Vulcan (raket)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Jump to search
Een artistieke voorstelling van het Vulcan 561-ontwerp. Deze voorstelling dateerd van voor de plannen van de Centaur V en toont nog de smallere Centaur III als tweede trap.

De Vulcan is een toekomstige tweetrapsraket van United Launch Alliance (ULA) die vanaf 2020 zowel de Atlas V als de Delta IV moet gaan vervangen. De Vulcan combineert technieken van beide voorgangers met nieuwe technieken. De Vulcan is ook de eerste door ULA zelf ontwikkelde raket sinds de oprichting van dat bedrijf, door de fusie van de raketbouw-en-lanceerafdelingen van Boeing en Lockheed Martin in 2006. De Vulcan moet zowel satellieten als al dan niet bemande ruimteschepen waaronder de Boeing Starliner en de SNC Dream Chaser in de ruimte brengen.

Geschiedenis[bewerken]

Sinds 2011 was ULA al bezig met het ontwikkelen van een goedkopere raket daar de concurrentie van ILS, SpaceX en Arianespace erg sterk bleek te worden. Met name SpaceX dat voor veel lagere prijzen lanceert en bovendien certificatie door ULA's belangrijkste opdrachtgever, het Pentagon, waar ULA sinds haar oprichting in 2006 een monopoly op had, leek te gaan verkrijgen (SpaceX Falcon 9 is in 2015 daadwerkelijke gecertificeerd) vormt een bedreiging.

Door de Krimcrisis in 2014 wilde Amerika voor (militaire) ruimtevaarttechnologie niet langer afhankelijk van buitenlandse (Russische) leveranties en technieken[1]. Aangezien ULA's meest geboekte raket, de Atlas V de Russische RD-180 als hoofdmotor gebruikt en de (wel volledig Amerikaanse) Delta IV twee maal zo duur is om te bouwen en lanceren, was een versnelde ontwikkeling van een nieuwe raket nodig. Een kale Vulcan lancering (zonder SRM's) zou de helft van Atlas V lancering ($186.000.000 in 2015) moeten gaan kosten en ULA daarmee beter concurrerend moeten maken.

In het najaar van 2015 probeerde Aerojet Rocketdyne middels een bod een groot belang aan ULA aandelen van aandeelhouders Boeing of Lockheed Martin over te nemen in de hoop zo invloed te krijgen op keuzes van haar belangrijkste klant voor de levering van toekomstige motoren. Nog voor er een deal rond kon komen kondigde ULA aan bestellingen voor de BE-4 hoofdmotoren bij Blue Origin te hebben gedaan en voor de GEM 63XL SRM’s bij Orbital ATK in plaats van de soortgelijke AJ-60A van Aerojet-Rocketdyne. Hiermee werd de rol van Aerojet-Rocketdyne in de Vulcan voorlopig gereduceerd tot het leveren van de RL10 die de Centaur-upperstage voortstuwt. Het overnamebod van twee miljard dollar werd afgewezen.

Begin 2017 kwamen de eerste volledige BE-4 motoren gereed. In april 2017 gaf Tory Bruno aan dat als de tests die met deze motor worden uitgevoerd een stabiele stuwkracht volgens de verwachtingen uitwijzen, de BE-4 binnen 60 tot 90 dagen formeel geselecteerd wordt[2].

Naamgeving[bewerken]

Het Next Generation Launch System vaak afgekort als NGLS was de werknaam die tot 2015 werd gebruikt. In het voorjaar van 2015 gaf ULA CEO Tory Bruno via social-media een aantal naam suggesties voor de nieuwe raket. Op de website van ULA kon daarop gestemd worden. Star Trek fans suggereerden echter massaal de naam Vulcan ter ere van de kort daarvoor overleden acteur Leonard Nimoy die de rol van de Vulcan Spock in Star Trek had gespeeld. Nadat deze naam aan de online stemming was toegevoegd bleek Vulcan favoriet te zijn en werd deze naam in april gepresenteerd. Andere geopperde namen waren Zeus, GalaxyOne, Eagle en Freedom.

Ontwerp en ontwikkeling[bewerken]

Aanvankelijk werd de eerste vlucht in 2019 verwacht. Begin 2018 werd dat halverwege 2020.

Voor de Vulcan worden momenteel extern twee verschillende hoofdmotoren ontwikkeld. Blue Origin ontwikkelt de BE-4 die methaan als brandstof gebruikt en waarvan er twee worden gebruikt, en Aerojet Rocketdyne ontwikkelt de AR1 die RP1-kerosine gebruikt[3][4] en ook als tweetal zou worden ingezet. De BE-4 waarvan de ontwikkeling in 2011 al begon heeft die strijd voorlopig gewonnen en ULA heeft z'n voorkeur voor de BE-4 uitgesproken. De ontwikkeling van de AR-1, waarvan de ontwikkeling later begon, wordt echter wel volledig gefinancierd en afgerond als plan-b en eventueel gebruikt voor een andere latere versie. De BE-4 wordt in de toekomst ook op Blue Origins eigen orbitale raket gebruikt.

Voor de tweede trap zal in eerste instantie van de Centaur gebruik worden gemaakt. In 2018 werd gemeld dat de Centaur op een aantal punten aangepast en gemoderniseerd zijn ten opzichte van de Centaur III die momenteel op de Atlas V wordt gebruikt. Behalve een één-of-twee-motorige Centaur zal er ook een viermotorige uitvoering komen. Deze Centaurs zullen de Centaur V heten.

De eerste trap kan nog aangevuld worden met een aantal van maximaal zes vastebrandstof-raketten (Solid Rocket Motors alias SRM’s) van het type GEM 63XL die door Orbital ATK worden ontwikkeld en fabriceert. In voorbereiding op de invoering van de Vulcan heeft ULA al besloten de Aerojet Rocketdyne AJ60 SRM’s van Atlas V vanaf 2018 te vervangen door GEM 63. Ook de SRM’s van ULA’s Delta-raketten zijn GEM-varianten. ULA heeft Lanceercomplex SLC-41 op de Cape Canaveral Air Force Station en SLC-3E op Vandenberg Air Force Base geselecteerd als lanceerplaats. De maatvoering van de eerste Vulcans zal qua lengte gelijk worden aan die van de Atlas V zodat de aanpassing aan de lanceerplaats zich beperken tot de brandstofopslag en laad-technieken terwijl de hangaars en de lanceertoren en de "crew acces tower" voor de Boeing Starliner nauwelijks aangepast hoeven te worden. Wel hebben de brandstoftanks van de Vulcan eerste trap de diameter van de Delta IV, dikker dan de Atlas V.[5][6] De logica hierachter is dat de Vulcan net als de Delta IV een vloeibaar gas als brandstof gebruikt (de Vulcan gebruikt methaan en de Delta IV waterstof). De eerste trap brandstoftanks zijn daarom afgeleid van de Delta IV. Mocht ULA noodgedwongen voor de op RP-1 (raket kerosine) werkende AR-1 motoren moeten kiezen dan zal de diameter gelijk zijn aan die van de Atlas V.

Geplande doorontwikkeling[bewerken]

Het is de bedoeling dat de Vulcan zich na introductie doorontwikkelt. ULA CEO Tory Bruno had het bij de perspresentatie van de Vulcan in april 2015 over een "evolving rocket" naar voorbeeld van de Sojoez-raket die sinds de introductie in de jaren 1960 constant in kleine stapjes werd gemoderniseerd en zodoende relevant bleef. [7]

Herbruikbare hoofdmotoren[bewerken]

Eén van de wijzigingen is dat de hoofdmotoren, die veruit het duurste onderdeel van de Vulcan zijn, herbruikbaar worden. ULA wil dat midden harsen 2020 implementeren wanneer de Vulcan regelmatig vliegt. Anders dan bij de SpaceX Falcon 9 die zijn gehele eerste trap rechtstandig laat landen, zal de Vulcan eerste trap het onderste gedeelte met de motoren na gebruik afstoten. Dit deel valt, los van de grote brandstoftanks, terug naar aarde, een door NASA ontwikkeld opblaasbaar hitteschild moet voor eerste afremming en bescherming tegen extreme hitte zorgen. Daar waar de luchtdichtheid voldoende is zullen parachutes worden gebruikt om verder af te remmen. Een helikopter zal dan een "mid-air capture" oftewel: het met een haak vangen van een aan een parachute hangende lading, uitvoeren. De gevangen hoofdmotoren kunnen dan na een opknapbeurt, klaar voor hergebruik in een nieuwe raket geplaatst worden. [8] Voordeel van deze methode is volgens Tory Bruno dat uiteindelijk na elke vlucht de motoren geborgen kunnen worden, terwijl dat bij volledige boosterlandingen bij hooguit twee-derde van de lanceringen mogelijk is terwijl de kracht en brandstof van de booster maximaal gebruikt worden. Ook worden de motoren door het hitteschild aan minder destructieve reentry-hitte blootgesteld dan bij concurrent SpaceX.

ACES[bewerken]

Een nieuw te ontwikkelen zeer geavanceerde tweede trap genaamd Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES), zal op den duur de Centaur moeten vervangen en de capaciteit van de Vulcan met dertig procent moeten doen toenemen[9]. ACES zal met driemaal de hoeveelheid brandstof van ULA’s huidige upperstages gevuld worden. Daarnaast zal ACES ook een serie nieuwe mogelijkheden bieden. Zo kan Vulcan/ACES gebruikt worden om een zware satelliet in een lage aardbaan te brengen. Daarna kan een tweede Vulcan/ACES combinatie naar de eerste vliegen met extra brandstof en de eerste ACES bijtanken voor een vervolg van de ruimtereis[10]. Ook kan een ACES maanden achtereen actief blijven terwijl andere upperstage slecht enkele uren werkend in de ruimte kunnen overleven[11]. Brandstofrestanten kunnen ook worden overgeladen in andere ACES-modules die bijvoorbeeld een ruimtestation op koers en snelheid houden en ACES-modules kunnen in de ruimte achter elkaar gekoppeld worden voor een extra lange boost naar cislunar-banen of deep space-missies. Afkokende waterstof-en-zuurstof-gassen worden in een interne generator in electriciteit omgezet waardoor de accu’s geladen blijven. Deze 60 kilowatt generatoren kunnen ook een ruimtestation, ruimtesonde of satelliet van stroom voorzien. De uitstoot van de generator kan vervolgens weer als drijfgas terug in de brandstoftanks worden gepompt waardoor er geen helium nodig is. Ook kunnen de afgekookte gassen voor de besturingsstuwers gebruikt worden waardoor er geen hydrazine-of-stikstof-stuwers nodig zijn. ULA had drie verschillende hoofdmotoren op het oog voor ACES, de Blue Origin BE-3U, de Aerojet Rocketdyne RL-10 en de XCOR 8H21. Die laatste viel af toen XCOR in 2017 failliet ging. In 2018 werd duidelijk dat ook de BE-3U is afgevallen[12]. Er komt een tweemotorige en een viermotorige uitvoering met RL10 motoren.

Vulcan Heavy[bewerken]

Daarnaast was er een plan voor een Vulcan Heavy, die twee extra eerste trappen als side-boosters gebruikt (net als de Delta IV Heavy en de Falcon Heavy) hoewel de daadwerkelijke ontwikkeling daarvan niet overbodig lijkt. De mogelijkheid ACES bij te tanken in de ruimte zou een "triple core" versie overbodig maken. En met zes toegevoegde GEM-63XL SRM’s zou de Vulcan meer kracht en vrachtcapaciteit hebben dan de Delta IV-Heavy.

Andere formaten[bewerken]

In 2015 werd er gesproken over Vulcan met dezelfde afmetingen als de Delta IV. Deze zou dan mogelijk ook andere hoofdmotoren krijgen. Als deze uitvoering er komt dan zou de AR-1 mogelijk daarvoor geselecteerd worden. In de jaren na 2015 is over dit plan niets meer meegedeeld.

Zie ook[bewerken]

  • OmegA - een vergelijkbare toekomstige raket van Orbital ATK
  • New Glenn - een toekomstige deels herbruikbare raket van Blue Origin die net als de Vulcan de BE-4 hoofdmotoren heeft.

Externe link[bewerken]