Douglas SASSTO - Douglas SASSTO

Douglas Aircraft « s SASSTO , abréviation de « Saturne application unique étape en orbite », était un simple à étages en orbite (SSTO) système de lancement réutilisable conçu par Philip Bono » équipe s en 1967. SASSTO était une étude dans la conception minimaliste, un lanceur avec l'intention spécifique de placer à plusieurs reprises une capsule Gemini en orbite pour le coût le plus bas possible. Le booster SASSTO était basé sur la disposition de l' étage supérieur S-IVB de la famille Saturn , modifié avec une tuyère à bouchon . Bien que la conception SASSTO n'ait jamais été suivie à Douglas, elle est largement mentionnée dans les études plus récentes pour les lanceurs SSTO, notamment la conception MBB "Beta" (Ballistisches Einstufiges Träger-Aggregat), qui était en grande partie une version mise à jour de SASSTO.

Histoire

En 1962, la NASA a envoyé une série d'études sur les besoins post- lancement d' Apollo , qui supposaient généralement de très gros lanceurs pour une mission habitée vers Mars. Chez Douglas, les fabricants du S-IVB , Philip Bono a dirigé une équipe qui a étudié un certain nombre de très gros boosters à carburant liquide comme moyen de réduire le coût de l'exploration spatiale. Ses conceptions étaient basées sur une économie d'échelle qui rend les fusées plus grosses plus économiques que les plus petites, car la structure représente de moins en moins le poids total du lanceur. À un moment donné, le poids sec du lanceur devient inférieur à la charge utile qu'il peut lancer, après quoi les augmentations de la fraction de charge utile sont essentiellement gratuites. Cependant, ce point est franchi à des tailles de véhicules relativement grandes - l'étude OOST originale de Bono de 1963 mesurait plus de 500 pieds (150 m) de long - et cette voie pour réduire les coûts n'a de sens que s'il y a une énorme quantité de charge utile qui doit être lancée .

Après avoir conçu un certain nombre de ces véhicules, dont ROOST et la série ROMBUS / Ithacus / Pegasus, Bono a remarqué que l'étage S-IVB, qui commençait tout juste à être utilisé de manière opérationnelle, était très proche de pouvoir atteindre l'orbite par lui-même s'il était lancé. à partir du sol. Intrigué, Bono a commencé à regarder quelles missions un petit SSTO basé sur S-IVB pourrait accomplir, réalisant qu'il serait capable de lancer une capsule Gemini habitée si elle était équipée de quelques améliorations, notamment un moteur aérospike qui améliorerait l' impulsion spécifique et fournir une compensation d'altitude . Il a appelé la conception "SASSTO", abréviation de "Saturn Application Single-Stage To Orbit".

Ces mêmes améliorations auraient également pour effet secondaire de réduire le poids du SASSTO par rapport au S-IVB d'origine, tout en augmentant ses performances. Ainsi, l'étude a également décrit un certain nombre de façons dont il pourrait être utilisé à la place du S-IV dans les piles Saturn IB et Saturn V existantes , augmentant ainsi leurs performances. Lorsqu'il est utilisé avec l'étage inférieur Saturn I existant, il améliorerait la charge utile en orbite terrestre basse de 35 000 à 52 500 lb (23 800 kg), ou 57 000 lb (26 000 kg) si le train d'atterrissage était retiré et utilisé comme le S-IVB . SASSTO donnerait ainsi à la NASA une capacité de lancement habité peu coûteuse à court terme, tout en offrant également une capacité améliorée de lancement lourd sur l'infrastructure existante de Saturne.

SASSTO nécessitait cependant un certain nombre de nouvelles technologies, ce qui rendait le développement risqué. En particulier, les performances du moteur aerospike devaient être considérablement supérieures à celles du J-2 qu'il remplacerait, tout en offrant la possibilité d'être redémarré plusieurs fois car le seul moteur était utilisé pour le lancement, la désorbite et l'atterrissage. Il convient de noter en particulier le brûlage d'atterrissage final, qui a nécessité le redémarrage des moteurs à 2 500 pieds (760 m) pendant la descente. Le poids du véhicule a également été considérablement réduit, presque de moitié, ce qui n'aurait pas été anodin compte tenu des performances relativement bonnes de la conception S-IVB.

Concevoir

Bien que le SASSTO ait revendiqué le S-IVB comme point de départ, c'était une vanité, et le véhicule avait peu en commun avec le S-IVB, sauf sa taille.

Le réservoir de carburant interne était considérablement différent de celui du S-IV. Le LH2 n'était plus cylindrique, mais sphérique, et déplacé vers l'avant dans le fuselage. Le réservoir LOX , à l'origine au-dessus du LH2, a été repositionné dans une série de réservoirs sphériques plus petits disposés en anneau sous le LH2. Les réservoirs ont tous été déplacés vers l'avant dans la cellule par rapport au moteur, tous ces changements étant effectués afin de réduire les changements du centre de gravité lorsque le carburant a été brûlé. La section du fuselage immédiatement au-dessus du moteur était rétrécie, formant ce qui semblait être une prise unique plus grande. La partie supérieure du fuselage, au-dessus du réservoir d'hydrogène, était également rétrécie.

Afin d'augmenter la quantité de LH2 transportée, compte tenu des dimensions fixes, la SASSTO a proposé de congeler 50 % du carburant pour produire un mélange d' hydrogène fondu. Cette amélioration n'était pas rare dans les conceptions de l'époque, même si ce n'est que dans les années 1990 qu'un travail de développement sérieux sur le concept a été effectué.

La partie la plus en arrière du vaisseau spatial était une seule grande tuyère, alimentée par une série de 36 injecteurs fonctionnant à 1 500 psia, produisant 277 000 lbf (1 230 kN) de poussée. Étant donné que les buses à bouchon gagnent en efficacité à mesure qu'elles grossissent, l' impulsion spécifique de 465 secondes (par rapport aux 425 du J-2) n'était pas particulièrement agressive. Le moteur servait également de bouclier thermique principal, activement refroidi par de l'hydrogène liquide qui était ensuite déversé par-dessus bord.

Quatre jambes d'atterrissage s'étendaient des carénages sur les côtés du fuselage, se rétractant jusqu'à un point à peu près égal à la partie « active » de la zone du moteur. Quatre groupes de petits moteurs de manœuvre étaient situés entre les jambes, environ à mi-chemin d'avant en arrière le long du fuselage. Une série de six réservoirs plus petits disposés dans les interstices entre les réservoirs LOX et LH2 alimentaient les moteurs de manœuvre.

SASSTO a livré 6 200 lb (2 800 kg) de cargaison sur une orbite de 110 nmi (200 km) lorsqu'il a été lancé plein est depuis le Centre spatial Kennedy . Le poids à vide était de 14 700 lb (6 700 kg), considérablement plus léger que les 28 500 lb (12 900 kg) du S-IVB, et le poids brut au décollage était de 216 000 lb (98 000 kg). La charge utile typique était le Gemini, qui était recouvert d'un grand carénage aérodynamique.

La maniabilité de rentrée était assurée par un profil de levage à corps émoussé, similaire à celui de l' Apollo CSM . La portée transversale était limitée, environ 230 miles (370 km), et il n'y avait pratiquement aucune maniabilité du tout en approche finale. Il y avait assez de carburant pour environ 10 secondes de vol stationnaire et de petites manœuvres pour sélectionner un point d'atterrissage plat. Parce que SASSTO avait la même taille de base que le S-IVB, Douglas a proposé de le transporter dans le Super Guppy Aero Spacelines existant après son atterrissage à la base aérienne de Wendover dans l'Utah ou à Fort Bliss à l' extérieur d' El Paso, au Texas .

Développements

Dietrich Koelle a utilisé SASSTO comme point de départ pour un développement similaire à Messerschmitt-Bölkow-Blohm à la fin des années 1960. Contrairement à la version de Bono, Koelle a utilisé autant de technologies et de matériaux existants que possible, tout en abandonnant le besoin du dimensionnement spécifique S-IVB. Le résultat a été un vaisseau spatial légèrement plus grand, le Beta , qui a lancé 4 000 lb (1 800 kg) de charge utile sans l'utilisation de combustible liquide, de construction légère avancée ou d'un véritable moteur aérospike. Dans le cadre de la proposition Beta, Koelle a souligné que même le S-IVB existant pourrait atteindre l'orbite, avec une charge utile nulle, s'il était équipé d'un moteur LOX/LH2 haute pression de 460 Isp.

Gary Hudson , en 1991, a souligné qu'un tel moteur existait, le RS-25 , utilisant un S-IVB propulsé par RS-25 comme expérience de pensée pour démontrer la faisabilité réelle des lanceurs SSTO. Cette étude faisait partie de sa série de lanceurs "Phoenix", tous similaires au SASSTO.

Voir également

• Liste des conceptions de système de lancement spatial

Les références

Remarques

Bibliographie

Lectures complémentaires

Liens externes

• SASSTO - Encyclopédie Astronautica
• Simulation de vol compatible PC pour le SASSTO. Nécessite une installation préalable du package de simulateur de vol spatial général Orbiter , Orbiter et SASSTO sont des logiciels gratuits.