Las principales diferencias entre el Atlas V y los vehículos de lanzamiento anteriores de la familia Atlas I y II son:
Los tanques de la primera etapa ya no utilizan una construcción de "globo" monocasco de acero inoxidable estabilizada por presión. Los tanques son de aluminio isogrid y son estructuralmente estables cuando no están presurizados. [14]
Los puntos de alojamiento para etapas paralelas, tanto sólidos más pequeños como líquidos idénticos, están integrados en las estructuras de la primera etapa. [14]
La técnica de "puesta en escena 1,5" ya no se utiliza, ya que se suspendió en el Atlas III con la introducción del motor ruso RD-180. [14]
El diámetro del escenario principal aumentó de 3,0 a 3,7 m (9,8 a 12,1 pies). [15]
Etapa superior centauro
La etapa superior Centaur utiliza un diseño de tanque de propulsor estabilizado por presión y propulsores criogénicos . La etapa Centaur del Atlas V se extiende 1,7 m (5 pies 7 pulgadas) en relación con el Atlas IIAS Centaur y está propulsada por uno o dos motores Aerojet Rocketdyne RL10A-4-2, cada motor desarrolla un empuje de 99,2 kN (22 300 lb). f ). La unidad de navegación inercial (INU) ubicada en el Centaur proporciona orientación y navegación tanto para el Atlas como para el Centaur y controla la presión de los tanques y el uso del propulsor tanto del Atlas como del Centaur. Los motores Centaur son capaces de realizar múltiples arranques en el espacio, lo que hace posible la inserción en la órbita terrestre baja de estacionamiento , seguida de un período de costa y luego la inserción en GTO . [16] Un tercer incendio posterior después de una costa de varias horas puede permitir la inyección directa de cargas útiles en la órbita geoestacionaria . [ cita necesaria ]
En 2006 [actualizar], el vehículo Centaur tenía la mayor proporción de propulsor quemable en relación con la masa total de cualquier etapa superior de hidrógeno moderna y, por lo tanto, puede entregar cargas útiles sustanciales a un estado de alta energía. [17]
Carenado de carga útil
Los carenados de carga útil Atlas V están disponibles en dos diámetros, según los requisitos del satélite. El carenado de 4,2 m (14 pies) de diámetro, [18] diseñado originalmente para el propulsor Atlas II , viene en tres longitudes diferentes: la versión original de 9 m (30 pies) y las versiones extendidas de 10 y 11 m (33 y 36 pies). Volados por primera vez respectivamente en las misiones AV-008/ Astra 1KR y AV-004/ Inmarsat-4 F1 . Se han considerado carenados de hasta 7,2 m (24 pies) de diámetro y 32,3 m (106 pies) de longitud, pero nunca se implementaron. [11]
RUAG Space [19] en Suiza desarrolló y construyó un carenado de 5,4 m (18 pies) de diámetro, con un diámetro internamente utilizable de 4,57 m (15,0 pies) . El carenado RUAG utiliza una construcción compuesta de fibra de carbono y se basa en un carenado similar probado en vuelo para el Ariane 5 . Se fabrican tres configuraciones para soportar el Atlas V: 20,7 m (68 pies), 23,4 m (77 pies) y 26,5 m (87 pies) de largo. [19] Mientras que el carenado clásico de 4,2 m (14 pies) cubre solo la carga útil, el carenado RUAG es mucho más largo y encierra completamente tanto la etapa superior Centaur como la carga útil. [20]
Actualizaciones
Muchos sistemas del Atlas V han sido objeto de mejoras y mejoras tanto antes del primer vuelo del Atlas V como desde entonces. El trabajo en una nueva Unidad de Navegación Inercial Tolerante a Fallas (FTINU) comenzó en 2001 para mejorar la confiabilidad de la misión de los vehículos Atlas reemplazando el equipo informático y de navegación no redundante existente por una unidad tolerante a fallas. [21] El FTINU mejorado voló por primera vez en 2006, [22] y en 2010 se otorgó un pedido de seguimiento para más unidades FTINU. [23]
En febrero de 2011, la ULA había recibido una prórroga de la NASA hasta abril de 2011 y estaba terminando el trabajo en el EDS. [28]
La NASA solicitó propuestas para la fase 2 del CCP en octubre de 2010 y la ULA propuso completar el trabajo de diseño del EDS. En ese momento, el objetivo de la NASA era lograr que los astronautas estuvieran en órbita para 2015. El entonces presidente y director ejecutivo de la ULA, Michael Gass, afirmó que era posible acelerar el cronograma hasta 2014 si se financiaba. [29] Aparte de la adición del Sistema de Detección de Emergencia, no se esperaban cambios importantes en el cohete Atlas V, pero se planearon modificaciones en la infraestructura terrestre. El candidato más probable para la calificación humana era la configuración N02, sin carenado, sin propulsores de cohetes sólidos y con motores duales RL10 en la etapa superior Centaur. [29]
El 18 de julio de 2011, la NASA y la ULA anunciaron un acuerdo sobre la posibilidad de certificar el Atlas V según los estándares de la NASA para vuelos espaciales tripulados. [30] La ULA acordó proporcionar a la NASA datos sobre el Atlas V, mientras que la NASA proporcionaría a la ULA un borrador de los requisitos de certificación humana. [30] En 2011, el Atlas V con clasificación humana también estaba bajo consideración para transportar a los participantes en vuelos espaciales a la propuesta Estación Espacial Comercial Bigelow . [31]
En 2011, Sierra Nevada Corporation (SNC) eligió el Atlas V como propulsor de su avión espacial tripulado Dream Chaser , aún en desarrollo . [32] El Dream Chaser estaba destinado a lanzarse en un Atlas V, llevar una tripulación a la ISS y aterrizar horizontalmente después de una reentrada del cuerpo elevador . [32] Sin embargo, a finales de 2014, la NASA no seleccionó al Dream Chaser como uno de los dos vehículos seleccionados en la competencia Commercial Crew .
El 4 de agosto de 2011, Boeing anunció que utilizaría el Atlas V como vehículo de lanzamiento inicial para su cápsula de tripulación CST-100 . CST-100 llevará a los astronautas de la NASA a la Estación Espacial Internacional (ISS) y también estaba destinado a dar servicio a la propuesta Estación Espacial Comercial Bigelow . [33] [34] Se proyectó que un programa de prueba de tres vuelos se completaría en 2015, certificando la combinación Atlas V/CST-100 para operaciones de vuelos espaciales tripulados. [34] Se esperaba que el primer vuelo incluyera un cohete Atlas V integrado con una cápsula CST-100 no tripulada, [33] el segundo vuelo una demostración del sistema de aborto de lanzamiento en vuelo a mediados de ese año, [34] y el tercero realizó una misión tripulada que llevó a dos astronautas piloto de pruebas de Boeing a LEO y los devolvió sanos y salvos a finales de 2015. [34] Estos planes no se materializaron.
En 2014, la NASA seleccionó la nave espacial Boeing Starliner CST-100 como parte del Programa de Tripulación Comercial . Atlas V es el vehículo de lanzamiento de Starliner. El primer lanzamiento de un Starliner sin tripulación, Boeing OFT , se produjo sobre un Atlas V con clasificación humana en la mañana del 20 de diciembre de 2019; la misión no cumplió sus objetivos debido a una falla de la nave espacial, aunque el lanzador Atlas V funcionó bien. [35] [36] En 2022, un Atlas V lanzó una cápsula Starliner por segunda vez, terminando con el éxito de la misión. [37] [38]
Proyecto Kuiper
Amazon ha seleccionado el Atlas V para lanzar satélites del Proyecto Kuiper . El Proyecto Kuiper ofrecerá un servicio de constelación de Internet satelital de alta velocidad . El contrato firmado con Amazon es por nueve lanzamientos. El Proyecto Kuiper tiene como objetivo poner en órbita miles de satélites. ULA es el primer proveedor de lanzamiento de Amazon. [39]
Versiones
Familia Atlas V con SRB asimétricos. El HLV no fue desarrollado.Atlas V 401
Cada configuración de refuerzo Atlas V tiene una designación de tres dígitos. El primer dígito muestra el diámetro (en metros) del carenado de carga útil y tiene un valor de "4" o "5" para lanzamientos con carenado y "N" para lanzamientos de cápsulas de tripulación (ya que no se utiliza ningún carenado de carga útil cuando se lanza una cápsula de tripulación). ). El segundo dígito indica la cantidad de propulsores de cohetes sólidos (SRB) conectados a la base del vehículo de lanzamiento y puede variar de "0" a "3" con el carenado de 4 m (13 pies), y de "0" a "5". con el carenado de 5 m (16 pies). Como se ve en la primera imagen, todos los diseños de SRB son asimétricos. El tercer dígito representa el número de motores en la etapa Centaur, ya sea "1" o "2".
Por ejemplo, un Atlas V 551 tiene un carenado de 5 metros, 5 SRB y 1 motor Centaur, mientras que un Atlas V 431 tiene un carenado de 4 metros, 3 SRB y 1 motor Centaur. [40] El Atlas V N22 sin carenado, dos SRB y 2 motores Centaur se lanzó por primera vez en 2019. El vuelo llevó el vehículo Starliner para su primer vuelo de prueba orbital . En la práctica, ninguna de las otras versiones de dos motores fue planeada ni volada.
En junio de 2015 [actualizar], todas las versiones del Atlas V, sus derechos de diseño y producción y los derechos de propiedad intelectual son propiedad de ULA y Lockheed Martin. [41]
Capacidades
Atlas V ha volado en once configuraciones. Si bien el diseño permite otras configuraciones, nunca se han utilizado y no está previsto que se utilicen.[42] Los números de masa a LEO tienen una inclinación de 28,5°.
Antes de 2016, la información sobre precios para los lanzamientos de Atlas V era limitada. En 2010, la NASA contrató a la ULA para lanzar la misión MAVEN en un Atlas V 401 por aproximadamente 187 millones de dólares. [46] El costo en 2013 de esta configuración para la Fuerza Aérea de EE. UU. en el marco de su compra en bloque de 36 vehículos de lanzamiento fue de 164 millones de dólares. [47] En 2015, el lanzamiento del TDRS-M en un Atlas 401 le costó a la NASA 132,4 millones de dólares. [48]
A partir de 2016, ULA proporcionó precios para el Atlas V a través de su sitio web RocketBuilder, anunciando un precio base para cada configuración de vehículo de lanzamiento, que oscila entre 109 millones de dólares para el 401 y 153 millones de dólares para el 551. [1] Cada SRB adicional añade una media de 6,8 millones de dólares al coste del vehículo de lanzamiento. Los clientes también pueden optar por comprar carenados de carga útil más grandes u opciones de servicio de lanzamiento adicionales. Los costos de lanzamiento de la NASA y la Fuerza Aérea suelen ser más altos que los de las misiones comerciales equivalentes debido a requisitos gubernamentales adicionales de contabilidad, análisis, procesamiento y garantía de la misión, que pueden agregar entre 30 y 80 millones de dólares al costo de un lanzamiento. [49]
En 2013, los costos de lanzamiento de satélites comerciales a GTO promediaron alrededor de 100 millones de dólares, significativamente más bajos que los precios históricos del Atlas V. [50] Sin embargo, en los últimos años [ se necesita aclaración ] el precio de un Atlas V [401] ha bajado de aproximadamente 180 millones de dólares a 109 millones de dólares, [ cita necesaria ] en gran parte debido a la presión competitiva que surgió en los servicios de lanzamiento. mercado durante principios de la década de 2010. El director ejecutivo de ULA, Tory Bruno, declaró en 2016 que ULA necesita al menos dos misiones comerciales cada año para seguir siendo rentable en el futuro. [51] ULA no intenta ganar estas misiones simplemente con el precio de compra más bajo, afirmando que "preferiría ser el proveedor de mejor valor ". [52] En 2016, ULA sugirió que los clientes tendrían costos de seguro y demora mucho más bajos debido a la alta confiabilidad y certeza del cronograma del Atlas V, lo que haría que los costos generales para el cliente se acercaran a los de usar competidores como el SpaceX Falcon 9 . [53]
Versiones históricamente propuestas
En 2006, ULA ofreció una opción Atlas V Heavy que utilizaría tres etapas Common Core Booster (CCB) unidas para elevar una carga útil de 29.400 kg (64.800 lb) a la órbita terrestre baja . [54] ULA declaró en ese momento que el 95% del hardware necesario para el Atlas V Heavy ya se había instalado en los vehículos de un solo núcleo Atlas V. [11] La capacidad de elevación del vehículo de lanzamiento propuesto iba a ser aproximadamente equivalente a la del Delta IV Heavy , [11] que utiliza motores RS-68 desarrollados y producidos en el país por Aerojet Rocketdyne.
Un informe de 2006, preparado por la Corporación RAND para la Oficina del Secretario de Defensa , afirmaba que Lockheed Martin había decidido no desarrollar un vehículo pesado Atlas V (HLV). [55] El informe recomendaba a la Fuerza Aérea de los EE. UU. y a la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) "determinar la necesidad de una variante de carga pesada EELV, incluido el desarrollo de un Atlas V Heavy", y "resolver el problema del RD-180". , incluida la coproducción, el almacenamiento o el desarrollo en Estados Unidos de un reemplazo del RD-180". [56]
En 2010, ULA declaró que la variante Atlas V Heavy podría estar disponible para los clientes 30 meses a partir de la fecha del pedido. [11]
Atlas V PH2
A finales de 2006, el programa Atlas V obtuvo acceso a las herramientas y procesos para las etapas de 5 metros de diámetro utilizadas en Delta IV cuando las operaciones espaciales de Boeing y Lockheed Martin se fusionaron en United Launch Alliance . Esto llevó a una propuesta para combinar los procesos de producción de tanques Delta IV de 5 metros de diámetro con motores duales RD-180, lo que dio como resultado la Fase 2 del Atlas .
En el Informe Augustine se consideró un Atlas V PH2-Heavy que consta de tres etapas de 5 metros en paralelo con seis RD-180 como un posible elevador pesado para su uso en futuras misiones espaciales, así como el Ares V y el Ares V derivados del transbordador. Lite . [57] Si se construyera, se proyectaba que el Atlas PH2-Heavy podría lanzar una masa de carga útil de aproximadamente 70 t (69 toneladas largas; 77 toneladas cortas) a una órbita con una inclinación de 28,5° . [57]
Propulsor para cohete GX
El Atlas V Common Core Booster debía haberse utilizado como primera etapa del cohete GX conjunto entre Estados Unidos y Japón , cuyo primer vuelo estaba previsto para 2012. [58] Los lanzamientos del GX se habrían realizado desde el complejo de lanzamiento Atlas V en Base de la Fuerza Aérea Vandenberg, SLC-3E . Sin embargo, el gobierno japonés decidió cancelar el proyecto GX en diciembre de 2009. [59]
Licencia externa rechazada por la ULA
En mayo de 2015, un consorcio de empresas, incluidas Aerojet y Dynetics , buscó licenciar los derechos de producción o fabricación del Atlas V utilizando el motor AR1 en lugar del RD-180. La propuesta fue rechazada por la ULA. [60]
Lanzamiento del Atlas V
ULA ha dejado de vender el Atlas V. Realizará 17 lanzamientos más. [176]
La primera carga útil, el satélite de comunicaciones Hot Bird 6, fue lanzado a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) el 21 de agosto de 2002 por un Atlas V 401. [177]
El 19 de enero de 2006, New Horizons fue lanzado por un cohete Lockheed Martin Atlas V 551. Se añadió una tercera etapa para aumentar la velocidad heliocéntrica (escape). Este fue el primer lanzamiento de la configuración Atlas V 551 con cinco propulsores de cohetes sólidos y el primer Atlas V con una tercera etapa. [178]
El 8 de septiembre de 2016, se lanzó la misión de retorno de muestras de asteroides OSIRIS-REx en un vehículo de lanzamiento Atlas V 411. Llegó al asteroide Bennu en diciembre de 2018 y regresó a la Tierra en mayo de 2021 para llegar en septiembre de 2022 con una muestra que oscilaba entre 60 gramos y 2 kilogramos en 2023. [180]
Las primeras cuatro misiones del avión espacial Boeing X-37B se lanzaron con éxito con el Atlas V. El X-37B, también conocido como vehículo de prueba orbital (OTV), es una nave espacial robótica reutilizable operada por la USAF que puede realizar aterrizajes de forma autónoma desde la órbita hasta un pista. [181] Los vuelos X-37B se lanzan en Atlas V desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida. El primer aterrizaje de la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en la pista del Transbordador Espacial de 15.000 pies (4.600 m) ocurrió en diciembre de 2010. [182] Los aterrizajes ocurren tanto en Vandenberg como en Cabo Cañaveral dependiendo de los requisitos de la misión. [181]
El 20 de diciembre de 2019, se lanzó la primera cápsula con tripulación Starliner en un vuelo de prueba sin tripulación Boe-OFT . El vehículo de lanzamiento Atlas V funcionó perfectamente, pero una anomalía en la nave espacial lo dejó en una órbita equivocada. La órbita era demasiado baja para alcanzar el destino del vuelo, la ISS , y posteriormente la misión fue interrumpida.
Récord de éxito de la misión
En sus 94 lanzamientos (a julio de 2022), comenzando con su primer lanzamiento en agosto de 2002, Atlas V ha logrado una tasa de éxito de misión del 100 % y una tasa de éxito de vehículos del 98,93 %. [183] Esto contrasta con la tasa de éxito de la industria del 90% al 95%. [184]
El primer suceso anómalo en el uso del sistema de lanzamiento Atlas V se produjo el 15 de junio de 2007, cuando el motor de la etapa superior Centaur de un Atlas V se apagó antes de tiempo, dejando su carga útil (un par de satélites de vigilancia oceánica NROL-30 ) en una órbita más baja de lo previsto. La causa de la anomalía se atribuyó a una válvula con fugas, lo que permitió que se filtrara combustible durante la costa entre el primer y el segundo encendido. La falta de combustible resultante provocó que el segundo incendio terminara 4 segundos antes. [185] Reemplazar la válvula provocó un retraso en el próximo lanzamiento del Atlas V. [75] Sin embargo, el cliente (la Oficina Nacional de Reconocimiento ) calificó la misión como un éxito. [186] [187]
Un vuelo el 23 de marzo de 2016 sufrió una anomalía de bajo rendimiento en la primera etapa y se apagó 5 segundos antes. El Centaur procedió a impulsar la carga útil Orbital Cygnus, la más pesada en un Atlas hasta la fecha, a la órbita prevista utilizando sus reservas de combustible para compensar el déficit de la primera etapa. Esta quema más larga interrumpió una quema posterior de eliminación de Centauro. [188] Una investigación del incidente reveló que esta anomalía se debió a una falla en la válvula de suministro de relación de mezcla del motor principal, que restringió el flujo de combustible al motor. La investigación y el posterior examen de las válvulas en las próximas misiones provocaron un retraso en los siguientes lanzamientos. [189]
En 2014, consideraciones geopolíticas y políticas estadounidenses debido a la guerra de Rusia con Crimea llevaron a un esfuerzo para reemplazar el motor RD-180 suministrado por Rusia y utilizado en la primera etapa del propulsor del Atlas V. En junio de 2014 se emitieron contratos de estudio formales para varios proveedores estadounidenses de motores para cohetes. [190] Los resultados de esos estudios llevaron a la ULA a tomar la decisión de desarrollar el nuevo vehículo de lanzamiento Vulcan Centaur para reemplazar los existentes Atlas V y Delta IV . [191]
En septiembre de 2014, ULA anunció una asociación con Blue Origin para desarrollar el motor BE-4 LOX / metano para reemplazar el RD-180 en un nuevo propulsor de primera etapa . Como el núcleo del Atlas V está diseñado con combustible RP-1 y no puede adaptarse para utilizar un motor alimentado con metano, se está desarrollando una nueva primera etapa. Este propulsor tendrá el mismo diámetro de tanque de primera etapa que el Delta IV y estará propulsado por dos motores BE-4 de 2.400 kN (540.000 lb f ) de empuje. [190] [192] [193] El motor ya estaba en su tercer año de desarrollo por parte de Blue Origin, y ULA esperaba que la nueva etapa y el motor comenzaran a volar no antes de 2019.
Inicialmente se planeó que Vulcan usara la misma etapa superior Centaur que en Atlas V, y luego actualizar a ACES , sin embargo , ya no se busca ACES y en su lugar se usará Centaur V. [194] También utilizará un número variable de propulsores de cohetes sólidos opcionales, llamados GEM 63XL , derivados de los nuevos propulsores sólidos previstos para Atlas V. [24]
En 2017, el motor de cohete Aerojet AR1 estaba en desarrollo como plan de respaldo para Vulcan. [195]
El primer Vulcan se lanzó con éxito el 8 de enero de 2024. [196] [197]
Jubilación
En agosto de 2021, ULA anunció que ya no vendería lanzamientos en el Atlas V y que cumpliría con sus 29 contratos de lanzamiento existentes. [10] Hicieron una compra final de los motores RD-180 que necesitaban y el último de esos motores se entregó en abril de 2021. El último lanzamiento se producirá "en algún momento a mediados de la década de 2020". [10] En enero de 2024 [actualizar], doce misiones han volado desde el anuncio, [b] y quedan 17 lanzamientos.
galería de fotos
Etapa central de un Atlas V elevado a una posición vertical.
X-37B OTV-1 (Vehículo de prueba orbital) encerrado en su carenado de carga útil para su lanzamiento el 22 de abril de 2010.
Un Atlas V 541 se traslada a la plataforma de lanzamiento.
Atlas V 401 en la plataforma de lanzamiento
Encendido Atlas V
Un Atlas V 551 con la sonda New Horizons se lanza desde la plataforma de lanzamiento 41 en Cabo Cañaveral .
Ver también
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Atlas V.
^ Se pronuncia "Atlas cinco". "V" es el número romano 5.
^ la primera misión después del anuncio fue la misión 88. Consulte la tabla para los doce lanzamientos posteriores.
Referencias
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