HL -20 Personal Launch System - HL-20 Personnel Launch System

HL-20 Personal Launch System
HL20 mockup.jpeg
HL-20 Mock-Up
Operatør NASA
applikasjoner Mannskap med romfly
Spesifikasjoner
Start masse 10.884 kg (23.995 lb)
Regime Lav jord
Dimensjoner
Produksjon
Status avbrutt
Lanserte 0
Relatert romfartøy
Derivater HL-42 , Dream Chaser

Den HL-20 Personell Launch System er et NASA spaceplane konsept for mannskap bane oppdrag studert ved NASAs Langley Research Center rundt 1990. Det ble forutsett som en løfte kroppen re-entry kjøretøy som ligner på den sovjetiske BOR-4 spaceplane design. De uttalte målene var å oppnå lave driftskostnader, forbedret flysikkerhet og mulighet for landing på konvensjonelle rullebaner. Ingen flymaskinvare ble bygget.

PLS -konsept

Med økende nasjonal interesse for å få rutinemessig tilgang til verdensrommet, ble en rekke jord-til-bane transportsystemer studert på midten av 1980-tallet. Den ene, referert til som et Personal Launch System (PLS), kan bruke HL-20 og et brukbart oppskytingssystem for å gi besetningstilgang som kompletterer romfergen . En ingeniørforskningsmodell i full størrelse av HL-20 ble konstruert i 1990 av studentene og fakultetet ved North Carolina State University og North Carolina A & T University for å studere mannskaps sitteplasser, beboelighet, utstyrsoppsett og mannskapets inngang og utgang. Denne 9 fot (9 m) lange ingeniørforskningsmodellen ble brukt på Langley for å definere fullskala ekstern og intern definisjon av HL-20 for utnyttelsesstudier.

PLS -oppdraget var å transportere mennesker og små mengder last til og fra lav bane rundt jorden, dvs. et lite romtaxisystem. Selv om det aldri ble godkjent for utvikling, ble PLS -konseptet romfartøy designet som et supplement til romfergen og ble ansett som et tillegg til USAs lanseringskapasitet i bemanning av tre hovedårsaker:

  • Sikret bemanningstilgang til plass. I en tid med romstasjonsfrihet og påfølgende oppdrag fra Space Exploration Initiative, er det avgjørende at USA har et alternativt middel for å få mennesker og verdifull liten last til lav jordbane og tilbake, dersom romfergen ikke er tilgjengelig.
  • Forbedret mannskapssikkerhet. I motsetning til romfergen ville PLS ikke ha hovedfremdriftsmotorer eller stor nyttelast. Ved å fjerne store nyttelastkrav fra personelloppdrag, ville PLS være et lite, kompakt kjøretøy. Det er da mer mulig å designe en abort -evne til trygt å gjenopprette mannskapet under kritiske faser av oppskytingen og retur fra bane.
  • Rimelige kostnader. Som et lite kjøretøy designet med tilgjengelig teknologi, forventes PLS å ha en lav utviklingskostnad. Forenkling av delsystem og en flytilnærming til PLS bakke- og flyoperasjoner kan også redusere kostnadene ved drift av PLS sterkt.

To design som ble vurdert for PLS var forskjellige i sine aerodynamiske egenskaper og oppdragskapasiteter:

  • den Johnson Space Center tilnærming brukes en stump kjegleform (ligner på de ulike Moon-oppdrag retur kjøretøy), som omfatter en fallskjerm system for å komme til ro;
  • Langley Research Center foreslo et løfteorgan som kunne foreta en konvensjonell landingsbane ved retur fra bane.

Lifting-body utvikling

Voks modell

På forhånd og påvirket utformingen av romfergen ble flere løftekarskip , inkludert M2-F2 , M2-F3 , HL-10 og X-24 A og X-24B , fløyet av testpiloter fra 1966 til 1975. M2-F2 og HL-10 ble foreslått på 1960-tallet for å frakte 12 personer til en romstasjon etter oppskytning på en Saturn IB . HL-20 PLS-konseptet ble utviklet fra disse tidlige formene, og ble ytterligere påvirket av den russiske MiG-105 og spesielt BOR-4 . "HL" -betegnelsen står for horisontal lander, og "20" gjenspeiler Langleys langsiktige engasjement med løftekarskonseptet, som inkluderte Northrop HL-10.

Et romfartøy med løftekarosseri vil ha flere fordeler i forhold til andre former. Med høyere løfteegenskaper under flyging gjennom atmosfæren mens du kommer tilbake fra bane, kan romfartøyet nå mer landområde, og antallet tilgjengelige landingsmuligheter til bestemte steder vil bli økt. Retardasjonsbelastning under innreise vil være begrenset til omtrent 1,5 G. Dette er viktig når syke, skadde eller dekonditionerte romstasjonsbesetningsmedlemmer returneres til jorden. Landing med rullebane ville være mulig, noe som tillater enkel, presis gjenoppretting på mange steder rundt om i verden, inkludert lanseringsstedet Kennedy Space Center .

Forslag til oppdrag

Tilbake fra romstasjonen

Opprinnelig ville levering av passasjerer til romstasjonsfrihet ha vært hovedoppdraget til en PLS. For grunnlinjens romstasjonsoppgave, avhengig av design, vil besetningsstørrelsen være enten 8 eller 10 besetningsmedlemmer.

En typisk HL-20-misjonsoperasjon ville begynne ved Kennedy Space Center med HL-20 som ble behandlet horisontalt i et kjøretøybehandlingsanlegg, mens en brukbar oppskytningsbil blir behandlet vertikalt i et eget anlegg. Lanseringskjøretøyet og HL-20 ville bli parret ved oppskytingsplaten, og oppskytingssekvensen startet når romstasjonen passerer over oppskytingsstedet.

Etter oppskytningen ville HL-20 i utgangspunktet gå inn i en bane på 200 nautiske mil (200 km) for å jage etter romstasjonen og deretter overføre opp til romstasjonens banehøyde på 220 nautiske mil (410 km). Etter møte og forankring ved romstasjonsfrihet, ville mannskaper bli byttet ut, og HL-20 ville bremse for å komme tilbake til jorden .

HL-20 ville landet horisontalt på en rullebane som ligner på retur av romfergen . Total varighet for oppdraget kan være så lav som 72 timer.

Andre potensielle oppdrag definert for en PLS inkluderer orbital redning av strandede astronauter, prioriterte leverings- og observasjonsoppdrag og oppdrag for å utføre satellittservice. For disse andre oppdragene ville den grunnleggende HL-20-designen være uendret, men innvendige delsystemer og ordninger ville bli endret i henhold til mannskapets innkvartering, varighet og utstyr som kreves for det bestemte oppdraget.

Designfunksjoner

HL-20 Diagram.png

HL-20-konseptet til PLS kan tilpasses flere lanseringsbilkonsepter. Titan III var et eksisterende booster -system som kunne ha blitt brukt til lansering av ubemannede prototyper eller, med modifikasjon, som et mannskapssystem. Et fremtidig alternativ for lanseringssystem ville ha vært det nasjonale lanseringssystemet som ble studert av luftvåpenet og NASA på 1990 -tallet. Valg av et lanseringssystem for HL-20 PLS vil avhenge både av påkrevd dato for første PLS-operasjon og kostnadene ved boost-utvikling og lanseringer.

HL-20 PLS-konseptet var å utfylle romfergen med trygg, pålitelig mannskapstransport til den laveste prisen. Mannskapets sikkerhet var av største betydning med HL-20-designen som understreket mannskapets beskyttelse under avbrutte lanseringer og gjenoppretting av kjøretøy. Andre krav hadde fokusert på å minimere livssykluskostnadene til systemet ved å sikre enkle operasjoner, billig produksjon og høyt utnyttelsespotensial. Når man ikke inkluderte tidspunktet for oppdraget, var det forventet at behandlingstiden ville være 43 dager.

Med en total lengde på omtrent 8,8 m og et vingespenn på 7,2 m, ville HL-20 være et mye mindre fartøy enn romfergen Orbiter; den kan passe inn i nyttelastrummet til skyttelen med foldede vinger. Anslått tomvekt på HL-20 var 22 000 pund (10,0 t) sammenlignet med romfergen Orbiters tomvekt på 185 000 pund (84 t). Cockpiten, selv om den er mindre enn Shuttle, ville overstige den for dagens små bedrifter.

Fokus på enkelt vedlikehold vil redusere driftskostnadene til HL-20 PLS. Kjøretøyet ville være klargjort i en horisontal posisjon, og dets store utvendige tilgangspaneler gir enkel tilgang til delsystemer, noe som gjør det enkelt å vedlikeholde eller bytte ut. Valget og utformingen av disse delsystemene vil understreke enkelhet og redusere vedlikeholdskrav: for eksempel ville hydrauliske systemer bli erstattet av helelektriske kontroller. Dessuten, i motsetning til romfergen, ville HL-20 ikke ha en nyttelast eller hovedmotor fremdrift, og dens termiske beskyttelsessystem , mens det ligner på romferjens kombinasjon av fliser og ablative belegg, ville være langt raskere å inspisere og vedlikeholde pga. til HL-20s mye mindre størrelse. Disse designendringer og subsystem forenklinger, sammen med innføringen av vedlikehold av luftfartøyer filosofi, vil kunne redusere HL-20 Fremstilling arbeidstimer til mindre enn 10 prosent av den Space Shuttle Orbiter krav.

For å beskytte mannskapet under en avbrutt lansering, inneholder HL-20 PLS flere sikkerhetsfunksjoner. Interiøret med stige og lukeopplegg var designet for å tillate rask utkjøring av passasjerer og mannskap i nødstilfeller på oppskytingsplaten. For nødstilfeller der mannskapet må gå umiddelbart (oppskytningsbrann eller eksplosjon), ville HL-20, på en måte som ligner mye på Apollo-programraketter, være utstyrt med nødutgangsraketter for å skyve PLS vekk fra forsterkeren. Når de var i sikker avstand, ville tre nødskjermskjerm åpnes for å bremse kjøretøyets nedstigning i havet. Ved sprut ville oppblåsbare flyteinnretninger sikre at minst en av PLSs to luker er over vannet og tilgjengelig for utrykning av beredskap.

Kontraherte innsats

Langley -frivillige, iført flygedrakter og hjelmer, ble gjennomgått en rekke tester med håndverket plassert både vertikalt og horisontalt for å simulere oppskytnings- og landingsholdninger.
HL-20 ble bygget på Langley i oktober 1990 og er en fullskala ikke-flygende mockup. Det er for tiden lånt og vist på Wings Over the Rockies Air and Space Museum , Denver, Colorado .

I oktober 1989 begynte Rockwell International (Space Systems Division) en årelang kontraktsinnsats administrert av Langley Research Center for å utføre en grundig studie av PLS-design og drift med HL-20-konseptet som grunnlag for studien. Ved å bruke en samtidig ingeniørtilnærming tilveiebrakte Rockwell støttebare, effektive design- og driftstiltak til å definere en detaljert, kostnadseffektiv design sammen med en produksjonsplan og driftsvurdering. Et sentralt funn i denne studien var erkjennelsen av at selv om design og teknologiske faktorer kan redusere kostnadene ved et nytt romfartssystem, vil ytterligere betydelige besparelser bare være mulig hvis en ny operasjonsfilosofi ble vedtatt som behandlet PLS på en måte som ligner et operasjonelt passasjerfly i stedet for et forsknings- og utviklingsromkjøretøy.

I oktober 1991 begynte Lockheed Advanced Development Company en studie for å avgjøre om det er mulig å utvikle en prototype og operativsystem. Målet deres var å vurdere tekniske egenskaper, bestemme krav til flykvalifikasjon og utvikle kostnads- og tidsplanestimater.

En samarbeidsavtale mellom NASA, North Carolina State University og North Carolina A&T University førte til konstruksjonen av en fullskala modell av HL-20 PLS for videre forskning på menneskelige faktorer på dette konseptet. Studenter ved universitetene, med krav levert av Langley og veiledning fra universitetsinstruktører, designet forskningsmodellen i løpet av våren 1990 -semesteret med konstruksjon etter sommeren. Den resulterende modellen ble brukt til å evaluere menneskelige faktorer som mannskapets inngang og utreise, mannskapets volum og beboelsesordninger og krav til synlighet for mannskapet under dokking og landing.

Legacy

Den drøm chaser Sonden er basert på HL-20 løftelegemet utforming. Den ble utviklet av SpaceDev for konkurransen Commercial Orbital Transportation Services 2004 og ble utviklet av Sierra Nevada Corporation for Commercial Crew Development -programmet (CCDev). Den besatte Dream Chaser ble ikke valgt av NASA for den siste fasen av utviklingen av kommersielt mannskap (CCtCap). Lasten Dream Chaser ble imidlertid valgt av NASA for sitt Commercial Resupply Services 2 (CRS2) -program.

Orbital Sciences Corporation har også foreslått et HL-20-derivat for andre runde med CCDev-finansiering, romfartøyet Prometheus .

Begge kjøretøyene ble foreslått å lansere urettferdig på toppen av et Atlas V-oppskytningsbil av mennesker .

Se også

Referanser

Eksterne linker