Vulcan – nowa, częściowo odzyskiwalna rakieta ULA

Następca Atlasa V i Delty IV będzie nosił nazwę Vulcan i będzie częściowo odzyskiwany.

Vulcan – nowa rakieta ULA – i jej logo / Credit: ULA

W finale głosowania wzięły 3 nazwy wybrane spośród 400 propozycji zgłoszonych przez pracowników ULA: Vulcan, Zeus i Galaxy One. Nazwę, jak i samą rakietę, uroczyście zaprezentowano w trakcie 31. Space Symposium w USA.

Nowa rakieta ma przynieść odpowiedź na dwa palące problemy ULA: rosyjskie silniki i rosnącą presję konkurencyjnego SpaceX.

Vulcan skorzysta z silników BE-4 opracowywanych przez Blue Origin lub równolegle zamówionego projektu silników z firmy Aerojet Rocketdyne. ULA chce się w ten sposób uniezależnić od rosyjskich silników RD-180. Z uwagi na relację z Rosją, ich wykorzystywanie jest silnie krytykowane przez opinię publiczną a nawet rząd USA, który nie chce by ich więcej sprowadzano. Siły Powietrzne USA i Kongres przeznaczyły nawet specjalną pulę pieniędzy na opracowanie nowego, wydajnego silnika na paliwo ciekłe, którego konstrukcja byłaby całkowicie amerykańska.

Start rakiety Vulcan – wizualizacja / Credit: ULA

ULA jest też pod silną presją SpaceX, który oferuje rakiety nośne w niższych cenach i niedługo wkroczy na rynek startów wojskowych i rządowych, na którą ULA przez dekady miała monopol.

Nowa rakieta ma powstawać etapami, które w końcowym efekcie mają ponieść konkurencyjność ULA na rynku. Całość prac przewidziana jest na 9 lat i będzie kosztowała około 2 miliardów USD.

Pierwszym etapem będzie nowy pierwszy człon z którymś z nowych silników wspomnianych wyżej, BE-4 lub AR-1. Preferowany jest BE-4, ale ostateczna decyzja ma zapaść w 2016. Ich proces certyfikacji w Siłach Powietrznych USA ma się rozpocząć jeszcze w tym roku. Nowy człon odziedziczy wydłużone zbiorniki paliwa z rakiety Delta IV, która zostać wycofana z użytku w 2018 roku. Mimo, że rakieta będzie mogła zostać wzbogacona aż o 6 rakiet dodatkowych na paliwo stałe, to nie będzie miała takiego udźwigu jak Delta IV Heavy (prawie 26 ton an LEO). Prezes ULA, Tory Bruno, zapowiedział, że w ciągu 12 miesięcy firma wystosuje formalne zapotrzebowanie do podmiotów przemysłowych na większy stopień główny. Jako wykonawcy typowani są tu Orbital ATK albo Aerojet Rocketdyne.

Kolejnym ma być nowy drugi człon – Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES), którego debiut przewiduje się w 2019 roku. Do tego czasu używany będzie stopień Centaur. ACES ma się charakteryzować możliwością kilku tygodni pracy w przestrzeni kosmicznej i możliwością wielokrotnego uruchamiania, ograniczoną jedynie ilością paliwa. Zależnie od misji ma mieć od 1 do 4 silników. Nowy silnik zostanie wybrany w ciągu kilku lat. Konkurować będą tu: silnik RL10 firmy Aerojet Rocketdyne (obecnie używany w rakietach Atlas V i Delta IV), silnik BE-3 firmy Blue Origin, i silnik opracowywany wspólnie przez ULA i XCOR. Osłony aerodynamiczne mają pozostać niezmienione.

Technika SMART odzyskiwania rakiet Vulcan / Credit: ULA

Trzecim etapem ma być częściowe odzyskiwanie pierwszego członu. Firma chce tu wykorzystać sprawdzony przez dziesięciolecia sposób polegający na przechwytywaniu ładunku w locie przez śmigłowiec, tutaj nazywany Sensible Modular Autonomous Return Technology.

SMART przewiduje, że po zakończeniu pracy I członu nastąpi odłączenie silników od zbiorników paliwa. Silniki zostaną osłonięte nadmuchiwaną pokrywą ochronną i będą opadały na spadochronach hamujących. Następnie zostaną przechwycone w locie przez specjalnie wyposażony śmigłowiec.

Samolot JC-130B przechwytuje kapsułę powrotną satelity Corona, Edwards AFB, rok 1969 / Credit: USAF

Choć taka metoda przechwytywania wydaje się ryzykowna, to została opanowana do perfekcji już w latach 60. XX wieku. W ten sposób USAF przechwytywała opadające na spadochronach kapsuły z kliszami filmowymi z satelitów wywiadowczych pierwszych serii programu Corona.

Odzyskane, sprawdzone i recertyfikowane silniki będą mogły zostać użyte ponownie. Jest to o tyle istotne, że silniki stanowią nawet 2/3 kosztu pierwszego członu rakiety. Bruno ma nadzieję, że koszt startu Vulcana będzie się zamykał w 100 mln. USD. Pierwsza próba odzyskania silników miałaby odbyć się w 2024 roku, rok po wprowadzeniu do służby członu ACES.

(ULA, SFN, SN)