Hvordan Space Launch System vil fungere

Den 14. september, 2011, NASA annoncerede planer om at konstruere og opsende den mest kraftfulde raket nogensinde for at matche dens magt mod Jordens tyngdekraft. I forskellige former, denne sprængning vil udgøre drivkraften bag det amerikanske rumprogram i overskuelig fremtid.

Stiger fra asken i det amerikanske rumfærgeprogram, som fløj sin sidste mission i juli 2011, og dens dødfødte efterfølger, konstellationsprogrammet, som blev aflyst i februar 2010, det Space Launch System ( SLS ) vil arve karakteristika for begge sine forgængere. Dens teknologiske afstamning strækker sig også længere ned i slægtstræet, til den tidligere sværvægtsmester, Saturn V -arbejdshesten, der lancerede amerikanerne på månen for mere end 40 år siden.

Planen lover et affyringsbil bestående af en del gennemprøvet raket-know-how og en del topmoderne teknologier og materialer. Et strejf af modularitet vil gøre det muligt for missionsplanlæggere at skræddersy individuelle SLS -bygninger til kravene fra forskellige missioner, som NASA siger vil variere fra mælkekørsler nær jorden til udforskning af Mars og videre.

Hvis du synes, det lyder som meget at spørge fra et enkelt system, du er ikke alene. SLS har fået mandat af kongressen til at tjene så mange mestre på så mange måder, det er et under, at det ikke er nødvendigt at synge, dans og lav store vafler til at starte. Denne overordentlig brede vision, kombineret med den underliggende politiske handling, der driver systemets design, har fået kritikere til at stille spørgsmålstegn ved, om SLS overhovedet kan lykkes.

I denne artikel, vi tager et kig under emhætten på denne nye tunge løfter. Vi vil også se på, hvorfor nogle anser SLS for at være mindre af en føniks og mere af en kalkun.

1. Under kølerhjelmen
2. Senatets lanceringssystem?
3. Det store spring ... baglæns?

Under kølerhjelmen

Målrettet mod en ubemandet testflyvning i 2017 rundt om månen, det første Space Launch System (SLS) vil stå 320 fod (97,5 meter) og veje ind på 5,5 millioner pund (2,5 millioner kilo). Tre rumfærgen hovedmotorer ( SSME'er ) og to solide raketforstærkere (SRB'er), begge arvet fra rumfærge -programmet, vil give de 8,4 millioner pund (3,8 millioner kilo) løftestød, der er nødvendige for at drive rakettens nederste etape, interstage og seks personers Orion Køretøj til flere formål ( MPCV ) ud i rummet. Forestil dig et rør højere end Frihedsgudinden, vejer hele 247 fuldt lastede 747'ere og sparker 13 hestekræfter ud, 400 lokomotiver, og du begynder at få billedet.

Ved udbygning, SLS vil tårne ​​yderligere 24 meter op og tippe vægten med yderligere 1 million pund (450, 000 kg). Det vil have to ekstra RS-25-motorer på det laveste trin, og en ny overstadie vil bære J-2X, en opdateret version af raketmotoren, der skubbede Apollos Saturn Vs ind i historien. Denne højere, beefier SLS vil prale af raketforstærkere, der kan brænde fast eller flydende brændstof. Alt i alt, disse løftere vil slippe 1 million ekstra pund (450, 000 kg) tryk, hvilket vil oversætte til 130 tons (286, 000 pund) lastløftekapacitet - næsten det dobbelte af den første SLS, der blev bygget, og 109 procent af løftekapaciteten på Saturn V. Hentning af al den ekstra last kræver noget ekstra bagagerum, så i stedet for en interstage, den sene model SLS vil være rummelig nok til at transportere ni skolebusser.

Af design, SLS vil gennemgå komponent- og udstyrsændringer i hele dets levetid. Delvis, dette er fordi det blev opfattet som en modulær, multifunktionelt håndværk, rekonfigurerbar i henhold til missionskrav, men det er også fordi kongressen pålægger NASA i første omgang at stole på shuttle -leverandører og inkorporere rester af rumfærge -komponenter, såsom genanvendelige SSME'er og SRB'er. Senere, de vil blive erstattet af engangsmotorer og en fem-trins booster-raket, der oprindeligt var designet til Constellation-programmet.

NASA planlægger at bruge de tidlige, mindre version af SLS til at færge gods og astronauter til kredsløb med lav jord, primært for at servicere den internationale rumstation. Senere konfigurationer understøtter muligvis missioner til rummet ud over Jordens kredsløb, herunder missioner til asteroidebæltet eller Mars.

Imponerende? Det kan du tro, men som vi vil se i det næste afsnit, når det kommer til politik og rumfartøjer på flere milliarder dollars, djævelen er i detaljerne.

Ligesom Apollo -programmets kommando- og servicemodul, Orion MPCV vil tjene som hjem, arbejdsområde og rumskib til dets besætning. Den 16,5 fod (5 meter) brede, 25 ton (22,7 ton) fartøj er større, mere alsidig og mere teknologisk avanceret end sin ærværdige forgænger, imidlertid, især med hensyn til computere, elektronik, livsstøtte, fremdrift og varmebeskyttelse. Dens besætningsmodul - den eneste komponent, der vender tilbage til Jorden - vil presse to til seks astronauter, med mad og udstyr, til 8,9 kubikmeter beboeligt volumen på 316 kubikfod. Det er en tredjedel mere albuerum end Apollos besætningsrum. Bag det, et servicemodul giver brændstof og kraft, montere instrumenter og opbevare luft, vand og last. En anden tilbagekaldelse til Apollo vil krone MPCV under lanceringen:Det er en lille lanceringsafbrydelsesraket (LAS) klar til at øge besætningsmodulet til sikkerhed i nødstilfælde. LAS beskytter også besætningsmodulet mod farlige atmosfæriske belastninger og varme.

Senatets lanceringssystem?

Nogen beskrev engang en kamel som en hest designet af udvalg. Space Launch System er en kamel designet af NASA efter specifikationer fastsat af kongressen, med ben fra Canoga Park, Californien .; manken fra Brigham City, Utah, Huntsville, Ala. Og Titusville, Fla .; og en pukkel og et hoved fra New Orleans.

Det tilføjer mange job for mange valgkredse, men giver det det bedst mulige rumfartøj?

Fra begyndelsen, SLS har været lige så meget en politisk fodbold som et redskab til stjernerne. Lige siden Obama -administrationen annoncerede i februar 2010, at konstellationsprogrammet blev aflyst og ikke ville blive udskiftet i fem år, uret har kørt i en scrimmage mellem Det Hvide Hus og Capitol Hill. Ultimativt, kongressens blitz viste sig at være for meget for administrationen, og den slog - først ved at acceptere at tage Orion -besætningskapslen ud af mølkugler, derefter ved at foreslå en Ares-inspireret knockoff til at tjene som liftkøretøj.

Presset sluttede heller ikke der. I stedet for blot at godkende agenturets mål og finansiering, medlemmer af kongressen gik videre, instruere NASA om, hvilken slags køretøj der skal designes og endda hvilke dele og leverandører, der skal bruges. I øvrigt, deres krav omfattede endda kontrakter og entreprenører, der skulle beholdes uden en budproces [kilde:Simberg, "3 spørgsmål"; Simberg, "NASA's Space"]. Senator Kay Bailey Hutchison, en republikaner i Texas og medlem af det amerikanske senats komité for handel, Videnskab og transport, og senator Bill Nelson, en floridemokrat og formand for handelsudvalgets videnskabs- og rumunderkomité, spillede indflydelsesrige roller i denne proces og i at presse NASA til hurtigt at overholde den. NASA Mission Control er placeret i Houston, Texas, og Florida er hjemsted for bureauets lanceringsfaciliteter.

I betragtning af augustkroppens tunge hånd i projektet, dens spottende kaldenavn, senatets lanceringssystem, var uundgåelig.

Nogle kritikere har karakteriseret det nye program som en jobopbevaringsplan klædt i en rumdragt. De peger på, hvordan senator Richard Shelby - rangerende medlem af NASA -bevillingsudvalget, hvis hjemland Alabama huser Marshall Space Flight Center-vendte hans opfordring til konkurrencedygtige bud på solide raketforstærkerkontrakter efter, at to Huntsville-baserede firmaer begyndte at arbejde på et konkurrencedygtigt SRB-design [kilde:Simberg, "3 spørgsmål"].

Forsvarere af Space Launch System har hævdet, at det er et solidt, alsidigt design; flere lunkne kommentatorer har udtrykt lettelse over, at Amerika holder hånden i rumspillet og lunken entusiasme for programmets brug af eksisterende personale og teknologier, som nogle hævder vil holde omkostningerne nede.

Som svar, kritikere påpeger, at det faktisk vil koste mere at beholde en gammel arbejdsstyrke med mange års anciennitet og påløbne fordele end at ansætte nye medarbejdere, med henvisning til en rapport fra konsulentbureauet Booz Allen Hamilton. Rapporten fandt også ud af, at NASAs nuværende budgetdata, mens den er tilstrækkelig til kortsigtet planlægning, vil dårligt forudsige projektets langsigtede finanspolitiske behov, støde på et program, som NASA forventes at bruge $ 18 milliarder i løbet af de næste seks år [kilde:Chang].

Som vi vil se i det næste afsnit, programmets mangel på en klart defineret mission eller tidslinje har kun lånt ammunition til den fusillade.

Det store spring ... baglæns?

Det er stadig for tidligt i spillet at forudsige den ultimative skæbne for Space Launch System (SLS), men det har ikke forhindret nogle kommentatorer og politikere i at spå undergang for programmet. De hævder, at SLS, ligesom konstellationen før den, vil lyse klart og kort, suger milliarder fra budgettet, før det kollapser under den akkumulerede masse af omkostningsoverskridelser, dårlig planlægning og voldsom politisk manøvrering.

Det primære argument for bekymring kredser om manglen på en solid plan. I øjeblikket, den tidlige SLS er beregnet til at foretage nærjordiske orbitale flyvninger. Senere missioner er vagt blevet beskrevet som målretning mod asteroider, Mars -missioner og udforskning af "dybt rum"; detaljer, imidlertid, forblive tegnet, og der er ikke fastsat eksplicitte planer for opfyldelse af disse forskellige missionsprofiler. Der er heller ikke en plan for, hvordan man forbinder dem i en logisk række forsknings- og udviklingstrin.

Kritikere har yderligere argumenteret for, at designspecifikationerne forbliver i en sådan tilstand, at de bringer missionens tidsplan i fare. Kravet om genbrug af shuttle -motorer og boostere, for eksempel, betyder, at de indledende SLS -missioner vil kræve transportmæssige forhold, strukturer, udstyr og designs til lancering, som kunne være i konflikt med de lanceringsbetingelser, der kræves til senere missioner, implementeret, efter at shuttle -programmet er opbrugt og erstattet af nyere designs.

Med andre ord, tidlige fremskridt i programmet kan være i den forkerte retning.

Så er der missionerne. Selvom nogle afholder sig fra at skulle bruge titusinder af dollars pr. Sæde til amerikanske astronauter for at "tage en tur med russerne" til Den Internationale Rumstation (ISS), især i lyset af de seneste lanceringsproblemer, SLS er måske ikke et bedre alternativ [kilde:Simberg, "3 spørgsmål"; Simberg, "NASA's Space"]. Kommercielle virksomheder, der udvikler orbitale håndværk i nærheden af ​​jorden, der er i stand til at servicere ISS, er godt i gang; NASA hjælper med at finansiere deres udvikling. Kritikere påpeger, at en gang aktiv, disse skibe vil køre flere gange om året, der henviser til, at SLS forventes lanceret en eller to gange årligt, hvis det. Ja, den 13. september, 2011, Rep. Dana Rohrabacher fra Californien pålagde NASA at vurdere en alternativ plan til SLS, en, der involverer parkering af et brændstofdepot i kredsløb for at understøtte kommercielle raketter.

Med missioner nær Jorden i limbo, der forlader SLS til at udføre missioner til asteroider eller Mars, begge udsigter med svag langsigtet politisk opbakning. Selv hvis vi antager, at programmet kan overleve de lange år og den politiske krangel, der er nødvendig for at bringe sådanne missioner til udførelse, spørgsmålet er stadig:Ville sådanne projekter have været bedre tjent med et mere fokuseret program - eller programmer?

Med for mange kokke, ustabil kongres- og administrationsstøtte, og ingen egentlige missioner i øjeblikket planlagt eller finansieret, kan NASA trække Space Launch System af? Hvis ikke, kan det amerikanske rumprogram modstå endnu en falsk start? Det vil tiden vise.

For nu, det er trøstende for rumentusiaster at vide, at kontinuiteten af ​​40 plus års astronautisk ingeniørkundskab ikke vil gå tabt, og at Amerika ikke helt har ophævet sin rolle i rummet.

Masser mere information

relaterede artikler

• Sådan fungerer asteroidbælter
• Sådan fungerer astronauter
• Sådan fungerer den internationale rumstation
• Sådan fungerer månen
• Hvordan vil landing på Mars fungere?

Flere store links

• NASA - Human Space Exploration
• NASA - Orion multi -purpose Crew Vehicle
• Space Launch System sjove fakta

Kilder

• Booz Allen Hamilton. "Uafhængig omkostningsvurdering af Space Launch System, Multi-Purpose Crew Vehicle, og 21st Century Ground Systems -programmer:Oversigt. "19. august, 2011. (23. september, 2011) http://www.nasa.gov/pdf/581582main_BAH_Executive_Summary.pdf
• CBS Nyheder. "Russian Rocket Ride:$ 63 millioner pr. Astronaut." 15. marts, 2011. (20. september, 2011) http://www.cbsnews.com/stories/2011/03/15/business/main20043308.shtml
• Chan, Bryan. "Panorama:Canoga Park -anlægget, hvor rumfærge -motorerne blev bygget." Los Angeles Times. 24. juni kl. 2011. (20. september, 2011) http://www.latimes.com/business/la-fi-space-shuttle-legacy-pano, 0, 4326960.htmlhistorie
• Chang, Kenneth. "NASA afslører nyt raketdesign." New York Times. 14. september kl. 2011. (22. september, 2011) http://www.nytimes.com/2011/09/15/science/space/15nasa.html?pagewanted=all
• NASA. "Apollo Operations Handbook." 15. oktober kl. 1969. (22. september, 2011) http://history.nasa.gov/alsj/alsj-CSMdocs.html
• NASA. "Konstellationsprogram:Amerikas rumfartøj til en ny generation af opdagelsesrejsende The Orion Crew Exploration Vehicle." (23. september, 2011) http://www.lpi.usra.edu/lunar/constellation/orion/factsheet.pdf
• NASA. "Førende design og teknik." (19. september, 2011) http://www.nasa.gov/exploration/systems/mpcv/design.html
• NASA. "NASA annoncerer design til nyt dybt rumforskningssystem." 14. september kl. 2011. (19. september, 2011) http://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/sls1.html
• NASA. "Orion -servicemodulet." 30. marts 2010. (23. september, 2011) http://microgravity.grc.nasa.gov/Orion/ServiceModule/
• NASA. "Foreløbig rapport om NASA's Space Launch System og multi-purpose Crew Vehicle i henhold til § 309 i NASA Authorization Act fra 2010 (P.L. 111-267)." Januar 2011. (22. september, 2011)
• NASA. "Oversigt over rumfærgen." NSTS 1988 Nyhedsreferencevejledning. 31. august kl. 2000. (21. september, 2011) http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/stsover.html
• NASA. "U.S. Space Launch System (SLS) sjove fakta." (20. september, 2011) http://www.nasa.gov/pdf/588413main_SLS_Fun_Facts.pdf
• Niemeyer, Kyle. "Den (nuværende) fremtid for menneskelig rumfart:Space Launch System." Ars Technica. 19. september, 2011 (20. september, 2011) http://arstechnica.com/science/news/2011/09/the-current-future-of-human-spaceflight-the-space-launch-system.ars
• Simberg, Rand. "3 spørgsmål om NASAs nye raketplan for tunge løft." Populær mekanik. 23. juni kl. 2011. (19. september, 2011) http://www.popularmechanics.com/science/space/rockets/3-questions-about-nasas-new-heavy-lift-rocket-plan
• Simberg, Rand. "NASA's Space Launch System afsløret:Analyse." 14. september kl. 2011. (19. september, 2011) http://www.popularmechanics.com/science/space/nasa/nasas-space-launch-system-unveiled-analysis-6432937
• Simberg, Rand. "Obamas kontroversielle afsløring af en ny NASA:analyse." Populær mekanik. 15. april kl. 2010. (19. september, 2011) http://www.popularmechanics.com/science/space/nasa/obamas-new-nasa-speech
• Amerikanske repræsentanter Gene Green, Al Green, John Culberson og Pete Olson. "En ny æra af rumforskning." Houston Chronicle (redigeret). (22. september, 2011) http://www.chron.com/opinion/outlook/article/A-new-era-of-space-exploration-2178515.php