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発火:エンジンとモーターがArtemisミッションを始動

2022-02-07 20:53:00 | 宇宙開発
SLSとオリオン宇宙船の液体ロケットエンジンと固体ロケットモーターの仕様
発火:エンジンとモーターがArtemisミッションを始動
地球上では、道路上の多くの車は、燃料をエネルギーに変換して運動を生み出すエンジンを動力源としています。ロケット科学はもう少し複雑ですが、同じ基本原理が月への旅に動力を与えるのに役立つエンジンとモーターに適用されます。今後のアルテミスミッションでは、スペースローンチシステム(SLS)ロケットとオリオン宇宙船にいくつかの異なるタイプのエンジンとモーターが装備されます。リフトオフからスプラッシュダウンまで、これらのエンジンとモーターは、アルテミス1号のミッションで、最初のSLSロケットとオリオン宇宙船を月を越えて、人間のために作られたどの宇宙船よりも遠くに送ります。月でのミッションは、 火星の人間による探査の準備をするための足がかりになります。
最初のアルテミスミッションでは、SLSロケットとオリオン宇宙船の間の合計55のエンジンとモーターが、オリオンを発射台から月の周りに推進し、地球に戻します。モーターは一般的に運動を発生させる装置として定義され、エンジンは可動部品を使用して運動を生成するモーターの一種と見なされます。ロケット科学では、これらの用語は通常、推進力を生成するために可動部品を使用しない固体燃料を備えたロケットモーターと、システムを通して液体燃料を導くためにポンプやバルブなどの可動部品を使用するエンジンを区別するために使用されます。固体ロケットモーターには、推力を操縦および誘導するための可動部品が含まれている場合があります。

RS25エンジン
ブロック1と呼ばれるSLSロケットの初期構成は、最初の3つのアルテミスミッションで使用され、自由の女神よりも高い98mの高さになります。重量は2608tで、打ち上げ時と上昇時に3.9kNの推力を発生し、4つのRS-25エンジンと2つの固体ロケットモーター(一般にブースターと呼ばれます)の出力を備えています。各ブースターには、固体推進剤に点火する点火モーターが装備されています。飛行の約2分後、ブースターはロケットから分離し、コアステージのRS-25エンジンはオリオンを軌道に乗せ続けます。次に、フェアリングが解放されてサービスモジュールが露出し、投棄モーターが発射されて打ち上げ中止システムが宇宙船から分離されます。この時点で、打ち上げ中止システムは不要になりました。
打ち上げから約8分後、RS-25エンジンが停止し、コアステージがオリオン座および暫定極低温推進ステージから分離します。(ICPS)。RS-25の小さい兄弟であるRL10エンジンがICPSを引き継ぎます。RL10エンジンは、1分未満で発射し、オリオンをより長い火傷の前に配置します。これにより、宇宙船は地球の重力から離れて月への正確な軌道を設定するのに十分な速さで加速します。RL10エンジンが燃焼を完了してオリオンを月に送ると、ICPSはオリオンから分離し、サービスモジュールは合計33のエンジンを使用して、オリオンが再飛行する時間になるまで、ミッション中に宇宙船を推進および配置します。 -地球の大気圏に入ります。サービスモジュールの推進システムは、宇宙船の操縦のために1秒未満で発火する可能性があります。または、特定の緊急事態では、メインエンジンが10分以上発火して、潜在的な中止シナリオを実行する可能性があります。
再突入の直前に、サービスモジュールはOrionから分離します。オリオンが太平洋に飛び散る準備をしているとき、乗組員モジュールの12の姿勢制御システムエンジンは、宇宙船が適切に方向付けられ、地球の大気圏に侵入するために熱シールドが下向きになり、降下中に安定することを保証します。

速い事実
以下は、アルテミスミッションを推進する各エンジンとモーターに関する基本的な事実です。ほとんどの人は通常、自動車の推進力のために自動車にガスを供給することを考えていますが、燃料は推進力の燃焼方程式の一部にすぎません。燃焼は、燃料が酸素と組み合わされて、車両を推進するためのエネルギーを生成するときに発生します。自動車では、大気中の酸素がガソリンや点火源と結合して燃焼機関を動かします。ロケット科学では、推進剤には燃料と酸素を放出する化学酸化剤の両方が含まれる場合があります。燃料と酸化剤が結合すると、化学反応によって発火し、急速に膨張する高温のガスが逃げ道を探し、ロケットや宇宙船を反対方向に動かします。
SLSロケット:打ち上げから月周回軌道まで

スペースローンチシステムの推進システム。
NorthropGrummanによって製造された2x固体ロケットブースター
場所: SLSロケットコアステージのいずれかの側
推進剤:固体燃料–ポリブタジエンアクリロニトリル(PBAN)、酸化剤–過塩素酸アンモニウム燃焼
時間:約2分
機能:ツインブースターを合わせると、リフトオフ時の総推力の75%以上を提供します。各ブースターは最大1.6kNの推力を発生し、コアステージから分離する前に毎秒6トンの固体推進剤を燃焼します。
追加情報:各ブースターは自由の女神よりも高く、17階建てで、重さは726tを超えます。ブースターの5つのセグメントのそれぞれで使用される固体推進剤は、鉛筆消しゴムの一貫性です。

›固体ロケットブースターのインフォグラフィック
›固体ロケットブースターのファクトシート

ノースロップグラマンによって構築された2xブースターイグニッションモーター
位置:各ブースターの5つの固体推進剤セグメントのスタックの最上部
推進剤:固体燃料–ポリブタジエンアクリロニトリル(PBAN)、酸化剤–過塩素酸アンモニウム燃焼
時間: 1秒未満
機能:これらのモーターは、各固体ロケットの固体推進剤に点火しますリフトオフ時のブースター。

AerojetRocketdyneによって構築された4xRS-25エンジン
場所: SLSロケットのコアステージの下部
推進剤:液体燃料-液体水素、酸化剤-液体酸素燃焼
時間:約8分
機能: 4つのエンジンのセットを合わせると、4kN以上の推力が発生します。地球の重力の引力を克服するために登ります。エンジンは、コアステージがICPSとOrionから分離する前に、毎分341kl以上の液体水素と液体酸素を燃焼します。
追加情報: 4つのエンジン最初のアルテミスミッションでは、以前はスペースシャトルで飛行し、21回のシャトル飛行の成功に貢献しました。エンジンが更新され、SLSのパフォーマンス要件を満たすためにより多くの推力が提供されます。RS-25の高圧燃料ターボポンプの4分の1のサイズのタービンブレードは、コルベットエンジンよりも多くの馬力を生成します。

RS-25エンジンとは何ですか?インフォグラフィック
RS-25コアステージエンジンのファクトシート

AerojetRocketdyneによって構築された1xRL10エンジン
場所: ICPSの下部
推進剤:液体燃料-液体水素、酸化剤-液体酸素燃焼
時間: 1分未満から約20分までの範囲
機能:暫定極低温推進段階(ICPS)の単一のRL10エンジンは2つを実行しますやけど。最初の燃焼は、コアステージの分離後にオリオン宇宙船を持ち上げて、船を地球の周りの安定した軌道に置きます。2回目の燃焼では、110kNの推力が発生し、オリオン宇宙船が地球の軌道から外れて、月への正確な軌道に設定されます。RL10は、宇宙船から分離する前に、オリオンを4,813kmブーストします。
追加情報:SLSの将来の構成では、NASAがハードウェアや消耗品、またはその他の大型貨物ミッションとともにOrionを送信できるようにする、強力な探査上段に合計4つのRL10エンジンを使用します。

Exploration Upper Stageとは何ですか?インフォグラフィック

オリオン:月の周りと地球に戻る

オリオン宇宙船の推進システム
AerojetRocketdyneによって構築された1x Launch Abort System(LAS)Jettisonモーター
場所:打ち上げ脱出システムタワーの打ち上げモーターと姿勢制御モーターの間
推進剤:固体燃料–ヒドロキシル末端ポリブタジエン(HTPB)、酸化剤–過塩素酸アンモニウム燃焼
持続時間:約1.5秒
機能:通常の打ち上げシーケンス中にモーターが始動します打ち上げ中止システムが不要になったとき、または中止後にOrionがパラシュートを展開して海に安全に飛散できるようにするために、打ち上げ中止システムをOrionから分離します。万が一、打ち上げまたは上昇中に緊急事態が発生した場合、投棄モーターは約177.9kNの推力を提供して、打ち切り時にLASを乗組員モジュールから分離します。
追加情報:投棄モーターすべてのミッション中に発砲する打ち上げ中止システムの唯一のモーターです。アボートモーターと姿勢制御モーターは、アルテミス1号のミッションではアクティブになりません。

打ち上げシステムのファクトシート

AerojetRocketdyneによって構築された1x軌道マヌーバシステムエンジン(OMS-E)
場所:サービスモジュールの下部
推進剤:液体燃料–モノメチルヒドラジン(MMH)、酸化剤–窒素酸化物(MON)燃焼
時間: 1分未満から16分以上の範囲
機能:これは、オリオンが月の周りを移動するときに、オリオンの主要な宇宙空間での操縦に主要な推進力を提供するヨーロッパのサービスモジュール。エンジンは26.7kNの推力を提供し、宇宙船を操縦するために装備されています。また、中絶の場合には、オリオンを安全に地球に戻すために使用することもできます。
追加情報:最初のミッションのメインエンジンは、以前に宇宙を飛行したことのある、再利用されたスペースシャトル軌道制御システムエンジンです。アルテミス1号で飛行したエンジンは、1984年10月のSTS-41Gで始まり、2002年10月のSTS-112で終わる、19回のスペースシャトル飛行で飛行しました。

AerojetRocketdyneによって構築された8xR-4D-11補助エンジン
場所: 2つの
推進剤の4つのセットのサービスモジュールの下部:液体燃料–モノメチルヒドラジン(MMH)、酸化剤–窒素酸化物(MON)燃焼
時間: 1分未満から最大45分の範囲
機能:これら軌道修正を提供し、メインエンジンのバックアップとして、サービスモジュールの下部に固定されています。それぞれが約445Nの推力を提供します。補助エンジンは、パルスをオン/オフすることにより、燃焼中にステアリングを提供できます。

ArianeGroupによって構築された24x反応制御システムエンジン
場所: 4つの
推進剤の6セットのサービスモジュールの側面:液体燃料–モノメチルヒドラジン(MMH)、酸化剤–窒素酸化物(MON)燃焼
時間:ミリ秒から1時間までの範囲
機能:これらのエンジンは固定されています宇宙船をさまざまな方向に動かしたり、任意の位置に回転させたりするために、必要に応じて個別に発射することができます。各エンジンは約222Nの推力を提供します。

AerojetRocketdyneによって構築された12xMR-104G反応制御システムエンジン
場所: 2つの
推進剤の6セットのオリオンのバックシェル:液体燃料–ヒドラジン燃焼
時間: 1秒未満から50秒までの範囲
機能:反応制御システムは、サービスモジュールから分離した後、オリオンの乗組員モジュールを誘導します地球の大気圏に再び入り、海に飛び散る準備として。各エンジンで711Nの推力が可能なこのシステムは、宇宙船が再突入できるように適切に方向付けられ、熱シールドが前方を向いており、パラシュートの下での降下中に安定していることを保証します。
追加情報:これらは、燃料が別個の酸化剤なしで触媒材料を通過するときに分解するときに高温ガスと推力を生成する単元推進薬エンジンです。

その他のオリオンモーター
打ち上げ中止システムには、SLSとOrionの無人宇宙船の初飛行ではアクティブにならない2つの追加モーターが含まれています。2019年7月の打ち上げ中止システムのAscentAbort-2テストは、 ArtemisIIの乗組員との最初の飛行のためにこの機能を準備しました。

1 x Launch Abort System Abort Motor、NorthropGrummanによって構築されました
場所:発射中止システムタワー、乗組員モジュールと投棄モーターの間
推進剤:固体燃料–ヒドロキシル末端ポリブタジエン(HTPB)、酸化剤–過塩素酸アンモニウム燃焼
時間:約3秒
機能:緊急事態が発生した場合発射台または上昇中に、アボートモーターが発火し、約1779kNの推力が発生して、乗組員のカプセルを危険からすばやく引き離します。

NorthropGrummanによって構築された1x打ち上げ中止システム姿勢制御モーター
場所:打ち上げ中止システムタワーの最上部
推進剤:固体燃料–カルボキシル末端ポリブタジエン(CTPB)、酸化剤–過塩素酸アンモニウム燃焼
持続時間:約30秒
機能:中止モーターが緊急時にオリオンをロケットから引き離すときパッド上または打ち上げ時に、LAS姿勢制御モーターが発火し、必要に応じて可変推力を提供して、乗組員のカプセルを安定させ、任意の方向に操縦して、LASが投棄される前に、パラシュートの展開とスプラッシュダウンの準備をします。モーターは、どの方向にも最大31kNの操舵力を発揮できます。
追加情報:姿勢制御モーターは、直径3フィートのモーターの外側に等間隔に配置された8つのバルブを備えた固体推進剤ガスジェネレーターで構成されています。

ミッション中にロケットや宇宙船を推進するシステム全体の一部ではありませんが、他のいくつかの特別に設計されたモーター、スラスター、スプリング、花火のボルトは、コアステージの分離など、ミッションのさまざまなフェーズを通じてハードウェアを分離する役割を果たします、ブースター、フェアリング、サービスモジュール、またはパラシュートカバーが不要になった場合。複雑なシステム全体のすべての要素が正確なタイミングの振り付けで連携して、最初のアルテミスミッションを開始します。

NASAはアルテミスとともに、火星への有人火星ミッションに備えて、月面に最初の女性と最初の有色人種を着陸させ、月での長期探査を確立します。SLSとNASAのオリオン宇宙船は、人間の着陸システムと月の周りの軌道にあるゲートウェイとともに、深宇宙探査のためのNASAの基盤です。

最終更新日:2022年2月4日
タグ: アルテミスアルテミス1号月から火星  スペースローンチシステム オリオン宇宙船


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