 . Consultado el 7 de diciembre de 2019 .
  12. ^ "Aerojet Rocketdyne obtiene contrato con la NASA para el motor principal de la nave espacial Orion | Aerojet Rocketdyne". www.rocket.com . Consultado el 6 de diciembre de 2022 .