Vulcan (lanciatore)

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Vulcan
Informazioni
FunzioneVettore di lancio medio-pesante parzialmente riutilizzabile
ProduttoreUnited Launch Alliance
Nazione di origineStati Uniti Stati Uniti
Dimensioni
Diametrom (primo stadio)
m (secondo stadio)
Stadi2
Capacità
Carico utile verso orbita terrestre bassaFino a 37700 kg
Cronologia dei lanci
StatoIn sviluppo
Basi di lancioCape Canaveral SLC-41
Vandenberg SLC-3E
Lanci totali0
Volo inaugurale2019 (previsto)
Razzi ausiliari (stadio 0) - Aerojet
Nº razzi ausiliari6
Propulsori1 razzo a propellente solido
Spinta1 270 kN
Impulso specifico275 s
Tempo di accensione94 s
PropellentePropellente solido
1º stadio
Propulsori2 BE-4
Spinta4.800 kN
PropellenteMetano liquido/LOX
2º stadio (Centaur SEC) – Centaur
Propulsori1 RL-10A
Spinta99,2 kN
Impulso specifico451 s
Tempo di accensione842 s
PropellenteLH2/LOX
2º stadio (Centaur DEC) – Centaur
Propulsori2 RL-10A
Spinta147 kN
Impulso specifico449 s
Tempo di accensione421 s
PropellenteLH2/LOX

Il Vulcan è un futuro vettore da lancio spaziale progettato e costruito dalla United Launch Alliance, la joint venture tra Lockheed Martin e Boeing, in partnership con Blue Origin[1].

Sviluppo[modifica | modifica wikitesto]

Fin dalla sua fondazione, avvenuta nel 2006, la ULA ha cercato di sviluppare e costruire un vettore tutto suo. Infatti gli attuali vettori gestiti dalla United Launch Alliance sono gli ex-lanciatori della Boeing Delta II e Delta IV e l'ex-Lockheed Martin Atlas V. Vennero fatte molte proposte, ma nessuna di questa venne finanziata per i costi di sviluppo troppo alti. Infine la ULA ha deciso di tirare avanti con gli Atlas e i Delta fino a che non avrebbe ricevuto fondi sufficienti a progettare il nuovo veicolo.

Il 13 maggio 2014 il ministro russo Dmitry Rogozin annunciò che la Russia proibirà agli Stati Uniti di usare motori russi a scopo militare – un frequente carico sul lanciatore Atlas V dell'ULA il quale utilizza un singolo RD-180 che viene perso dopo ogni volo[2]. In risposta, la US Air Force ha chiesto alla Aerospace Corporation di cominciare a valutare alternative per alimentare il razzo Atlas V con motori non russi[3]. Le prime stime indicano che per sostituire l'RD-180 sull'Atlas V ci vorranno 5 o più anni. La United Launch Alliance cominciò la progettazione di un nuovo vettore da lancio spaziale derivato direttamente dall'Atlas V. Infine, il 13 aprile 2015, ha svelato il suo nuovo vettore, il Vulcan[4][5][6].

Il Vulcan, nella sua prima fase di sviluppo, sarà identico all'Atlas V, fatta eccezione del motore del primo stadio. Infatti, non userà più un motore russo, ma uno americano di nuova concezione alimentato da ossigeno liquido (LOX) e metano liquido (CH4). I motori utilizzati saranno 2 Blue Origin BE-4, i quali attualmente sono sotto sviluppo[1]. Inizialmente la Blue Origin intendeva tenersi per sé i propri motori, ma a causa di problemi finanziari è stata costretta ad entrare in partnership con la ULA. La Aerojet inoltre ha proposto il proprio AR-1 ad idrocarburi come motore principale del Vulcan, dicendo che ogni motore costerebbe solo 24 milioni di dollari[7]. La ULA ha dichiarato che la proposta di Aerojet sarebbe stata presa in considerazione se il BE-4 avesse incontrato problemi nello sviluppo. La fase 2 dello sviluppo del lanciatore inizierà nel 2019 e finirà nel 2022. In questo periodo la ULA sceglierà il propulsore principale del secondo stadio ACES (Advanced Cryogenic Evolved Stage, Stadio avanzato criogenico evoluto). Attualmente i 3 concorrenti per aggiudicarsi il titolo di propulsore principale dello stadio sono in ordine di preferenza l'RL-10 (4 RL-10A-4-2, attualmente usato sullo stadio Centaur, della Aerojet), il BE-3 (della Blue Origin; ha fatto il suo primo volo il 30 aprile 2015 sul veicolo di lancio New Shepard) e l'AR-1 di Aerojet. Nella fase 3 verrà sviluppato un innovativo sistema di recupero dei motori formato da uno scudo termico gonfiabile fabbricato in aeroshell, il quale proteggerà i 2 BE-4 del primo stadio che si staccheranno dal veicolo di lancio ed effettueranno un rientro atmosferico, per poi essere riutilizzati per il volo successivo[8]. La carenatura del lanciatore sarà quella da 5 metri di diametro attualmente usata sull'Atlas V.

Il primo lancio è previsto nel 2019. Il lanciatore sostituirà i Delta IV Medium e l'Atlas V (il Delta II sarà stato dismesso nel 2018). Il Delta IV Heavy invece verrà prodotto fino al 2022 a causa di sonde e satelliti attualmente in fase di sviluppo avanzato i quali non saranno compatibili con il Vulcan.

Design[modifica | modifica wikitesto]

La struttura del lanciatore (Vulcan 561)

Primo stadio[modifica | modifica wikitesto]

Il primo stadio del lanciatore sarà formato da serbatoi in composito ed alimentato da 2 motori BE-4 a LOX/metano liquido (CH4)[1].

Secondo stadio[modifica | modifica wikitesto]

La struttura del lanciatore (Vulcan 441)

Il secondo stadio del lanciatore sarà in un primo momento il Centaur, tuttavia già da adesso si sta pianificando che a partire dal 2023 verrà sostituito dallo stadio ACES (Advanced Cryogenic Evolved Stage, Stadio avanzato criogenico evoluto) propulso da 4 motori Aerojet Rocketdyne RL-10A-4-2, 1 Aerojet AR-1 oppure da un BE-4 di Blue Origin. Attualmente il motore più accreditato è l'RL-10 a causa della provata affidabilità. Infatti questo motore dalla sua creazione avvenuta nel 1964 è ancora utilizzato su numerosi lanciatori americani. Lo stadio ACES è innovativo sotto molti punti di vista. Infatti esso sarà rifornibile in orbita di propellente e quindi potrebbe essere riutilizzato innumerevoli volte e rimanere in orbita per un periodo indefinito. Lo stadio ad ossigeno ed idrogeno liquidi riciclerà il carburante che andrebbe in ebollizione e lo userà per il controllo di assetto e per la produzione di energia elettrica. In questo modo si eliminerà la necessità di portare a bordo idrazina ed elio liquido.[9] La possibilità di restare a lungo in orbita con accensioni multiple dovrebbe creare, secondo ULA, un nuovo tipo di missione, chiamato “lanci distribuiti”, e basato sul rendez-vous orbitale di molteplici stadi ACES con diversi carichi paganti.[9] Inoltre, grazie ad ACES, la capacità di carico di questo vettore diverrà del 30% superiore rispetto all'attuale Delta IV Heavy.[9]

Operazione di pulizia dei detriti spaziali[modifica | modifica wikitesto]

Una delle applicazioni attualmente più accreditate per l'ACES è quella di effettuare una operazione di pulizia completa dello spazio intorno alla Terra, in modo da facilitare il lancio di satelliti in orbita geostazionaria o di sonde in un'orbita di fuga. Attualmente ci sono nello spazio più di 2000 detriti spaziali, di cui molti sono vecchi stadi di lanciatori ormai non più funzionanti e satelliti militari e commerciali ormai dismessi o esplosi (come l'ultimo meteorologico americano esploso a fine 2014). La missione consisterebbe nel riutilizzare un ACES precedentemente usato per lanciare un satellite o una sonda facendolo avvicinare ed agganciare ad un detrito spaziale e, con una breve accensione dei motori, mandarlo in un'orbita di rientro atmosferico[10].

Carenatura[modifica | modifica wikitesto]

Il Vulcan presenterà due dimensioni per la carenatura del carico utili. La classica carenatura da quattro metri, utilizzata fin dall'Atlas II, sarà usata in formato standard o leggermente ridotto; inoltre Lockheed Martin ha introdotto una versione di carenatura da 5 metri (4,57 come porzione utilizzabile), sviluppata e costruita da RUAG in Svizzera. Questa carenatura è un progetto composito che si basa su componenti già testati in volo. Tre configurazioni saranno prodotte per supportare il Vulcan. La carenatura classica ricopre solo il carico utile, lasciando quindi lo stadio Centaur oppure ACES esposto all'aria aperta. Al contrario, la carenatura Contraves racchiude sia lo stadio superiore che il carico utile.

Sistema di recupero dei motori[modifica | modifica wikitesto]

Nel lanciatore verrà inserito un sistema di recupero dei motori del primo stadio decisamente innovativo. Essi verranno sganciati dal serbatoio dopo lo spegnimento, rientrando nell'atmosfera protetti da uno scudo termico gonfiabile che rallenterà la velocità di discesa. Entreranno poi in funzione dei paracadute direzionali per ridurre ulteriormente la velocità e consentire ad un elicottero da trasporto di agganciarli a mezz'aria. Il riutilizzo dei motori consentirà un risparmio di oltre il 60% sul costo di ogni razzo. I recuperi dovrebbero iniziare entro il 2024. La tecnologia è stata denominata SMART (Sensible Modular Autonomous Return Technology).[8]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b c ULA To Invest in Blue Origin Engine as RD-180 Replacement - SpaceNews.com, su spacenews.com. URL consultato il 4 maggio 2015.
  2. ^ Gopal RatnamHenry Meyer, Russia Bans Rocket Engine Sales to U.S. Military, su Bloomberg.com. URL consultato il 4 maggio 2015.
  3. ^ Estimates on Time Needed to Replace RD-180 Vary Widely - SpaceNews.com, su spacenews.com. URL consultato il 4 maggio 2015.
  4. ^ Exclusive: ULA plans new rocket, restructuring amid defense cuts, SpaceX competition - Denver Business Journal, su Denver Business Journal. URL consultato il 4 maggio 2015.
  5. ^ United Launch Alliance Boldly Names Its Next Rocket: Vulcan!, su nbcnews.com. URL consultato il 4 maggio 2015.
  6. ^ ULA’s Vulcan Rocket To be Rolled out in Stages, su spacenews.com. URL consultato il 4 maggio 2015.
  7. ^ Aerojet Rocketdyne Targets $25 Million Per Pair For AR-1 Engines | Defense content from Aviation Week, su aviationweek.com. URL consultato il 4 maggio 2015.
  8. ^ a b Justin Ray, ULA chief explains reusability and innovation of new rocket | Spaceflight Now, su spaceflightnow.com. URL consultato il 4 maggio 2015..
  9. ^ a b c ULA presenta il Vulcan, su astronautinews.it. URL consultato il 5 maggio 2015.
  10. ^ Copia archiviata (PDF), su ulalaunch.com. URL consultato il 25 gennaio 2011 (archiviato dall'url originale il 20 ottobre 2011)..
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