Ares V in continua evoluzione

Dopo le ultime scelte di propulsione per il lanciatore super-heavy Ares V con 6 RS-68 al primo stadio e i due SRB a 5.5 segmenti sono in fase di valutazione alcune modifiche alla configurazione di lancio del vettore.
In primo luogo dato il numero elevato di propulsori del primo stadio per problemi di gasdinamica provocati dai flussi degli scarichi dei propulsori potrebbe rivelarsi conveniente una nuova disposizione di essi per poter mantenere le distanze previste e un’elevata efficienza minimizzando le interferenze fra le scie di scarico. In secondo luogo a causa del sistema ablativo di raffreddamento degli ugelli posto solamente all’interno, i propulsori più esterni correrebbero il rischio di essere abrasi dai gas di scarico dei SRB.
La configurazione in fase di valutazione ottimizzando le necessità sopra riportate prevederebbe due gruppi di tre propulsori posti fra loro a triangolo con i due vertici al centro del primo stadio e i rimanenti 4 propulsori in una nuova disposizione sul bordo esterno, simile a quelli del Saturn V con una nuova copertura aerodinamica esterna.
Se da una parte si guadagnerebbe in efficienza dall’altra si perderebbe qualche cosa in peso, per la struttura che deve sorreggere i propulsori centrali e in aerodinamica con le nuove carenature che sono un aumento della resistenza nelle prime fasi di volo.
Altre problematiche portate dalla nuova configurazione sono la protezione termica della zona sottostante il primo stadio, la crescita in dimensioni e peso dei sistemi di controllo dei sei propulsori, la necessità di inserire all’interno dei serbatoi delle paratie per impedire lo sciabordio del propellente riducendo il volume, il volume necessario di elio per la pressurizzazione e l’accensione per 303sec. al 108%, una situazione per cui attualmente i propulsori non sono certificati.
E’ inoltre da evitare l’effetto “palla di fuoco” che si genera ad esempio sui Delta IV quando al momento dell’accensione i vapori di idrogeno rilasciati negli istanti prima della partenza si incendiano avvolgendo completamente buona parte del lanciatore.
Mentre per quanto riguarda i SRB attualmente il problema principale è la necessità di ridurre le asimmetrie di spinta per i due propulsori, problema accentuato dalla nuova configurazione a 5.5 segmenti.
Per quanto riguarda le strutture di terra la nuova versione porta ad alcune problematiche soprattutto sulla questione di intercambiabilità di risorse fra Ares I e V in quanto le due configurazioni sono ora sensibilmente diverse, rendendo necessari un nuovo super-crawler, una nuova chiatta per il trasporto del vettore, un nuovo centro di lancio e il personale dovrà essere dedicato a questo lanciatore.

Temo che con queste ultime novità la tanta proclamata “comunione” fra i due vettori si andrà a perdere completamente… peccato… :disappointed: Ma in fondo credo fosse impossibile voler tenere due vettori così diversi per massa e potenza al lancio con tanto hardware in comune… :thinking: Certo che a questo punto forse valeva la pena di pensare (fin dall’inizio) ad un vettore pesante di concezione completamente nuova in modo da non dover sottostare a troppi compromessi nel voler mantenere gli SRB…

Ciao Maxi! Gli SRB sono stati adottati per il programma Constellation, per poter essere riciclati di missione in missione
e ridurre così i costi del vuoto a perdere, già messi a dura prova dai magri bilanci della NASA! :smile:

Ciao AstroTeo! Sarà già dura riuscire a recuperare senza grossi danni gli SRB a 5 segmenti per Ares 1… figuriamoci quelli a 5,5 segmenti per Ares 5… :thinking: Come sai la quota di sgancio è maggiore di quella degli SRB dello shuttle e questo pone grossi problemi per il rientro con il paracadute.

Citazione from http://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_Solid_Rocket_Booster : No decision has yet been taken on the recovery and reuse of these systems, although they will fly a trajectory similar to that in use on the Shuttle.

No, francamente io non credo sia la reusabilità il motivo principale per l’adozione degli SRB nel programma ARES… :thinking: Credo piuttosto nel non voler perdere una leadership nei vettori a solido e non far chiudere la ATK… :stuck_out_tongue_winking_eye:

A parte il discorso degli SRB, questo genere di problema, fu visto anche nell’era dei primi Saturn che lasciarono la rampa.
Con i grossi vettori, infatti, le scie di scarico sono veramente un grosso problema. Nel Saturn 5 si risolse la faccenda, allontanando (in fase progettuale) gli F1 uno dall’altro e inserendo sui propulsori fuori bordo i 4 Fairing Assembly, quella sorta di “paravento” :stuck_out_tongue_winking_eye: conico, che faceva in modo che l’aria ad alta velocità non interagisse e creasse strane turbolenze, con i gas espulsi dai propulsori! Per dare un piccolo contributo a questa bella discussione e sperando naturalmente di fare cosa gradita, riporto qui sotto uno dei paragrafi riguardanti lo stadio S-1C del Saturn 5, che sto scrivendo per il mio sito! Ehi Marco, per correttezza cito il Copyright :stuck_out_tongue_winking_eye: … fonte: www.siamoandatisullaluna.com - Autore: Matteo Negri, in arte: Astroteo. Non si sa mai che qualcuno mi denunci per aver copiato dal mio sito! In Italia non si sa mai …

[i]Deflettori d’aria e stabilizzatori di volo dello stadio S-1C (Fairings Assembly)

All’esterno della struttura di trasmissione della spinta, in corrispondenza dei quattro propulsori F-1 fuoribordo, erano montati quattro deflettori d’aria. Servivano solo durante il lancio e la loro funzione principale, era quella di deviare verso l’esterno l’aria ad alta velocità che poteva interagire negativamente con il corretto operare dei propulsori F-1. Lo scarico dei gas ad alta pressione infatti, doveva avvenire correttamente e per evitare che flussi anomali e violenti d’aria, interagissero con esso, era importante deviarli. Anomalie nello scarico dei gas dei propulsori, avrebbero potuto conferire al razzo instabilità di volo e/o di combustione imprevedibili.

Come tante altre parti dello stadio S-1C, anche i deflettori d’aria erano realizzati in alluminio. Quest’ultimo veniva appositamente sagomato e saldato per conferirgli la tipica forma conica necessaria ad espletare il loro delicato compito. All’interno di ciascun deflettore, appositamente riparati da una copertura eiettabile, erano installati anche due retro-razzi, per un totale di otto complessivi a bordo di ogni Saturn 5. Il loro importante compito era quello di migliorare e stabilizzare la fase di separazione dello stadio S-1C, dallo stadio S-2. L’accensione simultanea di questi razzi infatti, unita al loro orientamento particolare, progettato per fare in modo che la forza risultante generata, fosse opposta a quella che faceva muovere lo stadio in avanti, contribuiva a frenare leggermente la corsa del primo stadio. Questo importante intervento, aveva lo scopo di allontanare velocemente uno dall’altro i due stadi, permettendo al resto del Saturn 5, di proseguire la sua corsa verso l’orbita terrestre. Questa delicata manovra si rendeva necessaria, per portare lo stadio S-1C, ormai inerte, ad una distanza di sicurezza dal resto del vettore, prima che avvenisse l’accensione turbolenta dei propulsori J-2, dello stadio S-2. La spinta dei gas esausti (piuma), scaricati ad alta velocità da questo stadio infatti, avrebbe potuto accumularsi sulla sommità dello stadio S-1C di poco lontano, provocandone oscillazioni, rovesciamenti, esplosioni o cambi di traiettoria imprevedibili che avrebbero potuto interagire pericolosamente con lo stadio S-2. L’accensione di questi retrorazzi avveniva mediante un apposito impulso inviato dal computer di volo del Saturn 5, installato nell’anello strumentale IU. Ogni retrorazzo applicava allo stadio S-1C una spinta negativa di 39,2 tonnellate per un’applicazione di frenata complessiva di 156,8 tonnellate.

Gli stabilizzatori di volo (Fins)

Gli stabilizzatori di volo (fins), rivestivano un’importante azione di controllo aerodinamico dell’intero vettore, durante tutta la delicata fase di attraversamento della parte più densa dell’atmosfera. Il loro compito, era quello di velocizzare l’azione di controllo della traiettoria, impartita dall’inclinazione che assumevano i quattro propulsori F-1 fuoribordo, dello stadio S-1C. Diversamente da quanto si potrebbe credere infatti, gli stabilizzatori erano montati in posizione fissa. Il controllo della traiettoria del Saturn 5, durante la fase di accensione dello stadio S-1C, era impartito dalle sospensioni cardaniche (giunti idraulici mobili) dei singoli propulsori, che, comandati dall’unità strumentale del missile e azionati da un flusso di RP-1 (vedi sezione apposita), appositamente dosato da apposite valvole, assumevano la posizione necessaria per posizionare il razzo con l’attitudine richiesta dal programma di volo. Gli stabilizzatori di volo del Saturn 5, erano superfici aerodinamiche costruite in alluminio ed erano consolidate ai deflettori d’aria mediante robusti dispositivi meccanici d’interconnessione. Il loro rivestimento esterno però, diversamente da altre parti dello stesso stadio, era realizzato in Titanio, accorgimento necessario, par fare in modo che queste importanti strutture, potessero resistere (come la BPC dell’Apollo) all’eccezionale temperatura a cui erano sottoposte per l’effetto dell’attrito con l’aria ad alta velocità, della fase d’ascesa. Questo valore, nel punto di massima spinta dinamica, poteva arrivare a superare i 1100°C.[/i]

Grande Maxi! :clap:
Su questo almeno siamo d’accordo! :stuck_out_tongue_winking_eye:

Nuove modifiche , nuovi miglioramenti, nuove strutture a terra e costi aggiuntivi per la realizzazione e il mantenimento del programma costellescion. Alla fine si arriverà ad avere costi eccessivi che supereranno di gran lunga le spese previste; Non si rischia di fare la fine del programma STS?

Io credo che gli SRB siano stati scelti oltre perchè “già pronti”, anche per il fatto che quando serve una grossa potenza di spinta “subito” i booster solidi siano imbattibili per semplicità e rendimento…

Per l’intervento di AstroTeo è proprio lo stesso ragionamento che si è fatto in questo caso e la soluzione che si è giunti è la stessa, 2 propulsori interni e 4 sul bordo esterno rivestiti da una copertura aerodinamica.

Come va il lavoro sul sito?

Paolo Amoroso

Dato che si è ancora in fase di progettazione e dato che, con l’ARES V si prevede di fare molto e anche di più, non sarebbe buona cosa prevedere un suo futuro potenziamento e predisporlo per una versione a 4 SRB?
Un esempio classico può essere l’ARIANE1 fino al 4; Sono state varie versioni che hanno portato ad avere il meglio! Perchè non prevedere adesso onde evitare dispendiosi modifiche dopo?

Credo non ci passi dal VAB… e credo anche che tutte le infrastrutture di lancio siano già al limite del peso e della potenza sopportabile… aggiungere altri booster significherebbe irrobustire nuovamente tutto il vettore… e non credo ci sia un così grande margine su cui lavorare…

Sono dell’idea che il problema non sarebbe nelle porte del VAB dato che, i due booster aggiuntivi verrebbero posti uno nella parte anteriore e uno in quella posteriore, venendo a formare una sorta di croce.
Per quanto riguarda tutte le infrastrutture di lancio, dato che sono ancora in fase di progettazione, stessa cosa dicesi per il vettore in questione, non dovrebbero esserci problemi dato che si progetterebbero e costruirebbero ex novo. Il problema sarebbe stato se si fossero utilizzate quelle già esistenti per lo Shuttle.Sbaglio o si è parlato di un nuovo Crawler, MLP ecc.?
Se poi, invece, il problema sono i soldi, qui è un’altro discorso!

Si è vero, credevo il rollout avvenisse già con il vettore girato in quel senso, per aggiungere gli altri due però ci sarebbe da rivedere completamente la gestione nel VAB dovendo lavorare su entrambi i lati… non so se sia fattibile…

Per quanto riguarda tutte le infrastrutture di lancio, dato che sono ancora in fase di progettazione, stessa cosa dicesi per il vettore in questione, non dovrebbero esserci problemi dato che si progetterebbero e costruirebbero ex novo.

Beh no, il basamento, i deviatori di fiamma e i supporti sono già presenti e non verranno toccati, e questi hanno un limite massimo di peso sopportabile dato dalle fondamenta della struttura, idem per la crawler-way che già vedrà superati i propri limiti con Ares V e si dovrà studiare qualche cosa per alleviare la pressione…
Per quanto riguarda il vettore non si può progettarlo ora con 2 SRB come se ne avesse 4, vorrebbe dire caricarlo con peso inutile abbattendo le prestazioni… e aggiungere altri due SRB non è detto che sia vantaggioso in termini di carico…

Penso che le prestazioni previste per Ares V siano del tutto ragguardevoli anche con “soli” due boosters di accelerazione laterali :stuck_out_tongue_winking_eye:

Solo ieri sera, visionando i documenti su NASA spaceflight, ho visto che con le nuove modifiche che verranno apportate al vettore, non sarà certo possibile aggiungere altri due booster SRB.
Infatti le due fairing che probabilmente verranno inserite per proteggere i motori sottostanti, non ci sarà la possibilità di aggancio per eventuali booster.
Certo che se verrà messa in opera tale modifica, il vettore avrà poche possibilità, in futuro, di essere migliorato.

Sono a buon punto!
Ma ho ancora tante cose da scrivere! :stuck_out_tongue_winking_eye: