불칸센타우르
Vulcan Centaur![]() | |
![]() 첫 비행을 앞두고 VC2S 구성의 Vulcan Centaur | |
기능. | 발사 차량, 부분 재사용 계획 |
---|---|
제조자 | 유나이티드 론치 얼라이언스 |
원산지 | 미국 |
출시당 비용 | 거의. 미화 1억~2억[1][2] 달러 |
크기 | |
높이 | 61.6 m (202 ft)[3] |
지름 | 5.4 m (18 ft)[4] |
덩어리 | 546,700kg(1,205,300lb) |
스테이지 | 부스터 0, 2, 4 또는 6개가 있는 2개 |
용량 | |
지구 저궤도(28.7°)까지 페이로드 | |
덩어리 | 27,200kg(60,000lb)[5] |
페이로드에서 정지 이동 궤도까지 (27.0°) | |
덩어리 | 15,300kg(33,700lb),[5] |
탑재체에서 정지 궤도까지 | |
덩어리 | 7,000kg(15,000lb)[5] |
페이로드 대 트랜스-달 주입 | |
덩어리 | 12,100kg(26,700lb)[5] |
출시이력 | |
상황 | 작동중 |
발사장 | |
총 발사수 | 1 |
성공(들) | 1[7] |
첫 비행 | 2024년 1월 8일 오전 2시 18분 (UTC 7시 18분)[8] |
부스터 | |
아니요 부스터. | 0, 2, 4, or 6[9] |
전원 공급자 | GEM-63XL[10] |
최대 추력 | 2,201.7 kN (495,000 lbf) |
추진제 | HTPB, Al / AP |
1단계 | |
지름 | 5.4 m (18 ft) |
전원 공급자 | 2XBE-4 |
최대 추력 | 4,900 kN (1,100,000 lbf) |
추진제 | CH4 / LOX |
2단계 – 센타우루스 V | |
지름 | 5.4 m (18 ft) |
전원 공급자 | 2XRL-10[11] |
최대 추력 | 212kN(48,000lbf)[12] |
특정 임펄스 | 453.8 s (4.450 km/s)[12] |
추진제 | LH2 / LOX |
벌컨 센타우르는 ULA(United Launch Alliance)가 개발한 2단 투 궤도의 헤비 리프트 발사체입니다. 이는 주로 미국 우주군과 미국 정보 기관이 국가 안보 위성 발사에 사용할 미국 정부의 국가 안보 우주 발사(NSSL) 프로그램의 발사 수요를 충족시키기 위해 고안되었습니다. ULA의 기존 헤비리프트 발사 시스템(아틀라스 V와 델타 IV 헤비)을 모두 은퇴로 대체할 예정입니다. Vulcan Centaur는 Kuiper Systems로부터 38번의 발사에 대한 주문을 포함하여 상업적인 발사에도 사용될 것입니다.
벌컨 로켓의 개발은 2014년에 시작되었는데, 이는 주로 스페이스X와의 경쟁 증가와 아틀라스 V에 사용된 러시아 RD-180을 단계적으로 폐지하려는 열망에 대응한 것입니다. 당초 2020년 첫 비행이 예정되어 있던 이 프로그램은 BE-4 엔진 개발과 새로운 센타우루스 상부 단계의 문제로 인해 3년 이상 지연되었습니다.[13] 불칸 센타우르는 2024년 1월 8일 NASA의 상업용 달 탑재 서비스(CLPS) 프로그램의 첫 번째 임무인 아스트로보틱 테크놀로지의 페레그린 달 착륙선을 성공적으로 운반하며 처음으로 발사되었습니다.[14]
묘사
벌컨은 2006년 록히드마틴과 보잉의 발사체 사업 합병으로 ULA가 결성된 이후 ULA의 첫 번째 새로운 발사체 디자인입니다. 그것은 미국 공군의 EELV 프로그램의 Atlas V와 Delta IV 로켓을 위해 개발된 기술을 적응시키고 진화시킵니다. 1단 추진제 탱크에는 델타 IV의 액체 수소와 액체 산소가 아닌 액체 메탄과 액체 산소 추진제가 들어 있습니다.[15]
벌칸의 상위 무대는 센타우루스 III의 업그레이드된 변종인 센타우루스 V입니다.[16][17] Centaur III 변종은 Atlas V에서 2023년까지 사용되었습니다. 이전 계획에서는 Centaur V가 통합 차량 유체 기술로 업그레이드되어 ACES(Advanced Cryogenic Evolved Stage)가 될 것을 요구했지만, 이후 이는 취소되었습니다.[18] 한때 ULA는 보잉 CST-100 스타라이너나 시에라 네바다 드림 체이서 우주 비행기의 미래 버전과 같은 승무원 우주선의 발사를 허용하기 위해 벌컨에 대한 인간 등급 인증을 추진할 계획이었습니다.[3][18][19][needs update]
벌컨 부스터의 외경은 5.4m(18피트)로 두 개의 Blue Origin BE-4 엔진과 액체 메탄 연료를 지원합니다.[20] 2018년 9월, Aerojet Rocketdyne AR1과의 경쟁 끝에 벌컨의 첫 번째 스테이지에 동력을 공급하기 위해 BE-4가 선택되었습니다.[21]
최대 6대의 GEM-63XL 고체 로켓 부스터(SRB)를 쌍으로 1단에 부착할 수 있어 1부 비행 동안 추가 추력을 제공하고 6대의 SRB 벌칸 센타우르가 가장 성능이 뛰어난 아틀라스 V 551보다 더 높은 질량 탑재체를 발사할 수 있습니다.[9][22][23][24]
버전 및 구성
Vulcan Centaur는 각 구성에 대해 4자로 지정되며, 첫 번째 문자는 차량의 첫 번째 단계를 나타냅니다. Vulcan은 문자 "V"로 지정됩니다. 두 번째 문자는 상단 단계를 보여줍니다. 센타우루스는 "C"로 지정됩니다. 세 번째 문자는 벌컨에 연결된 SRB의 수를 나타냅니다. "0", "2", "4" 또는 "6". 마지막 문자는 "S"(표준; 15.5m(51ft) 또는 "L"(길이; 21.3m(70ft))[25]로 표시되는 페이로드-페어 길이 구성을 나타냅니다. 예를 들어, "VC6L"은 Vulcan의 첫 번째 단계, Centaur의 상위 단계, 6개의 SRB 및 긴 구성의 페어를 나타냅니다.[25] 가장 강력한 Vulcan Centaur에는 노즐 확장 기능이 있는 RL10CX 엔진과 6개의 SRB가 있는 Vulcan 1단, Centaur 상부 무대가 설치됩니다.[26]
성능
벌컨 센타우르의 탑재 용량은 다음과 같습니다.[5]
- 런치시스템상태
버전 | SRBs | 페이로드 질량 대상... | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
레오 | ISS | 북극의 | MEO | GEO | GTO | TLI | ||
벌컨 센타우르 VC0 | 0 | 10,800kg(23,800lb) | 9,200kg(20,300lb) | 8,500kg(18,700lb) | — | — | 3,500kg(7,700lb) | 2,300kg(5,100lb) |
벌컨 센타우르 VC2 | 2 | 19,000kg(42,000lb) | 16,300kg(35,900lb) | 15,200kg(33,500lb) | 3,900kg(8,600lb) | 2,600kg(5,700lb) | 8,400kg(18,500lb) | 6,300kg(13,900lb) |
벌컨 센타우르 VC4 | 4 | 24,600kg(54,200lb) | 21,600kg(47,600lb) | 20,000kg(44,000lb) | 6,200kg(13,700lb) | 4,900kg(10,800lb) | 11,700kg(25,800lb) | 9,200kg(20,300lb) |
벌컨 센타우르 VC6 | 6 | 27,200kg(60,000lb) | 25,800kg(56,900lb) | 23,900kg(52,700lb) | 8,100kg(17,900lb) | 6,500kg(14,300lb) | 14,500kg(32,000lb) | 11,500kg(25,400lb) |
벌컨 업그레이드 | 6 | 27,200kg(60,000lb) | 26,900kg(59,300lb) | 24,900kg(54,900lb) | 8,600kg(19,000lb) | 7,000kg(15,000lb) | 15,300kg(33,700lb) | 12,100kg(26,700lb) |
지구 저궤도 탑재체(LEO)는 28.7° 경사에서 200km(120 mi) 원궤도, 국제우주정거장 탑재체는 51.6° 경사에서 407km(253 mi) 원궤도, 극지 LEO 탑재체는 90° 경사에서 200km(120 mi) 원궤도입니다. 이러한 기능은 NSSL 요구사항을 충족하고 향후 성장 가능성을 확보하기 위한 필요성에 의해 주도됩니다.[5][27]
6개의 고체 로켓 부스터가 달린 단일 코어 벌컨 센타우어는 지구의 낮은 궤도에 27,200 킬로그램을 넣을 수 있는데, 이것은 3코어 델타 IV 헤비의 거의 같은 양입니다.[28]
역사
배경
ULA는 2006년 회사가 설립된 이후 10년 동안 여러 가지 발사 차량 개념을 고려했습니다. 이전 회사에서 물려받은 발사 차량의 아틀라스와[29] 델타[30] 계열을 기반으로 한 파생 차량에 대한 다양한 개념이 제안되었지만, 궁극적으로 개발된 것은 없습니다.[citation needed]
2014년 초, 지정학적 및 미국의 정치적 고려로 인해 ULA는 Atlas V의 1단 부스터에 사용되는 러시아 공급 RD-180 엔진의 교체 가능성을 고려했습니다. 2014년 2월 러시아 연방의 크림 반도 합병과 같은 사건들은 중요한 국가 안보 우주선을 발사하기 위해 외국 하드웨어에 의존하는 것은 바람직하지 않을 수 있다는 것에 초점을 맞췄습니다. ULA는 2014년 6월 미국의 여러 로켓 엔진 공급업체에 정식 연구 계약을 체결했습니다.[31] 또한 ULA는 미국의 핵심 국가 안보 시장인 미국의 군사 발사에 영향을 미치는 것으로 간주되는 스페이스X와의 경쟁에 직면해 있었고, 2014년 7월까지 미국 의회는 RD-180 엔진의 향후 사용을 법적으로 금지할지 여부를 논의하고 있었습니다.[32][33]
2014년 9월, ULA는 새로운 1단 부스터에서 RD-180을 대체할 BE-4 액체 산소(LOX) 및 액체 메탄(CH4) 엔진을 개발하기 위해 Blue Origin과 파트너십을 체결했다고 발표했습니다. 이 엔진은 이미 블루 오리진이 개발한 지 3년째로, ULA는 새로운 단계와 엔진이 이르면 2019년부터 비행을 시작할 것으로 예상한다고 밝혔습니다.[34] 2,400 킬로톤 (550,000 lbf) 추력 BE-4 엔진 중 2개는 새로운 발사체 부스터에 사용될 예정이었습니다.[31][35][34] 한 달 후, ULA는 비용 절감을 목표로 회사 프로세스와 인력을 재구조화했습니다. 이 회사는 아틀라스 V의 후속 제품이 기존의 아틀라스 V와 델타 IV를 혼합하여 아틀라스 V 로켓의 가격을 절반으로 낮추는 것을 목표로 할 것이라고 말했습니다.[36]
알리다
2015년 ULA는 벌컨 로켓을 발표하면서 기존 차량을 점진적으로 교체할 것을 제안했습니다.[15] 벌컨 배치는 델타 IV의 동체 직경과 생산 공정을 기반으로 한 새로운 1단계로 시작될 것으로 예상되었으며, 처음에는 BE-4 엔진 2개 또는 AR1을 대안으로 사용할 것으로 예상되었습니다. 두 번째 단계는 아틀라스 V에서 이미 사용되고 있는 기존의 켄타우로스 III입니다. 나중에 업그레이드된 ACES(Advanced Cryogenic Evolved Stage)는 벌컨의 첫 비행 후 몇 년 후에 도입될 계획이었습니다.[15] ULA는 또한 벌컨 부스터 엔진, 스러스트 구조 및 1단 항공전자의 재사용을 위한 설계 개념을 공개했는데, 이는 부스터 엔진 차단 후 추진제 탱크에서 모듈로 분리될 수 있습니다. 모듈은 팽창식 열 차단막 뒤 대기권으로 재진입할 수 있습니다.[37]
자금지원
ULA 이사회는 처음 몇 년 동안 Vulcan Centaur 개발에 대한 분기별 자금 지원 약속을 했습니다.[38] 2018년[update] 10월 현재, 미국 정부는 ULA와의 국가 안보 우주 발사 계약이 체결될 때까지 향후 자금 지원을 위해 약 12억 달러를 벌컨 센타우르 개발을 위한 공공-민간 파트너십을 체결했습니다.[39]
2016년 3월까지 미 공군은 벌컨 개발을 위해 최대 2억 2백만 달러의 자금을 투입했습니다. ULA는 아직 총 개발 비용을 추정하지 않았지만, CEO Tory Bruno는 "신형 로켓은 일반적으로 20억 달러의 비용이 들며, 여기에는 주요 엔진에 10억 달러가 포함됩니다"[38]라고 언급했습니다.2018년 3월, 토리 브루노는 벌컨-센타우르가 그 때까지 "75%의 민간 자금"을 지원받았다고 말했습니다.[quantify][40] 2018년 10월, 제안 및 기술 평가 요청에 따라 ULA는 국가 안보 우주 발사 프로그램의 일환으로 Vulcan 발사 시스템 시제품을 개발하기 위해 미화 9억 6,700만 달러를 수여받았습니다.[39]
개발, 생산, 테스트
2015년 9월, BE-4 로켓 엔진 생산을 확대하여 시험용 생산 능력을 증대할 것이라고 발표했습니다.[41] 다음 해 1월, ULA는 Vulcan 1단계의 두 가지 버전을 설계하고 있었습니다. BE-4 버전은 저밀도 메탄 연료 사용을 지원하기 위해 직경이 5.4m(18ft)입니다.[20] 2017년 말, 상층부는 더 크고 무거운 센타우르 V로 변경되었고, 발사체는 불칸 센타우르로 이름이 변경되었습니다.[40] 2018년 5월 ULA는 Aerojet Rocketdyne의 RL10 엔진을 Vulcan Centaur 상부 스테이지에 선택했다고 발표했습니다.[42] 그해 9월 ULA는 벌컨의 부스터를 위한 블루 오리진 BE-4 엔진의 선택을 발표했습니다.[43][44] 지난 10월 USAF는 새로운 요구사항을 담은 NSSL 발사 서비스 계약을 발표해 벌컨의 초기 발사를 2020년으로 앞당겨 2021년 4월로 연기했습니다.[45][46][47]
2019년 8월, 벌컨의 모바일 런처 플랫폼(MLP)의 부품은 플로리다 케이프 커내버럴의 SLC-40과 SLC-41 근처의 우주 비행 처리 운영 센터(SPOC)로 운송되었습니다[48]. MLP는 8개 구간에서 제작되었으며 높이가 183피트(56m)인 레일 대차에서 시속 3마일(4.8km)로 이동합니다.[49] 2021년 2월 ULA는 첫 번째 완성된 벌컨 코어 부스터를 플로리다로 운송하여 벌컨의 첫 번째 출시를 앞두고 패스파인더 테스트를 수행했습니다.[50] 테스트는 그 해 내내 패스파인더 부스터로 계속 진행되었습니다.[51][52]
2019년 불칸 센타우르의 첫 비행은 아스트로보틱 테크놀로지의 페레그린 달 착륙선의 발사로 발표되었습니다.[53] ULA는 2021년 초 목표 발사일을 선언했습니다.[54][35] 2020년 12월, 기술적인 문제로 인해 BE-4 주 엔진의 지연으로 인한 일정 영향으로 발사가 2022년으로 연기되었습니다.[55][56] 2021년 6월, 아스트로보틱은 페레그린이 코로나19 범유행으로 인해 제때 준비되지 않을 것이라고 보고하여 임무와 벌컨 센타우루스의 첫 발사를 지연시켰고, 페레그린의 추가 지연으로 인해 벌컨의 발사가 2023년으로 연기되었습니다.[57][58][59] 2023년 3월에 Centaur V 테스트 단계가 테스트 시퀀스 중에 실패했습니다. ULA는 이 문제를 해결하기 위해 무대 구조를 변경했으며, 이를 위해 새로운 센타우어가 벌컨 센타우어의 처녀 비행을 준비해야 했습니다.[60]
인증비행

2019년 8월 19일, 아스트로보틱 테크놀로지는 2021년으로 예정된 첫 번째 벌컨 인증 비행인 Certification-1에 페레그린 착륙선을 발사하기 위해 ULA를 선택했다고 발표했습니다.[61][62] 2024년 1월 8일, 벌컨은 처음으로 발사되어 궤도상의 페레그린 착륙선을 달에 성공적으로 전달했습니다. 두 개의 고체 로켓 부스터와 표준 길이의 페어가 있는 VC2S 구성을 사용했습니다. 4분간의 달 횡단 사출 연소 후 페이로드 분리 후, 센타우루스 상부 무대는 비행 1시간 18분 만에 세 번째 발사 후 태양 중심 궤도로 보내져 정지 궤도로 직접 페이로드를 보내는 데 필요한 장시간 임무에서 어떻게 행동하는지 테스트했습니다.[14][63] 페레그린 착륙선이 분리 직후 추진 시스템에 장애가 생겨 달 착륙이 불가능했지만, 아스트로보틱은 벌컨 센타우르 로켓이 문제없이 작동했으며 우주선의 실패가 발사로 인한 것이라는 증거는 없다고 지적했습니다.[64]
2019년 8월 14일, ULA는 두 번째 벌컨 인증 비행이 SNC Demo-1이 될 것이라고 발표하면서 상업 대회에서 우승했습니다. 4-SRB VC4 구성을 사용합니다.[65] SNC Demo-1은 빠르면 2024년 4월에 출시될 예정입니다.[66]
벌컨 센타우르의 두 번째 인증 임무가 끝나면, 이 로켓은 미국의 군사 임무에 사용할 수 있는 자격을 얻게 될 것입니다.[67] 벌컨은 2022년부터 2027년까지 ULA가 수여한 국가안보우주발사체 탑재량의 60%를 발사할 예정입니다.[68] 2022년 말 우주군의 USSF-51 발사는 최초의 국가 안보 기밀 임무였지만, 2021년 5월 우주선은 아틀라스 V로 재배정되어 "불칸 센타우르 비반복 설계 검증과 관련된 일정 위험을 완화"했습니다.[69] 비슷한 이유로 카이퍼 시스템의 원형 비행은 아틀라스 V 로켓으로 옮겨졌습니다.[70]
업그레이드 가능성
2015년 공식 발표 이후 ULA는 벌컨 발사 차량의 성능을 확장할 수 있는 여러 기술에 대해 언급했습니다. 여기에는 가장 비싼 부품을 재사용할 수 있는 1단계의 개선과 지구 궤도 시스태양 우주에서 수개월 동안 작동할 수 있는 장기 임무 기간을 늘리기 위한 2단계의 개선이 포함됩니다.[71]
장기내구성상단
액체 산소(LOX)와 액체 수소(LH2)로 연료를 공급하고 엔진 유형이 아직 선택되지 않은 최대 4개의 로켓 엔진으로 구동되는 ACES 상부 무대는 2015년 발표 당시 벌컨의 상부 무대로 개념적으로 업그레이드된 것입니다. 이 단계는 이후에 통합 차량 유체 기술을 포함하도록 업그레이드할 수 있습니다. 이 기술을 통해 상위 단계는 몇 시간이 아닌 몇 주의 궤도 수명이 훨씬 길어질 수 있습니다. 2020년 9월 ULA가 ACES 개발을 계속하지 않고 벌컨 2단계가 센타우루스 V 상부 단계가 될 것이라고 발표하면서 ACES 상부 단계는 결국 취소되었습니다[15][72].[18][71] Centaur V는 Atlas V가 사용하는 상위 스테이지를 기반으로 하지만 더 크고 강력합니다. ULA의 고위 임원은 Centaur V 디자인도 ACES의 영향을 많이 받았다고 말했습니다.[73][28]
그러나 ULA는 2021년에 우주 예인선으로 작동하는 것과 같은 작업을 수행하도록 함으로써 상위 단계에 더 많은 가치를 더하기 위해 노력하고 있다고 말했습니다. CEO Tory Bruno는 ULA가 현재 사용 중인 사람들의 수백 배에 달하는 내구성을 가지고 상위 단계에서 작업하고 있다고 말합니다.[73]
SMART 재사용
SMART(Sensible Modular Autonomous Return Technology)라고 불리는 주요 엔진 재사용 방법은 Vulcan Centaur에서 제안된 업그레이드입니다. 개념에서, 부스터 엔진 차단 후 부스터 엔진, 항공전자 및 스러스트 구조는 추진제 탱크들로부터 모듈로서 분리됩니다. 그러면 엔진 모듈이 팽창식 열 차단막에 의해 보호되는 대기를 통과합니다. 낙하산 전개 후 엔진 섹션이 아래로 튀어 열 차단막을 뗏목으로 사용합니다.[74] ULA는 이 기술로 1단 추진 비용을 90%, 전체 1단 추진 비용의 65%까지 줄일 수 있을 것으로 추정했습니다.[37][74] SMART 재사용은 초기에는 개발 자금이 지원되지 않았지만,[71] 2021년부터 프로젝트 카이퍼 메가콘스텔레이션을 시작하는 데 필요한 보다 높은 발사 운율을 통해 컨셉의 비즈니스 사례를 지원할 수 있었습니다.[75] 2022년 이전에 ULA는 헬리콥터를 사용하여 엔진 부분을 잡을 계획이었습니다.[74]
불칸 센타우루스 발사
2024
비행기 번호. | 날짜/시간(UTC) | 로켓, 배열 | 발사장소 | 페이로드 | 페이로드 질량 | 궤도 | 고객. | 시작하다 결과 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2024년 1월 8일 07:18 | 불칸센타우르 VC2S | CCSFS, SLC-41 | 페레그린 랜더/엔터프라이즈(공간매립) | 1283kg | TLI(페레그린)/헬리오센트릭(엔터프라이즈) | Astrobot Technology / Celestis | 성공[76] |
벌컨 센타우르의 처녀 비행. Certification-1이라고도 합니다. 또한 Celestis의 페이로드도 포함되어 있어 여러 페이로드를 서로 다른 궤도로 전달하는 Centaur 상부 단계의 엔진 재시동 능력을 입증합니다. 페레그린 탑재체는 발사체와 무관한 이유로 착륙 시도를 배제한 채 달로 이동하는 과정에서 실패했습니다.[77] |
참고 항목
참고문헌
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외부 링크
- ULA 벌컨 공식 페이지
- xTTkrxVR_20 ISPCS 2015 키노트, ULA 및 Vulcan Program Manager의 주요 개발 담당자인 Mark Peller는 Vulcan에 대해 토론합니다, 2015년 10월 8일, Vulcan에 대한 주요 토론은 비디오에서 12:20에 있습니다.
- 5.4 m Centaur 영상을 가진 현재 ULA Vulcan