Etapa superior inercial
 Pintura del Ulises desplegándose desde el transbordador espacial | |
| Fabricante | Tecnologías unidas de Boeing |
|---|---|
| País natal | Estados Unidos |
| Usado en | Transbordador espacial Titán 34D Titán IV |
| Características generales | |
| Altura | 5,2 m (17 pies) [1] |
| Diámetro | 2,8 m (9 pies 2 pulgadas) |
| Masa bruta | 14.700 kg (32.400 libras) |
| Etapas asociadas | |
| Derivados | Condiciones de servicio |
| Historial de lanzamiento | |
| Estado | Jubilado |
| Lanzamientos totales | 24 |
| Éxitos (sólo etapa) | 21 |
| Fallido | 2 |
| La etapa inferior falló | 1 |
| Primer vuelo | 30 de octubre de 1982 |
| Último vuelo | 14 de febrero de 2004 [2] |
| Primera etapa | |
| Altura | 3,15 m (10,3 pies) [3] |
| Diámetro | 2,34 m (7 pies 8 pulgadas) [3] |
| Masa bruta | 10.400 kg (22.900 libras) [3] |
| Masa del propulsor | 9.700 kg (21.400 libras) [1] |
| Desarrollado por | Orbus-21 |
| Empuje máximo | 190 kN (43 000 lbf ) [ 1] |
| Impulso específico | 295,5 s (2,898 km/s) [3] |
| Tiempo de combustión | hasta 150 segundos [1] |
| Propulsor | Sólido |
| Segunda etapa | |
| Altura | 1,98 m (6 pies 6 pulgadas) [3] |
| Diámetro | 1,60 m (5 pies 3 pulgadas) [3] |
| Masa bruta | 3.000 kg (6.600 libras) |
| Masa del propulsor | 2.700 kg (6.000 libras) [1] |
| Desarrollado por | Orbus-6 |
| Empuje máximo | 80 kN (18 000 lbf ) [ 1] |
| Impulso específico | 289,1 s (2,835 km/s) [3] |
| Propulsor | Sólido |
La etapa superior inercial ( IUS ), originalmente designada etapa superior provisional , fue un sistema de lanzamiento espacial de dos etapas , alimentado con combustible sólido , desarrollado por Boeing para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos a partir de 1976 [4] para elevar cargas útiles desde la órbita baja de la Tierra a órbitas más altas o trayectorias interplanetarias después del lanzamiento a bordo de un cohete Titan 34D o Titan IV como su etapa superior , o desde el compartimento de carga útil del transbordador espacial como un remolcador espacial .
Desarrollo
Durante el desarrollo del transbordador espacial, la NASA, con el apoyo de la Fuerza Aérea, quería una etapa superior que pudiera usarse en el transbordador para entregar cargas útiles desde la órbita terrestre baja a órbitas de mayor energía como GTO o GEO o para la velocidad de escape de las sondas planetarias. Los candidatos eran el Centaur , propulsado por hidrógeno líquido y oxígeno líquido, el Transtage , propulsado por propulsantes almacenables hipergólicos Aerozine-50 y tetróxido de dinitrógeno ( N 2 O 4 ), y la Etapa Superior Interina, que usa propulsante sólido. El DOD informó que Transtage podría satisfacer todas las necesidades de defensa pero no podría satisfacer los requisitos científicos de la NASA, el IUS podría satisfacer la mayoría de las necesidades de defensa y algunas misiones científicas, mientras que el Centaur podría satisfacer todas las necesidades tanto de la Fuerza Aérea como de la NASA. El desarrollo comenzó tanto en el Centaur como en el IUS, y se agregó una segunda etapa al diseño del IUS que podría usarse como motor de patada de apogeo para insertar cargas útiles directamente en la órbita geoestacionaria o para aumentar la masa de la carga útil llevada a la velocidad de escape. [5]
Boeing fue el contratista principal del IUS [6], mientras que la División de Sistemas Químicos de United Technologies construyó los motores de cohetes sólidos del IUS. [7]
Al ser lanzado desde el transbordador espacial, el IUS podría entregar hasta 2.270 kilogramos (5.000 libras) directamente a GEO o hasta 4.940 kilogramos (10.890 libras) a GTO . [3]
El primer lanzamiento del IUS fue en 1982 en un cohete Titan 34D desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, poco antes de la misión del transbordador espacial STS-6 . [8]
El desarrollo del transbordador Centaur se detuvo después del desastre del Challenger , y la etapa superior provisional se convirtió en la etapa superior inercial.
Diseño
El motor de cohete sólido de ambas etapas tenía una tobera orientable para la vectorización del empuje. La segunda etapa tenía chorros de control de reacción de hidracina para el control de la actitud durante la marcha por inercia y para la separación de la carga útil. [9] Dependiendo de la misión, se podían instalar uno, dos o tres tanques de 54 kg (120 lb) de hidracina. [9]
Aplicaciones
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En los lanzamientos de Titán, el cohete Titán lanzaría el IUS, llevando la carga útil a una órbita terrestre baja, donde se separaría de Titán y encendería su primera etapa, que lo llevaría a una órbita de "transferencia" elíptica a una mayor altitud.
En los lanzamientos del transbordador, se abrió el compartimento de carga útil del orbitador, se elevó el IUS y su carga útil (mediante el Equipo de Soporte Aéreo (ASE) del IUS) a un ángulo de 50-52° y se liberó. [9] Después de que el transbordador se separó de la carga útil a una distancia segura, la primera etapa del IUS se encendió y, como en una misión de refuerzo Titán, entró en una "órbita de transferencia".
Al llegar al apogeo en la órbita de transferencia, la primera etapa y la estructura intermedia fueron desechadas. La segunda etapa se encendió para circularizar la órbita, después de lo cual liberó al satélite y, utilizando sus propulsores de control de actitud, comenzó una maniobra retrógrada para ingresar en una órbita más baja y evitar cualquier posibilidad de colisión con su carga útil.
Además de las misiones de comunicación y reconocimiento descritas anteriormente, que colocaron la carga útil en una órbita estacionaria (24 horas), el IUS también se utilizó para impulsar naves espaciales hacia trayectorias planetarias. Para estas misiones, la segunda etapa del IUS se separó y se encendió inmediatamente después de que se quemara la primera etapa. El encendido de la segunda etapa a baja altitud (y, por lo tanto, a alta velocidad orbital) proporcionó la velocidad adicional que la nave espacial necesitaba para escapar de la órbita terrestre (véase el efecto Oberth ). El IUS no podía impartir tanta velocidad a su carga útil como lo habría hecho el Centaur: mientras que el Centaur podría haber lanzado a Galileo directamente en un viaje de dos años a Júpiter, el IUS requirió un viaje de seis años con múltiples asistencias gravitacionales. [10]
El último vuelo del IUS tuvo lugar en febrero de 2004. [2]
Vuelos
| Número de serie [11] | Fecha de lanzamiento | Vehículo de lanzamiento | Carga útil | Observaciones | Imagen |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 30 de octubre de 1982 | Titán 34D | DSCS II F-16/III A-1 | Misión exitosa a pesar de la pérdida de telemetría durante la mayor parte del vuelo. | |
| 1 | 04-04-1983 | Transbordador espacial Challenger ( STS-6 ) | TDRS-A (TDRS-1) | La segunda etapa se tambaleó debido a un problema en el motor propulsor, lo que provocó que la órbita fuera incorrecta. El personal de Boeing que supervisaba el vuelo pudo separar el IUS que se tambaleaba del satélite para poder maniobrarlo hasta su órbita final. |  |
| 11 | 24 de enero de 1985 | Transbordador espacial Discovery ( STS-51-C ) | Estados Unidos-8 ( Magnum ) | Carga útil clasificada del Departamento de Defensa [12] | |
| 12 | 3 de octubre de 1985 | Transbordador espacial Atlantis ( STS-51-J ) | Estados Unidos-11 / 12 ( DSCS ) | Carga útil del Departamento de Defensa. Desclasificada en 1998. [13] |  |
| 3 | 28 de enero de 1986 | Transbordador espacial Challenger ( STS-51-L ) | TDRS-B | Destruido durante el lanzamiento [14] | |
| 7 | 29 de septiembre de 1988 | Transbordador espacial Discovery ( STS-26 ) | TDRS-C (TDRS-3) |  | |
| 9 | 13 de marzo de 1989 | Transbordador espacial Discovery ( STS-29 ) | TDRS-D (TDRS-4) | ||
| 18 | 04-05-1989 | Transbordador espacial Atlantis ( STS-30 ) | Magallanes | Sonda a Venus . Sólo un tanque de hidracina. [9] |  |
| 8 | 14 de junio de 1989 | Titán IV (402) A | Estados Unidos-39 ( DSP ) | ||
| 19 | 18 de octubre de 1989 | Transbordador espacial Atlantis ( STS-34 ) | Galileo | Sonda a Júpiter |  |
| 5 | 23 de noviembre de 1989 | Transbordador espacial Discovery ( STS-33 ) | Estados Unidos-48 ( Magnum ) | Carga útil clasificada del Departamento de Defensa [12] | |
| 17 | 6 de octubre de 1990 | Transbordador espacial Discovery ( STS-41 ) | Ulises en PAM-S | Sonda a las regiones polares del Sol |  |
| 6 | 13 de noviembre de 1990 | Titán IV (402) A | Estados Unidos-65 ( DSP ) | ||
| 15 | 02-08-1991 | Transbordador espacial Atlantis ( STS-43 ) | TDRS-E (TDRS-5) |  | |
| 14 | 24 de noviembre de 1991 | Transbordador espacial Atlantis ( STS-44 ) | Estados Unidos-75 ( DSP ) | ||
| 13 | 13 de enero de 1993 | Transbordador espacial Endeavour ( STS-54 ) | TDRS-F (TDRS-6) |  | |
| 20 | 22 de diciembre de 1994 | Titán IV (402) A | Estados Unidos-107 ( DSP ) | ||
| 26 | 13 de julio de 1995 | Transbordador espacial Discovery ( STS-70 ) | TDRS-G (TDRS-7) | ||
| 4 | 23 de febrero de 1997 | Titán IV (402) B | Estados Unidos-130 ( DSP ) | ||
| 21 | 09-04-1999 | Titán IV (402) B | Estados Unidos-142 ( DSP ) | La primera y segunda etapa del IUS no lograron separarse y la carga útil fue colocada en una órbita inútil | |
| 27 | 23 de julio de 1999 | Transbordador espacial Columbia ( STS-93 ) | Observatorio de rayos X Chandra | Último lanzamiento de una carga útil utilizando IUS en un transbordador espacial. |  |
| 22 | 8 de mayo de 2000 | Titán IV (402) B | Estados Unidos-149 ( DSP ) | ||
| 16 | 06-08-2001 | Titán IV (402) B | Estados Unidos-159 ( DSP ) | ||
| 10 | 14 de febrero de 2004 | Titán IV (402) B | Estados Unidos-176 ( DSP ) |
Galería
- TDRS-C en la bahía de carga útil del transbordador espacial Discovery
- Lanzamiento de TDRS-C
- Ulises utilizó una combinación de PAM-S y SIU
- Una etapa superior inercial en el Museo del Vuelo de Seattle
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Referencias
- ^ abcdef «Etapa superior inercial». Archivado desde el original el 11 de marzo de 2016. Consultado el 13 de julio de 2014 .
- ^ ab "Inertial Upper Stage". Boeing. Archivado desde el original el 16 de julio de 2012. Consultado el 21 de julio de 2012 .
- ^ abcdefgh «Inertial Upper Stage» (Etapa superior inercial) . Consultado el 21 de julio de 2012 .
- ^ "Boeing lanza dos satélites". The Bulletin . UPI. 1 de noviembre de 1982. p. 3 . Consultado el 23 de febrero de 2014 .
Boeing ganó el contrato para desarrollar el IUS en 1976...
- ^ Virginia Dawson; Mark Bowles. "Taming liquid oxygen : the Centaur upper stage rocket" (PDF) . nasa.gov . p. 172 . Consultado el 24 de julio de 2014 .
Argumentaron que el IUS, que fue diseñado por la Fuerza Aérea, era un cohete potencialmente mejor. La primera etapa del cohete de dos etapas era capaz de lanzar cargas útiles de tamaño mediano como máximo. Esta limitación se superaría mediante la adición de una segunda etapa para cargas útiles más grandes con destinos al espacio más profundo. En concreto, la Fuerza Aérea pidió a la NASA que desarrollara una etapa adicional que pudiera utilizarse para misiones planetarias como una sonda propuesta a Júpiter llamada Galileo.
- ^ "Etapa superior inercial (IUS) del Titan IV" www.globalsecurity.org . Consultado el 2 de febrero de 2019 .
- ^ "CARGAS ÚTILES DEL SISTEMA DE TRANSPORTE ESPACIAL". science.ksc.nasa.gov . Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2016 . Consultado el 2 de febrero de 2019 .
- ^ "El Cabo, Capítulo 2, Sección 6, Operaciones Espaciales Militares TITAN 34D y". www.globalsecurity.org . Consultado el 2 de febrero de 2019 .
- ^ abcd "STS-30 PRESS KIT". Abril de 1989. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2000. Consultado el 25 de julio de 2020. El
IUS tiene 17 pies de largo y 9,25 pies de diámetro. Consta de un faldón trasero; un motor de cohete sólido (SRM) de etapa trasera que contiene aproximadamente 21.400 libras de propulsante y genera aproximadamente 42.000 libras de empuje; una etapa intermedia; un SRM de etapa delantera con 6.000 libras de propulsante que genera aproximadamente 18.000 libras de empuje; y una sección de soporte de equipo. - La sección de soporte de equipo contiene la aviónica, que proporciona guía, navegación, control, telemetría, comando y gestión de datos, control de reacción y energía eléctrica. Todos los componentes críticos para la misión del sistema de aviónica, junto con los actuadores del vector de empuje, los propulsores de control de reacción, el encendedor del motor y el equipo de separación de la etapa pirotécnica son redundantes para asegurar una confiabilidad superior al 98 por ciento. - El vehículo de dos etapas IUS utiliza un SRM grande y uno pequeño. Estos motores emplean toberas móviles para el control del vector de empuje. Las toberas proporcionan hasta 4 grados de dirección en el motor grande y 7 grados en el motor pequeño. El motor grande es el SRM de mayor duración de empuje jamás desarrollado para el espacio, con la capacidad de impulsar hasta 150 segundos. Los requisitos y las limitaciones de la misión (como el peso) se pueden cumplir adaptando la cantidad de propulsor transportado.
- ^ Virginia Dawson; Mark Bowles. "Domando el hidrógeno líquido: el cohete de etapa superior Centaur" (PDF) . nasa.gov . p. 211. Consultado el 24 de julio de 2014 .
- ^ Krebs, Gunter. "IUS". Página espacial de Gunter . Consultado el 21 de julio de 2012 .
- ^ ab Krebs, Gunter D. "Orion 1, 2 (Magnum 1, 2)". Página espacial de Gunter . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
- ^ Mars, Kelli (2020-10-02). «Hace 35 años: STS-51J, el primer vuelo del transbordador espacial Atlantis». NASA . Consultado el 27 de junio de 2022 .
- ^ "Sistema satelital de seguimiento y retransmisión de datos (TDRSS)". Comunicaciones espaciales de la NASA. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2009. Consultado el 25 de junio de 2009 .
Enlaces externos
- Evolución del enlace cruzado de la etapa superior inercial Invierno de 2003 Vol 4 Núm 1 (publicado por The Aerospace Corporation), página 38
- Etapa superior inercial en la Federación de Científicos Estadounidenses
