Pegasus Space Launcher | |
Un Pegasus a terra prima che crollasse sotto un B-52 , inSettembre 1989. | |
Dati generali | |
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Paese d'origine | stati Uniti |
Costruttore | Scienze orbitali / Hercules Aerospace |
Primo volo | 5 aprile 1990 |
Stato | Operativo |
Avvia (fallimenti) | 43 (3) |
Altezza | 16,9 metri (X: 15 m ) |
Diametro | 1,27 metri |
Peso al decollo | 23,1 t (X: 18,5 t ) |
Piani) | 3 o 4 |
Versione descritta | XL |
Carico utile | |
Orbita bassa | 443 kg |
Motorizzazione | |
1 ° piano | Orion 50SXL spinta 74 t .; durata: 72 s |
2 e piano | Orion 50XL spinta 16 t.; durata: 67 s |
3 e piano | Orion 38 spinta 3,7 t.; durata: 56 s |
4 e piano | Spinta HAPS 70 kg; durata: 241 s (opzionale) |
Missioni | |
Orbita bassa / polare | |
Pegasus è un lanciatore aereo americano in grado di posizionareun carico di 450 kg in orbita bassa . È stato sviluppato dalla società aerospaziale americana Orbital Sciences . Questo lanciatore ha la particolarità di essere lanciato da un aereo wide-body- inizialmente un B-52 e dal 1994 un Lockheed L-1011 convertito - ad un'altitudine di 12.000 metri e di avere un primo stadio dotato di ali portanti. Il primo lancio di successo è avvenuto il5 aprile 1990e più di quaranta colpi furono sparati nei due decenni successivi. Il lanciatore viene utilizzato per posizionare piccoli satelliti scientifici della NASA, satelliti militari statunitensi e satelliti per telecomunicazioni commerciali in orbita bassa.
Pegasus è inizialmente progettato per soddisfare le esigenze militari. Si propone in risposta a un bando di gara della DARPA (agenzia di ricerca militare americana responsabile dello sviluppo di tecniche innovative), alla ricerca di un lanciatore in grado di mettere in orbita piccoli satelliti militari ( lightsat ). DARPA richiede un lanciatore che può essere sganciato da un aereo per avere una grande flessibilità operativa. Hercules Aerospace e Orbital Sciences - queste due società fanno parte del gruppo Alliant Techsystems nel 2019 - hanno creato una joint venture nel 1987 per rispondere a questo bando di gara. Sono gli unici a rispondere e sono selezionati. Stanno sviluppando con i propri fondi, per una "modesta" cifra di 50 milioni di dollari, un lanciatore composto da tre stadi con propellente solido che può essere lanciato da un bombardiere B-52 . Il prezzo di lancio è di $ 6 milioni senza opzioni e overhead (test, progettazione dell'installazione del carico e supporto sul sito di lancio), il che può spingere il prezzo fino a $ 30 milioni. All'epoca, Orbital Sciences , fondata nel 1982 a Fairfax , in Virginia , sviluppò gli stadi superiori del razzo solido per il razzo pesante Titan IV e la sonda spaziale Mars Observer . Hercules Aerospace, che ha sede a Wilmington ( Delaware ), produce i propulsori booster per il lanciatore Delta II a Salt Lake City ( Utah ) .
Il nuovo lanciatore chiamato Pegasus è progettato da un team di circa 80 ingegneri guidati dal professor Antonio Elias mentre le ali sono progettate da Burt Rutan . L'enfasi è sulla semplicità mentre si sfruttano gli ultimi progressi nel campo della propulsione a razzo solido e dell'informatica di bordo. Non è previsto alcun test di volo. Per il primo volo, il vettore B-52 decolla dalla base aeronautica di Edwards in data5 aprile 1990e il lanciatore di luce colloca un piccolo satellite militare in un'orbita polare. Nel 1991 la NASA, che ha revisionato il suo programma Explorer dedicato ai piccoli satelliti scientifici, ha deciso di selezionare il lanciatore Pegasus per lanciare la più piccola delle navicelle del programma (i satelliti SMEX). Questa decisione pone fine alla carriera del lanciatore Scout fino ad allora utilizzato.
Dopo aver effettuato 5 lanci, i responsabili del progetto hanno deciso di sostituire il B-52 con un aereo civile Lockheed L-1011 di Air Canada. L'aereo ribattezzato Stargazer (riferimento alla nave del film Star Trek Next Generation) inaugura una nuova tecnica di trasporto. Invece di essere attaccato sotto l'ala, il lanciatore Pegasus è attaccato sotto la fusoliera del suo aereo da trasporto. Questa modifica consente di trasportare una versione più potente (XL) la cui massa va da 19 a 23 tonnellate.
Ma questi primi voli con il B-52 spesso non avvengono in modo nominale. Per il secondo e il quinto colpo, l'orbita raggiunta non è l'obiettivo. Il terzo lancio avviene in modo così caotico che viene condotta un'indagine. Anche la nuova versione XL del programma di avvio inizia con due errori. Durante il primo volo (27 giugno 1994) che trasporta un satellite sperimentale dell'Aeronautica Militare, il lanciatore devia dalla traiettoria pianificata e deve essere distrutto. Durante il secondo volo, avvenuto un anno dopo22 giugno 1995, la seconda fase non si separa correttamente e il programma di avvio perde il controllo. La NASA, che ha pianificato l'uso del lanciatore per due dei suoi satelliti FAST e FUSE , deve rimandare il loro lancio e sta cercando di trovare un lanciatore sostitutivo. I successivi quattro voli hanno avuto successo, ma il quinto è stato nuovamente un guasto a seguito di un guasto di una batteria del terzo stadio che non ha consentito il dispiegamento del satellite HETE . Successivamente, il launcher non subisce più alcun guasto, anche parziale.
Il programma di avvio ha successo solo relativamente. In 24 anni è stato utilizzato solo 42 volte, cioè meno di due volte l'anno. Durante il decennio del 2010, i voli sono diventati scarsi: non sono stati effettuati voli nel 2009, 2010, 2011, 2014, 2015 e 2017. Pegasus è troppo piccolo per la maggior parte dei satelliti istituzionali o commerciali nonostante la riduzione delle dimensioni di questi. costoso per la maggior parte degli operatori satellitari commerciali.
L'aereo del vettore decolla da un aeroporto con equipaggi di terra in grado di eseguire test e fornire supporto in volo. Gli aeroporti che possono essere utilizzati sono il Kennedy Space Center in Florida , la Vandenberg Air Force Base e il Dryden Flight Research Center in California , Wallops Island in Virginia ; Kwajalein nel Pacifico e le isole Canarie nel nell'Oceano Atlantico .
Dopo essersi posizionato in una data posizione con una velocità e direzione predeterminate, l'aereo da trasporto rilascia il razzo orizzontalmente. Dopo una caduta libera di 5 secondi, il motore del primo stadio si accende e il razzo inizia a guadagnare quota. L'ala delta in composito in fibre di carbonio fornisce una certa portanza. Gli alettoni vengono utilizzati per correggere la direzione perché il motore a razzo non è sterzabile. Circa 1 minuto e 17 secondi dopo l'accensione, il motore del primo stadio si spegne. Il razzo si trova quindi a un'altitudine di 60 km a velocità ipersonica. Il primo stadio si stacca e trasporta l'ala e gli alettoni mentre il secondo stadio si illumina. Questo brucia per 1 minuto e 18 secondi. Il motore di questo piano può gestire imbardata e beccheggio mentre i movimenti di rollio sono controllati da getti di azoto al 3 ° piano. Mentre il secondo stadio è a metà, il razzo raggiunge un'altitudine dove c'è quasi il vuoto. La carenatura che copre il satellite viene rilasciata. Il terzo piano è su. Ha un motore sterzante come lo stadio precedente. Il suo tempo di combustione è di 64 secondi. Il razzo può trasportare due satelliti o avere un quarto stadio per raggiungere altitudini più elevate o realizzare traiettorie più complesse. Questo stadio, l'HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System), è azionato da 3 piccoli motori che consumano idrazina che possono essere riaccesi più volte. Il peso dell'HAPS diminuisce corrispondentemente a quello del carico utile.
La guida viene eseguita da un computer a 32 bit e un'unità inerziale . Un ricevitore GPS fornisce ulteriori informazioni.
Il ruolo del vettore aereo non è quello di aumentare il carico utile che può essere messo in orbita dal razzo: la sua velocità (0,8 mach) rappresenta solo il 3% della velocità del satellite e l'altitudine alla quale lancia il razzo. (12.000 metri) rappresenta solo il 4% del raggio dell'orbita bassa generalmente presa di mira dai satelliti. D'altra parte, l'altitudine alla quale viene lanciato il razzo consente di superare i vincoli meteorologici. A 12.000 metri Pegasus si trova nella stratosfera, quindi sopra la troposfera in cui si verificano i fenomeni meteorologici più violenti (venti…). Pegasus può così essere lanciato senza attendere una finestra meteorologica favorevole che di solito comporta costi significativi legati all'immobilizzazione degli equipaggi di terra.
Inoltre, l'aereo da trasporto evita di dover utilizzare costose strutture di lancio a terra. L'aereo può lanciare il satellite dalla posizione più economica, solitamente situata a livello dell'equatore . L'importo dell'assicurazione è ridotto perché il lancio è sull'oceano lontano da case che potrebbero essere colpite dalla ricaduta tossica del razzo.
Grazie a questa modalità di lancio, l'ugello del motore del primo stadio potrebbe essere allungato, il che ne migliora l'efficienza, perché a 12.000 metri non subisce una pressione aerodinamica forte come al suolo. Per lo stesso motivo le correzioni di assetto possono essere effettuate mediante l'azione dei soli alettoni, semplificando la progettazione del motore di primo stadio (motore fisso).
La versione originale del lanciatore, chiamata standard, è lanciata da un Boeing B-52. Ha effettuato il suo primo volo nel 1990. Una versione comprendente un quarto stadio HAPS che consente un leggero aumento delle prestazioni e un più preciso inserimento in orbita ha volato per la prima volta nel 1991. Nel 1994 il lanciatore è stato adattato per essere sparato dall'L-1011 acquisito dal produttore. Gli alettoni della nuova versione, denominata ibrida, sono abbassati per consentire la retrazione del carrello di atterraggio del velivolo da trasporto. Una versione più potente, soprannominata Pegasus XL, vola con il27 giugno 1994. È l'unico ad essere commercializzato oggi con lo stadio HAPS opzionale. Il primo e il secondo stadio sono stati allungati con una massa aumentata di oltre 4 tonnellate e un carico utile di 40 kg . Dopo un avvio difficile (3 fallimenti totali e 2 fallimenti parziali su 14 voli nel 1997) il lanciatore non ha più avuto problemi ma la sua commercializzazione ha subito un notevole rallentamento dopo il 2008 (3 voli tra il 2009 e il 2016). Neldicembre 2016, 43 lanciatori Pegasus sono stati sparati con 3 fallimenti totali e 2 fallimenti parziali.
Di serie, il lanciatore ha tre fasi che utilizzano propulsione a razzo solido e sviluppato da ATK.
Il primo stadio Orion 50S XL ha una massa di 15 tonnellate (1,4 tonnellate a vuoto) e una lunghezza di 10,27 m . La spinta del vuoto è di 726 kN e l'impulso specifico è di 295 secondi. Il tempo di combustione è di 68,6 secondi. L'unico controllo dell'orientamento è relativo al passo e viene effettuato tramite gli alettoni. Il palco è costituito da un'ala delta in grafite composita realizzata da Scaled Composites con una deflessione di 48 ° e con un'apertura alare di 6,71 m . La finezza sotto Mach 1 è 4. Lo spessore dell'ala è di 8 pollici , con superfici parallele superiore e inferiore che lo rendono facile da attaccare al corpo del palco. Questa vela fornisce un po 'di portanza e facilita le manovre di lancio.
Il secondo stadio Orion 50 XL ha una massa di 4,3 tonnellate (391 kg a vuoto) e una lunghezza di 3,07 m . La spinta media nel vuoto è di 158 kN e l'impulso specifico è di 289 secondi. Il tempo di combustione è di 71 secondi. Il motore è regolabile in rollio e imbardata tramite un sistema elettromeccanico. Un sistema di propulsione a gas freddo viene utilizzato per il controllo del rollio nella fase di propulsione e per tutti gli altri controlli di assetto tra due fasi di propulsione.
Il terzo stadio Orion 38 ha una massa di 872 kg (102 kg a vuoto) e una lunghezza di 1,34 m . e un diametro di 0,97 m . La spinta del vuoto è mediamente di 32,7 kN e l'impulso specifico è di 287 secondi. Il tempo di combustione è di 67 secondi. Il motore è regolabile in rollio e imbardata tramite un sistema elettromeccanico. Un sistema di propulsione a gas freddo viene utilizzato per il controllo del rollio nella fase di propulsione e per tutti gli altri controlli di assetto tra due fasi di propulsione.
Sulla versione HAPS (Hydrazine Auxiliary Propulsion System) è installato un quarto stadio per migliorare la precisione di iniezione in orbita aumentando il carico utile di 36 kg (per un'orbita di 720 km con un'inclinazione orbitale di 82 ° ). Il palco, lungo 30 cm con un diametro di 97 cm e una massa di 90 kg , è posto sotto la carena e sostituisce il serbatoio dell'azoto utilizzato dalla versione a tre stadi per il controllo dell'assetto. Comprende tre motori a razzo MR-107 con una spinta unitaria di 222 newton che bruciano idrazina con un impulso specifico di 236 secondi e forniti da Olin Aerospace. Il controllo dell'assetto è ottenuto mediante propulsori a gas freddo (azoto) e applicando una spinta diversa ai tre motori. Lo stadio viene tipicamente utilizzato in due fasi (131 s + 110 s) separate da una fase balistica.
La carenatura ha una lunghezza utile di 2,13 metri e un diametro interno di 1,15 m . È una parte composita composta da due metà e una massa di 127 kg .
L'ala del Pegasus è attaccata al corpo del primo stadio del lanciatore
Il payload SORCE è collegato al launcher in una stanza pulita mobile.
Pegasus XL fissato sotto la carenatura del suo aereo da trasporto L-1011
Due lanciatori orbitali integrano componenti del Pegasus:
Diversi missili e razzi sono stati sviluppati dal Pegasus:
No. | Datato | Versione | Aereo da trasporto | Carico utile | genere | Sito di lancio | Commento |
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1 | 5 aprile 1990 | Standard | B-52 | Pegsat , NavySat | Edwards AFB | ||
2 | 17 giugno 1991 | Standard con HAPS | B-52 | Microsats (7 satelliti) | Edwards AFB | Fallimento parziale. Orbita inferiore al previsto | |
3 | 9 febbraio 1993 | Standard | B-52 | SCD-1 | Cape Canaveral | ||
4 | 25 aprile 1993 | Standard | B-52 | ALEXIS | Telescopio spaziale | Edwards AFB | |
5 | 19 maggio 1994 | Standard con HAPS | B-52 | STEP-2 (Space Test Experiments Platform / Mission 2 / SIDEX) | Edwards AFB | Fallimento parziale. Orbita inferiore al previsto | |
6 | 27 giugno 1994 | XL | L-1011 | FASE-1 (Piattaforma di esperimenti spaziali / Missione 1) | Vandenberg | Fallito (perdita di controllo del lanciatore durante il volo) | |
7 | 3 agosto 1994 | Standard | B-52 | APICE | Edwards AFB | ||
8 | 3 aprile 1995 | Ibrido | L-1011 | Orbcomm (2 satelliti), OrbView-1 | Satelliti per telecomunicazioni | Vandenberg | |
9 | 22 giugno 1995 | XL | L-1011 | FASE-3 (Piattaforma esperimenti spaziali / Missione 3) | Vandenberg | Fallito (secondo stadio malfunzionamento) | |
10 | 9 marzo 1996 | XL | L-1011 | REX II | Vandenberg | ||
11 | 17 maggio 1996 | Ibrido | L-1011 | MSTI-3 | Vandenberg | ||
12 | 2 luglio 1996 | XL | L-1011 | TOMS-EP | Vandenberg | ||
13 | 21 agosto 1996 | XL | L-1011 | VELOCE | Studio dell'aurora polare | Vandenberg | |
14 | 4 novembre 1996 | XL | L-1011 | HETE , SAC-B | Rivelatore di burst di raggi gamma | Wallops Flight Facility | Fallito (i satelliti non si sono separati dal terzo piano) |
15 | 21 aprile 1997 | XL | L-1011 | Minisat 01, Celestis 01 | Aeroporto di Gran Canaria | ||
16 | 1 ° agosto 1997 | XL | L-1011 | OrbView-2 | Vandenberg | ||
17 | 29 agosto 1997 | XL | L-1011 | FORTE | Vandenberg | ||
18 | 22 ottobre 1997 | XL | L-1011 | FASE-4 (Piattaforma di esperimenti spaziali / Missione 4) | Wallops Flight Facility | ||
19 | 23 dicembre 1997 | XL con HAPS | L-1011 | Orbcomm (8 satelliti) | Satelliti per telecomunicazioni | Wallops Flight Facility | |
20 | 26 febbraio 1998 | XL | L-1011 | SNOE , BATSAT | Studio dell'atmosfera | Vandenberg | |
21 | 2 aprile 1998 | XL | L-1011 | TRACCIA | Osservazione solare | Vandenberg | |
22 | 2 agosto 1998 | XL con HAPS | L-1011 | Orbcomm (8 satelliti) | Satelliti per telecomunicazioni | Wallops Flight Facility | |
23 | 23 settembre 1998 | XL con HAPS | L-1011 | Orbcomm (8 satelliti) | Satelliti per telecomunicazioni | Wallops Flight Facility | |
24 | 22 ottobre 1998 | Ibrido | L-1011 | SCD-2 | Cape Canaveral | ||
25 | 6 dicembre 1998 | XL | L-1011 | SWAS | Astronomia sub-millimetrica | Vandenberg | |
26 | 5 marzo 1999 | XL | L-1011 | FILO | Astronomia a infrarossi | Vandenberg | |
27 | 18 maggio 1999 | XL con HAPS | L-1011 | Terrier , MUBLCOM | Vandenberg | ||
28 | 4 dicembre 1999 | XL con HAPS | L-1011 | Orbcomm (7 satelliti) | Satelliti per telecomunicazioni | Wallops Flight Facility | |
29 | 7 giugno 2000 | XL | L-1011 | TSX-5 (Tri-Services Experiments Platform / Mission 5) | Vandenberg | ||
30 | 9 ottobre 2000 | Ibrido | L-1011 | HETE 2 | Astronomia UV, X e gamma | Kwajalein | |
31 | 5 febbraio 2002 | XL | L-1011 | RHESSI | Immagini X e gamma di eruzioni solari | Cape Canaveral | |
32 | 25 gennaio 2003 | XL | L-1011 | SORCE | Cape Canaveral | ||
33 | 28 aprile 2003 | XL | L-1011 | GALEX - Galaxy Evolution Explorer | Astronomia ultravioletta | Cape Canaveral | |
34 | 26 giugno 2003 | XL | L-1011 | OrbView-3 | Vandenberg | ||
35 | 13 agosto 2003 | XL | L-1011 | SCISAT-1 | Vandenberg | ||
36 | 15 aprile 2005 | XL | L-1011 | DARDO | Vandenberg | ||
37 | 28 marzo 2006 | XL | L-1011 | ST-5 - Space Technology 5 (3 satelliti) | Vandenberg | ||
38 | 25 aprile 2007 | XL | L-1011 | SCOPO | Osservazione di nuvole nottilucenti | Vandenberg | |
39 | 16 aprile 2008 | XL | L-1011 | C / NOFS | Kwajalein | ||
40 | 19 ottobre 2008 | XL | L-1011 | STAMBECCO | Studio dell'eliosfera | Kwajalein | |
41 | 13 giugno 2012 | XL | L-1011 | NuSTAR | Telescopio X. | Kwajalein | |
42 | 28 giugno 2013 | XL | L-1011 | IRIS | Telescopio ultravioletto | Vandenberg | |
43 | 15 dicembre 2016 | XL | L-1011 | CYGNSS | Previsioni del tempo | Cape Canaveral | |
44 | 11 ottobre 2019 | XL | L-1011 | ICONA | Studio della ionosfera terrestre | Cape Canaveral |