SLS ist zu einem großen Teil eine Fortsetzung des abgebrochenen Ares V, im Grunde der STS ohne den Orbiter. Aber welche Änderungen im Design wurden von Ares V zu SLS vorgenommen? Was waren die Gründe für diese Änderungen? Wurden zum Beispiel Probleme mit Ares V entdeckt, die einige der Designänderungen motivierten? Oder Änderungen in den grundlegenden Spezifikationen für den Launcher, zum Beispiel seine Kompatibilität mit Startrampen und Industriefähigkeiten? Ich verstehe, dass die Änderung aus politischen Gründen erfolgte, aber ich nehme an, dass sie den Ingenieuren die Möglichkeit gab, das vorherige Design zu verbessern.
Ich sehe auf Wikipedia, dass Ares V 5 Space Shuttle-Haupttriebwerke haben sollte, verglichen mit den 4 oder 5-6 RS-68-Triebwerken von SLS, die Delta IV verwendet. Wird die geringere Anzahl an Motoren durch die Erweiterung der Solid-Booster für SLS kompensiert? Gibt es einen bestimmten Grund für die Änderung der Anzahl der Motoren?
Ist es richtig zu sagen, dass sowohl Ares V als auch SLS etwas leistungsstärker als Saturn V waren, um Astronauten direkt von der Erdoberfläche auf die Mondoberfläche zu schicken, ohne die Hälfte des Raumfahrzeugs in der Mondumlaufbahn lassen zu müssen?
Wie sich herausstellt, ist SLS der ursprünglichen Ares V-Konfiguration sehr ähnlich, die um 2002 vorgeschlagen wurde (glaube ich). Während dieser Zeit war es einfach als "CaLV" oder Cargo Launch Vehicle bekannt, als Trägerrakete, um 125 Tonnen für Constellation-Mondmissionen zu LEO zu transportieren. Diese Rakete war sowohl in der Kern- als auch in der zweiten Stufe mit 8,4-m-STS-Panzern ausgestattet. Der Hauptträgerantrieb kam von 5 SSMEs, während die Oberstufe einen einzelnen J-2X verwenden sollte. Ein Paar 5-Segment-Booster würde den Stapel erweitern.
SLS ist nahezu identisch, da es auch über einen 8,4-m-Tank für die Kernstufe verfügt, um Shuttle-Werkzeuge wiederzuverwenden. Außerdem wurden die 5-Segment-Booster übernommen. Die Oberstufenoptionen haben sich jedoch geändert und bieten jetzt entweder 8,4 m oder 5 m Durchmesser mit Rl-10-Motoren. Die CaLV-Wurfgewichte sind sehr nah am SLS-Block 1B, weil es im Grunde genau das ist; Der Block 1B sollte ungefähr 118 Tonnen werfen (obwohl dies Treibmittel der oberen Stufe enthalten kann).
Das scheint alles ziemlich ähnlich zu sein, aber was dies zu einer guten Frage macht, ist das ständige Wachstum, das das Ares V-Design verkraften musste, um mit den Anforderungen seiner Mission Schritt zu halten, als Altair und Orion erwachsen wurden.
CaLV war ein vom Inline-Shuttle abgeleitetes Fahrzeug, das neben Ares I („The Stick“) die Anforderungen der EOR-Architektur von Constellation erfüllen konnte. Es sollte eine 8,4 m lange Kern- und Oberstufe mit 5 RS-25 bzw. einem J-2X haben. Zwei 5-Segment-SRBs würden es vom Pad schieben. Mit einer Nutzlast für LEO von 125 Tonnen war es für die Pläne der frühen 2000er Jahre in Ordnung ... aber diese waren nur von kurzer Dauer.
Der Mondlander, bekannt als „Altair“, war seine primäre Nutzlast und nahm an Masse zu. Auch Orion wurde für die TLI-Verbrennung immer schwerer. Daher war eine Mondinjektionsmasse von über 60 Tonnen erforderlich. So verwandelte sich CaLV in Ares V, mit einem neuen Design, das mehr Leistung bietet. Der Motor der Wahl wurde der weniger effiziente, aber leistungsstärkere und billigere RS-68. Da der Durst jedoch größer wurde, mussten die Tanks geändert werden. Die Kernstufe wuchs auf 10 m Durchmesser und 65 m Länge, und um dies zu unterstützen, erhielten die Booster jeweils ein zusätzliches Halbsegment für mehr Schub.
Als nächstes wuchs die obere Stufe oder EDS. Altair traf 45 Tonnen, was eine kombinierte TLI-Masse von über 65 Tonnen bedeutet. Zuvor war es 8,4 m lang und wurde auf 10 m verbreitert, wobei der einzelne J-2X beibehalten wurde. Mehr Masse an der Spitze der Rakete bedeutete, dass sich die Unterseite anpassen musste, und der Kern fügte einen 6. RS-68 hinzu – tatsächlich war der aktualisierte RS-68A geplant. Ares V sollte, falls er jemals flog, am Ende den RS-68B verwenden, mit noch größerem Schub und einer neueren ablativen Düse. Der Kern dehnte sich auch auf eine Länge von 71 m aus, was zu einer Rakete führte, die 188 t auf LEO und 71 t auf TLI heben konnte, 116 m hoch stand und 3.705 t auf der Plattform wog.
Hier traten Probleme auf. Insbesondere die Basisheizung mit dem RS-68-Cluster und dem SRB-Auspuff erwies sich als äußerst problematisch für die Effizienz. Die ablative Auskleidung konnte im Gegensatz zum RS-25 und seinem regenerativen Kühlsystem keine Wärme mit zusammengepackten Düsen abführen. Außerdem bedeuteten Änderungen der Pad-Infrastruktur und der Bedarf an 10-Meter-Werkzeugen viel Geld. Die Augustine Commission forderte eine kleinere Ares V Lite, die billiger zu betreiben wäre, mit einer 140-t-LEO-Nutzlast, 5 RS-68 und der alten 8,4-m-Oberstufe. Dieses Fahrzeug hätte auch die Notwendigkeit für Ares I und alle seine Entwicklungskosten beseitigen können.
Dieser Rat wurde nicht befolgt und Ares V wuchs bis zu seinem Tod weiter. Gegen Ende war es ein Tier von gewaltigen Ausmaßen; Einige Studien zeigten 6,0- oder sogar 6,5-Segment-Booster (!) Auf beiden Seiten eines 7-motorigen RS-68B-Kerns. Genau wie Science-Fiction können mythische Riesen unglaublich erscheinen, bis sich herausstellt, dass sie zu schwer sind, als dass ihre Beine sie tragen könnten. Ares V war fast genauso: Es hätte funktionieren können, aber seine „Autoren“ schrieben zu lange bis in die Nacht, und als sie zurückstanden, konnte das 9-Milliarden-Dollar-Etikett es nicht über Wasser halten.
SLS ähnelt dem Ares V Lite insofern, als es auch in der Nische des Wurfgewichts sitzt, die es ihm ermöglicht, als einziges Fahrzeug in jeder EOR-Missionsarchitektur zu fungieren, anstatt die Ares I/Ares V-Kombination. Es ist vielleicht sinnvoller, die vorhandenen Shuttle- und EELV-Werkzeuge für die 8,4-m-Kernstufe und die 5-m-Block-I-Oberstufe beizubehalten. Außerdem verwendet es die 5-Segment-Booster, die bereits für Ares I getestet wurden.
Die Bedienung von SLS ähnelt bis auf wenige Ausnahmen der von Ares. Beide verfügen über Hydrolox-Kerne und obere Stufen, die von soliden Boostern flankiert werden. Die Ares nutzte ihre Kernstufe jedoch eher als erste Stufe (näher am Betrieb von Saturn V als an der von SLS); Es hatte mehr als den doppelten Schub (mit weniger Effizienz) und eine kürzere Brenndauer, was bedeutet, dass seine obere Stufe größer war, weil es einen größeren Teil des Aufstiegs-Delta-V erzeugen müsste. Auf der anderen Seite verwendet die Kernstufe von SLS sehr effiziente, aber weniger leistungsstarke Motoren, die länger brennen - SLS ist eine um mehrere hundert Tonnen leichtere Rakete. Daher ist der Kern wirklich eine Erhaltungsstufe, die fast während des gesamten Aufstiegs feuert, und die kleinen RL-10-betriebenen oberen Stufen müssen nur einen kleinen Schub in die Umlaufbahn geben. In der Tat,
Um die Nutzlast zu erhöhen, vergrößerte Ares daher seine erste Stufe – den Kern und seine RS-68, und die Booster wuchsen, um sowohl seine größere Masse zu heben als auch den zunehmenden Abstand zwischen den Panzern von der Schubstruktur auszurichten. Der Träger von SLS bleibt derselbe, aber Block 2 wird die Nutzlast durch die Verwendung von Flüssigbrennstoff-Boostern erhöhen, da sie den größten Teil seiner Leistung der ersten Stufe ausmachen.
Die wichtigsten Unterschiede sind also:
Es war schon immer interessant für mich, wenn ich auf Ares V als „Kind“ in seinen CaLV-Tagen zurückblicke. Die Rakete war alles da, direkt von der Shuttle-Hardware, mit nur ein wenig Dehnung, ohne RS-25-Uprating erforderlich und ohne den J-2X im Mülleimer, sobald er sich bewährt hatte. CaLV passt in die Lücke, die SLS füllt, und die Ares V geschaffen hat und sich nie bücken konnte; es hat es einfach gut vor jedem von ihnen gemacht. Was die Frage aufwirft, warum zwanzig Jahre Entwicklung und dreißig Milliarden Dollar eine Rakete mit einem Motor weniger hervorgebracht haben, als sie ursprünglich war...
Geschrieben auf meinem Handy, also vergib mir bitte alle Rechtschreibfehler oder schreckliche Grammatik!
Al.
Ares V sollte um einiges leistungsstärker sein als SLS und 188 Tonnen in LEO stecken, verglichen mit 130 Tonnen für SLS. Abgesehen von den Unterschieden beim Triebwerk der ersten Stufe ist die zweite Stufe von Ares wesentlich leistungsstärker als SLS.
Ares wurde für eine bemannte Mondlandemission mit dem Altair-Lander entwickelt, aber dies wäre eher ein Rendezvous in der Mondumlaufbahn mit einem Orion-Raumschiff, genau wie Apollo, als eine Mission mit direktem Aufstieg. Die größere Rakete wird benötigt, um etwa sechs Menschen für einen etwas längeren Aufenthalt als Apollo auf den Mond zu schicken.
SLS hat derzeit keine bemannte Mondlandemission. Einzelstart-LOR mit Orion plus Lander ist wahrscheinlich außerhalb seiner Reichweite; Es ist nicht wesentlich leistungsstärker als Saturn V.
Aber welche Änderungen im Design wurden von Ares V zu SLS vorgenommen? Was waren die Gründe für diese Änderungen? Wurden zum Beispiel Probleme mit Ares V entdeckt, die einige der Designänderungen motivierten?
Der Wikipedia-Artikel über das Space Launch System besagt, dass der NASA Authorization Act von 2010 ein Raumschiff konzipierte, das die Ares I und die Ares V zu einer einzigen Trägerrakete formen würde, die der Ares IV ähnelt . Es würde sowohl für den Fracht- als auch für den Mannschaftstransport verwendet. Das bedeutet, dass der SLS für den Menschen ausgelegt wurde, während das Ares V-Design nur für die Hubkraft ausgelegt war. Der Grund dafür ist wahrscheinlich, dass die NASA erwog, ein Fahrzeug anstelle von zwei zu verwenden, um effizienter zu sein, auch in Bezug auf die Kosten.
Auch die Nutzlast war sehr unterschiedlich. Die Ares V sollte voraussichtlich etwa 188.000 kg in die erdnahe Umlaufbahn heben können, während das Weltraumstartsystem zwischen 70.000 kg und 130.000 kg in die erdnahe Umlaufbahn heben soll.
Ich sehe auf Wikipedia, dass Ares V 5 Space Shuttle-Haupttriebwerke haben sollte, verglichen mit den 4 oder 5-6 RS-68-Triebwerken von SLS, die Delta IV verwendet. Wird die geringere Anzahl an Motoren durch die Erweiterung der Solid-Booster für SLS kompensiert?
Tatsächliche Nr. Das Space Launch System soll eine "aufgepeppte" Version der Space-Shuttle-Booster mit fünf statt vier Segmenten verwenden. Die Wikipedia zum Space Launch System stellt Folgendes fest:
Die Blöcke 1 und 1B des SLS werden zwei Solid Rocket Booster (SRBs) mit fünf Segmenten verwenden, die auf den Space Shuttle Solid Rocket Boostern mit vier Segmenten basieren .
Gibt es einen bestimmten Grund für die Änderung der Anzahl der Motoren?
Der wahrscheinlichste Grund ist, dass das Space Launch System – wie ich bereits oben gesagt habe – so konzipiert ist, dass es für menschliche Reisen sicher genug ist, während Ares V dies nicht war. Die reduzierte Leistung würde wahrscheinlich dazu beitragen, die Kraft der Schwingungen zu begrenzen.
Ist es richtig zu sagen, dass sowohl Ares V als auch SLS etwas leistungsstärker als Saturn V waren, um Astronauten direkt von der Erdoberfläche auf die Mondoberfläche zu schicken, ohne die Hälfte des Raumfahrzeugs in der Mondumlaufbahn lassen zu müssen?
Die Ares V wurde entwickelt, um den Altair-Lander in eine erdnahe Umlaufbahn zu heben und ihn nach einem Rendezvous mit der Raumsonde Orion auf eine Flugbahn in Richtung Mond zu bringen.
Die Gesamtmasse des Altair-Landers, gepaart mit der Gesamtmasse des Orion-Raumfahrzeugs, würde eine beträchtliche Kraft erfordern, um die beiden Raumfahrzeuge in eine Transluanr-Injektion zu versetzen. Mehr Kraft, als der Saturn V bieten könnte.
Das Space Launch System würde es wahrscheinlich schwer haben, mit dem Ares V mitzuhalten, und würde zu kurz kommen. Und wie @Russell Borogove schon gesagt hat, scheint er nicht viel stärker zu sein als der Saturn V.