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_(cropped).jpg/500px-CLPS_PM-1_Astrobotic-ULA_Rollout_for_Launch_(KSC-20240105-PH-JBS01_0067)_(cropped).jpg) 初飛行を控えた VC2S 構成のバルカン ケンタウルス | |
| 関数 | 大型ロケット |
|---|---|
| メーカー | ユナイテッド・ローンチ・アライアンス |
| 原産国 | アメリカ合衆国 |
| 打ち上げコスト | 1億1000万ドル（開始）[1] |
| サイズ | |
| 身長 | 標準：61.6メートル（202フィート） 長さ：67.3メートル（221フィート）[2] |
| 直径 | 5.4メートル（18フィート）[3] |
| 質量 | 546,700 kg (1,205,300 ポンド) |
| ステージ | 2 |
| 容量 | |
| LEOへのペイロード | |
| 軌道傾斜角 | 28.7° |
| 質量 | 27,200 kg (60,000ポンド) [4] |
| GTOへのペイロード | |
| 軌道傾斜角 | 27° |
| 質量 | 15,300 kg (33,700 ポンド) [4] |
| GEOへのペイロード | |
| 質量 | 7,000 kg (15,000 ポンド) [4] |
| TLIへのペイロード | |
| 質量 | 12,100 kg (26,700 ポンド) [4] |
| 発売履歴 | |
| 状態 | 運用 |
| 発射場 | |
| 総打ち上げ数 | 2 |
| 成功 | 2 |
| 初飛行 | 2024年1月8日[6] |
| ブースター – GEM-63XL | |
| ブースターなし | 0、2、4、または6 [7] |
| 身長 | 21.98 m (865.3 インチ) |
| 直径 | 1.62 m (63.7 インチ) |
| 空の塊 | 4,521 kg (9,966 ポンド) |
| 総質量 | 53,030 kg (116,920 ポンド) |
| 推進剤質量 | 47,853 kg (105,497 ポンド) |
| 最大推力 | 2,061 kN（463,249 lbf）各 |
| 比推力 | 280.3秒（2.749km/秒） |
| 燃焼時間 | 87.3秒[8] |
| 推進剤 | AP / HTPB /アル |
| 第一段階 – バルカン | |
| 身長 | 33.3メートル（109フィート） |
| 直径 | 5.4メートル（18フィート） |
| 搭載 | 2 × BE-4 |
| 最大推力 | 4,900 kN (1,100,000 lb f ) |
| 燃焼時間 | 299秒[9] [10] |
| 推進剤 | LOX / CH 4 |
| 第2段階 –ケンタウルスV | |
| 身長 | 11.7メートル（38フィート） |
| 直径 | 5.4メートル（18フィート） |
| 搭載 | 2 × RL10 [11] |
| 最大推力 | 212 kN (48,000 lb f ) [12] |
| 比推力 | 453.8秒（4.450km/s）[12] |
| 推進剤 | LOX / LH 2 |
バルカン セントールは、ユナイテッド ローンチ アライアンス(ULA)が開発、運用する大型ロケットです。バルカン 1 段目とセントール2 段目で構成される2 段軌道ロケットです。ULA のアトラス Vロケットとデルタ IVロケットに代わるものです。主に米国諜報機関や国防総省の衛星を打ち上げる国家安全保障宇宙打ち上げ(NSSL) プログラム向けに設計されていますが、ULA は商業打ち上げを誘致できるほどミッションの価格を低く抑えることもできると考えています。
ULAは2014年にバルカンの開発を開始したが、その主な目的はスペースXのファルコン9との競争と、アトラスVの動力源であるロシア製RD-180エンジンの使用中止を求める議会の要求に従うことであった。バルカン・セントールの初飛行は当初2019年に予定されていたが、新型BE-4第1段エンジンとセントール第2段エンジンの開発上の問題により何度も延期された。[13]
ヴァルカン・ケンタウルスは、2024年1月8日にペレグリン月着陸船を搭載し、ほぼ完璧な初打ち上げを達成した。これはNASAの商業月面ペイロードサービス計画の最初のミッションである。2024年10月4日にはNSSL認証飛行となる2回目の打ち上げが行われ、GEM-63XL固体ロケットブースターの1つのノズルが外れて推力が低下し非対称となったにもかかわらず、完璧な軌道投入を達成した。
説明
バルカン・ケンタウルスはULAのアトラスVとデルタIVの打ち上げロケットの多くの技術を再利用しており[14]、より良い性能とより低い生産コストを達成することを目指しています。
ヴァルカンの第1段ロケットとその前身との最大の違いは、ブルーオリジン社製のBE-4エンジン2基で液体メタン（液化天然ガス）を燃料として液体酸素とともに使用していることである。[15] [16]デルタで使用されている極低温液体水素燃料と比較すると、メタンはより高密度で沸点もはるかに高いため、燃料タンクをより小型軽量に製造することができる。また、メタンはアトラスで使用されている灯油燃料よりもクリーンに燃焼するため、炭化水素燃焼副産物で汚染されて最終的に詰まる可能性が低く、エンジンをより簡単に再利用できる。この特性は、ULAが提案するSMART再利用システムを実装する場合に重要となる。[17] [18]ヴァルカンの第1段ロケットは、デルタファミリーの共通ブースターコアとサイズが似ており（ヴァルカンは直径が約0.3メートル（1フィート）大きい）、アラバマ州ディケーターの同じ製造施設でほぼ同じ設備を使用して製造されている。
第2段はセントールVで、アトラスVで使用されたセントールIIIの大型改良版であり、エアロジェット・ロケットダイン社製のRL10エンジン2基を搭載し、液体水素と液体酸素を燃料としている。[19]
第一段には、ノースロップ・グラマン社製のGEM 63XL固体ロケットブースター（SRB）を最大6基追加することができる。[7] [20]これらは、アトラス用に開発されたGEM 63 SRBの延長バージョンである。
ヴァルカン・セントールは、中型ロケットのフットプリントで大型ロケットの打ち上げ能力を発揮します。1基のコアと6基のGEMブースターを搭載したヴァルカン・セントールは、27,200キログラム（60,000ポンド）を低地球軌道（LEO）まで打ち上げることができます。[21]これは、1基のコアと5基のGEMブースターを搭載したアトラスVがLEOまで打ち上げることができる18,850キログラム（41,560ポンド）よりもはるかに大きく、[22] 3基のコアを搭載したデルタIVヘビーがLEOまで28,790キログラム（63,470ポンド）を打ち上げることができた量とほぼ同じです。[23]
ヴァルカンは国家安全保障宇宙打ち上げプログラムの要件を満たすように設計されており、ボーイング・スターライナーやシエラネバダ・ドリームチェイサーなどのロケットの打ち上げを可能にする有人認証を取得するように設計されています。[2] [19] [24]
歴史
背景
ULAが2014年にバルカン・セントールの開発を決定したのは、主に2つの理由からだった。第一に、商業・民間の顧客がSpaceXのより安価なファルコン9 再使用型ロケットに群がり、ULAはますます米軍や諜報機関との契約に依存するようになった。[25] [26]第二に、2014年のロシアによるクリミア併合により、国防総省がロシア製RD-180エンジンを搭載したアトラスVに依存していることに対する議会の不快感が高まった。2016年、議会は2022年以降、軍がRD-180エンジンをベースにした打ち上げサービスを調達することを禁止する法律を可決した。[27]
2018年9月、ULAは、新しい第1段ブースターのRD-180エンジンの代わりに、ブルーオリジンの液体酸素（LOX）と液体メタン（CH4 ）を燃料とするBE-4エンジンを選択したと発表した。 [28]このエンジンはすでに開発3年目に入っており、ULAは新しい段とエンジンが2019年には飛行を開始すると予想していると述べた。[29] 2,400キロニュートン（550,000 lbf ）推力のBE-4エンジン2基は、新しい打ち上げロケットブースターに使用される予定だった。[30] [31] [29]
1ヵ月後、ULAはコスト削減のため社内のプロセスと人員を再編した。同社は、アトラスVの後継機は既存のアトラスVとデルタIVを融合し、アトラスVロケットのコストを半分にすることを目標としていると発表した。[26]
発表
2015年、ULAはヴァルカンロケットを発表し、既存のロケットを段階的に置き換える提案を行った。[32]ヴァルカンの配備は、デルタIVの胴体直径と製造プロセスに基づいた新しい第1段から始まると予想され、当初は2基のBE-4エンジンまたは代替としてAR1を使用する予定だった。第2段は、アトラスVで既に使用されている既存のセントーアIIIになる予定だった。後のアップグレードである先進極低温進化型段（ACES）は、ヴァルカンの初飛行から数年後に導入される予定だった。[32] ULAはまた、ヴァルカンのブースターエンジン、推力構造、第1段アビオニクスの再利用の設計コンセプトを明らかにした。これらは、ブースターエンジンの停止後に推進剤タンクからモジュールとして切り離すことができ、モジュールは膨張式熱シールドの後ろで大気圏に再突入する。 [33]
資金調達
最初の数年間、ULAの取締役会は四半期ごとにバルカン・ケンタウルス開発への資金提供を約束していた。[34] 2018年10月現在、米国政府はバルカン・ケンタウルス開発に官民パートナーシップ[アップデート]で約12億ドルを投じており、ULAが国家安全保障宇宙打ち上げ契約を締結すればさらに増額する予定である。[35]
2016年3月までに、アメリカ空軍（USAF）はヴァルカンの開発に最大2億200万ドルを投じた。ULAはまだ開発の総費用を見積もっていなかったが、CEOのトリー・ブルーノは「新型ロケットは通常20億ドルかかるが、その中には主エンジンの10億ドルも含まれる」と述べた。[34] 2018年3月、ブルーノはヴァルカン・セントールはそれまで「75%が民間資金」で賄われていたと述べた。[36] 2018年10月、提案依頼と技術評価の結果、ULAは国家安全保障宇宙打ち上げプログラムの一環としてヴァルカン打ち上げシステムのプロトタイプを開発するために9億6700万ドルを授与された。[35]
開発、生産、テスト
2015年9月、BE-4ロケットエンジンの生産を拡大し、より多くのテストを行うことが発表された。[37]翌年1月、ULAはヴァルカンの第1段の2つのバージョンを設計していた。BE-4バージョンは、密度の低いメタン燃料の使用をサポートするために、直径が5.4メートル（18フィート）である。[16] 2017年後半、上段はより大きく重いセントーロVに変更され、打ち上げロケットはヴァルカンセントーに改名された。[36] 2018年5月、ULAは、ヴァルカンセントー上段にエアロジェットロケットダインのRL10エンジンを選択すると発表した。 [38]その年の9月、ULAはヴァルカンの第1段にブルーオリジンのBE-4エンジンを選択すると発表した。 [ 39] [40] 10月に米空軍は新たな要件を盛り込んだNSSL打ち上げサービス契約を発表し、当初2020年に延期されていたヴァルカンの最初の打ち上げを2021年4月に延期した。[41] [42]
2019年8月、ヴァルカンの移動式発射プラットフォーム（MLP）の部品がフロリダ州ケープカナベラルのSLC - 40とSLC-41近くにある宇宙飛行処理運用センター（SPOC）に輸送された[43]。MLPは8つのセクションで製造され、高さ183フィート（56メートル）のレール台車上を時速3マイル（4.8 km / h）で移動する。[44] 2021年2月、ULAはヴァルカンの初打ち上げに先立ち、パスファインダーテストのために最初の完成したヴァルカンコアブースターをフロリダに出荷した。[45]その年を通してパスファインダーブースターのテストが続けられた。[46] [47]
2019年8月、ULAは、アストロボティック・テクノロジー社のペレグリン月着陸船を搭載し、2021年初頭にヴァルカン・セントールの初飛行を行うと発表した。[48] [49] [31] 2020年12月までに、BE-4メインエンジンの技術的問題により、打ち上げは2022年に延期された。[50] [51] 2021年6月、アストロボティック社は、COVID-19パンデミックによりペレグリンが予定通りに準備できず、ミッションとヴァルカン・セントールの初打ち上げが遅れると発表。ペレグリンのさらなる遅延により、ヴァルカンの打ち上げは2023年に延期された。[52] [53] [54] 2023年3月、セントールVの試験段階が試験シーケンス中に故障した。この問題を解決するために、ULAは段階の構造を変更し、ヴァルカン・セントールの初飛行のために新しいセントールを建造した。[55] 2023年10月、ULAは年末までにバルカン・ケンタウルスを打ち上げることを目指していると発表した。[56]
認定飛行
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2024年1月8日、ヴァルカンは初めて打ち上げられた。この飛行では、2つの固体ロケットブースターと標準長のフェアリングを備えたVC2S構成が使用された。4分間の月周回軌道投入噴射に続いてペイロードが分離され、ペレグリン着陸機は月への軌道に乗った。飛行開始から1時間18分後、セントー上段ロケットが3回目の噴射を行い、ペイロードを静止軌道に送る必要があるような長時間のミッションでどのように動作するかをテストするために太陽中心軌道に送られた。[57] [58]
分離直後にペレグリンの推進システムに故障が発生したため、月面着陸はできなかったが、アストロボティック社はバルカン・ケンタウルスロケットは問題なく作動したと述べた。[59]
2019年8月14日、ULAは商業競争で勝利し、2回目のヴァルカン認証飛行がSNC Demo-1と命名されることが発表された。これはNASAの商業補給サービスプログラムによるドリームチェイサーCRS-2飛行7回のうちの最初のものとなる。4機のSRB VC4構成を使用する。[60] SNC Demo-1は2024年4月より早く打ち上げられる予定だった。 [61]
ヴァルカン・セントールの2回目の認証ミッションの後、このロケットは米軍のミッションでの使用資格を得ることになる。[62] 2020年8月時点で、ヴァルカンはULAに授与された国家安全保障宇宙打ち上げ[アップデート]ペイロードの60%のシェアを2022年から2027年にかけて打ち上げる予定だったが、[63]遅延が発生した。 2022年後半の宇宙軍のUSSF-51打ち上げは国家安全保障機密ミッションとしては初のものとなるが、2021年5月に宇宙船は「ヴァルカン・セントールの非定期設計検証に関連するスケジュールリスクを軽減するため」アトラスVに再割り当てされた。 [64]同様の理由で、カイパー・システムズのプロトタイプ飛行はアトラスVロケットに変更された。[65]
2024年1月のヴァルカンの最初の打ち上げ後、ドリームチェイサーの開発の遅れにより、ULAは、ヴァルカンが空軍との契約で要求されている認証を進めることができるように、ドリームチェイサーをマスシミュレーターに置き換えることを検討することになった。 [66] ブルームバーグニュースは2024年5月に、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスが軍事打ち上げ契約の遅れにより金銭的ペナルティを負っていると報じた。[67] 5月10日、空軍次官補のフランク・カルヴェッリはボーイングとロッキードの幹部に手紙を書いた。「ULAがヴァルカンロケットの製造を拡大し、その打ち上げ頻度を我々のニーズに合わせて調整できる能力について、私はますます懸念を抱いている」とカルヴェッリは手紙の中で述べており、そのコピーはワシントンポストが入手した。「現在、ヴァルカンの遅れにより、軍事衛星の能力が地上に眠っている。」[68] 2024年6月、ブルーノは、セントール上段ロケットの将来の技術開発に役立つ「実験とデモンストレーション」を備えた質量シミュレーターを搭載して、ヴァルカンロケットが9月に2回目の飛行を行うと発表した。[69]
バルカン・セントールは、将来のNSSLミッションのためのロケット認証に必要な2回の飛行のうち2回目の飛行で、2024年10月4日11:25 UTCに打ち上げられた。打ち上げから約37秒後、固体ロケットブースター（SRB）の1つのノズルが外れ、排気煙の中に破片が降り注いだ。SRBは90秒間の燃焼を続けたが、この異常により推力が低下し、非対称となった。これによりロケットはわずかに傾いたが、誘導システムとメインエンジンが正常に修正され、燃焼を約20秒間延長して補正した。この異常にもかかわらず、ロケットは完璧な軌道投入を達成した。[70] [71]打ち上げ後のプレスリリースで、宇宙軍はこのテスト飛行を「認証のマイルストーン」と呼び、ULAと国の戦略的宇宙輸送能力の両方にとって重要な成果であると述べた。宇宙軍は、将来の国家安全保障任務にヴァルカンが適しているかどうかを判断するために打ち上げデータを見直していると付け加えた。[70]宇宙軍のジェームズ・ホーン大佐は後にこの打ち上げと「ヴァルカンシステム全体の堅牢性」を称賛し、USSFは「認証の最終調整に全力で取り組んでいる」と述べた。[72]
バージョンと構成
ULA は、さまざまなバルカン セントール構成に 4 文字の指定をしています。これらは、バルカン第一段とセントール上段を表す VC で始まります。3 番目の文字は、バルカンに取り付けられた SRB の数 (0、2、4、または 6) で、4 番目の文字はペイロード フェアリングの長さを表します。S は標準 (15.5 m (51 フィート))、L はロング (21.3 m (70 フィート)) を表します。[73]たとえば、「VC6L」は、バルカン第一段、セントール上段、6 つの SRB、およびロング構成フェアリングを表します。[73]最も強力なバルカン セントールは、バルカン第一段、ノズル延長付きの RL10CX エンジンを搭載したセントール上段、および 6 つの SRB で構成されます。[74]
機能
バルカン・ケンタウルス型の積載量は以下のとおりである: [75] [74]
- 注記
- ^ 407 km (253 mi) の円軌道、傾斜角 51.6°
- ^ 98.75°傾斜の555km（345マイル）の円軌道
- ^ 20,368 km (12,656 mi) の円軌道、傾斜角 55°
- ^ 傾斜角0°の36,101 km（22,432 mi）の円軌道
- ^ 1,800 m/s デルタ V、近地点高度 185 km (115 マイル)、遠地点高度 35,786 km (22,236 マイル)、傾斜角 27°の軌道
- ^ 近地点高度1,203 km (748 mi)、遠地点高度39,170 km (24,340 mi)、傾斜角63.4°の軌道
- ^ C3: -2 km 2 /秒2
これらの機能はNSSLの要件を反映しており、さらに成長の余地もある。[4] [76]
6基の固体ロケットブースターを搭載したヴァルカン・ケンタウルスは、27,200キログラムの物を低軌道に打ち上げることができ、これは3基のコアを持つデルタIVヘビーとほぼ同等である。[19]
発売履歴
2024
今後の発売
将来の打ち上げは、確固たる計画がある場合に時系列で記載されます。それ以降の打ち上げの順序はそれほど確実ではありません。[81]打ち上げは、記載された日付より「早くない」時期に行われると予想されます。
2025
2026
未定
潜在的なアップグレード
ULAはバルカン・ケンタウルスを継続的に改良していく計画だ。同社は2025年に最初のアップグレードを導入する予定で、その後はおよそ2～3年ごとに改良が行われる予定だ。[1]
2015年以来、ULAはヴァルカンロケットの能力を向上させるいくつかの技術について語ってきた。これには、最も高価な部品を再利用できるようにする第1段の改良と、ロケットが地球軌道の地球月周回空間で数か月間運用できるようにする第2段の改良が含まれる。[102]
長時間滞空上段
ACES上段ロケットは、液体酸素（LOX）と液体水素（LH2）を燃料とし、最大4基のロケットエンジンで駆動するが、エンジンの種類はまだ選定されていない。2015年の発表時点では、ヴァルカンの上段ロケットの概念的なアップグレードだった。この段は、Integrated Vehicle Fluids技術を組み込むようにアップグレードされる可能性があり、これにより上段ロケットは軌道上で数時間ではなく数週間機能できるようになる。ACES上段ロケットは2020年9月にキャンセルされ、[32] [103]、ULAはヴァルカンの第2段ロケットはセントーV上段ロケットになると発表している。これは、アトラスV N22で使用されているデュアルエンジンセントー上段ロケットのより大型で強力なバージョンである。[19] [102] ULAの上級幹部は、セントーVの設計もACESの影響を強く受けていると述べた。[19] [104]
しかし、ULAは2021年に、上段ロケットを宇宙タグとして運用するなどの任務を遂行させることで、上段ロケットの付加価値を高める取り組みを進めていると述べた。CEOのトリー・ブルーノ氏は、ULAは現在使用されているロケットの数百倍の耐久性を持つ上段ロケットの開発に取り組んでいると述べている。[104]
スマートな再利用
主エンジン再利用の方法として、センシブル・モジュラー・オートノマス・リターン・テクノロジー（SMART）がバルカン・ケンタウルスのアップグレードとして提案されている。このコンセプトでは、ブースターエンジンの停止後、ブースターエンジン、アビオニクス、推力構造がモジュールとして推進剤タンクから切り離される。その後、エンジンモジュールは膨張式ヒートシールドで保護された大気圏を落下する。パラシュート展開後、エンジンセクションはヒートシールドをいかだのように使って着水する。[105] 2022年までに、ULAはヘリコプターを使ってエンジンセクションをキャッチする予定だった。[105] ULAは、この技術により、第1段推進のコストが90%、第1段総コストが65%削減されると見積もった。[33] [105] SMART再利用は当初開発資金が提供されていなかったが、[102] 2021年からはプロジェクト・カイパーのメガコンステレーションを打ち上げるために必要な打ち上げ頻度の増加が、このコンセプトのビジネスケースを裏付けた。[106]その結果、ULAは衛星インターネットコンステレーションの打ち上げ中にこの技術のテストを開始する予定であり、テストのタイミングはプロジェクトカイパーの開発者であるアマゾンと合意する予定であると述べた。[1]
バルカンヘビー
2020年9月、ULAは3つのブースターコアを備えた「バルカンヘビー」型を研究していると発表した。その型のモデルの画像がソーシャルメディアに登場して以来、新しい型についての憶測が数か月間飛び交っていた。ULAのCEOトリー・ブルーノは後に、モデルのより鮮明な画像をツイートし、現在研究中であると述べた。[19] [107]
参照
参考文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、バルカン (ロケット)に関連するメディアがあります。
- ULA バルカン公式ページ
- xTTkrxVR_20 ISPCS 2015 基調講演、ULA の主要開発プログラム マネージャー兼 Vulcan プログラム マネージャーの Mark Peller が Vulcan について説明、2015 年 10 月 8 日、Vulcan に関する主要な説明はビデオの 12:20 の時点です。
- 5.4 m のケンタウルス像を備えた現在の ULA バルカン