SLS es en gran medida una continuación del Ares V cancelado, básicamente el STS sin el orbitador. Pero, ¿qué cambios en el diseño se hicieron de Ares V a SLS? ¿Cuáles fueron las razones de esos cambios? ¿Hubo, por ejemplo, problemas descubiertos con Ares V que motivaron algunos de los cambios de diseño? ¿O cambios en las especificaciones básicas del lanzador, por ejemplo, su compatibilidad con plataformas de lanzamiento y capacidades industriales? Entiendo que el cambio ocurrió por razones políticas, pero supongo que les dio a los ingenieros la oportunidad de mejorar el diseño anterior.
Veo en Wikipedia que Ares V debía haber tenido 5 motores principales del transbordador espacial en comparación con los motores SLS 4, o 5-6 RS-68, que es lo que usa Delta IV. ¿Se compensa el menor número de motores extendiendo los propulsores sólidos para SLS? ¿Hay alguna razón particular para el cambio en el número de motores?
¿Es correcto decir que tanto Ares V como SLS fueron diseñados para ser un poco más poderosos que Saturno V, para poder enviar astronautas directamente desde la superficie de la Tierra a la superficie Lunar sin tener que dejar la mitad de la nave espacial en órbita lunar?
Resulta que SLS es en realidad muy similar a la configuración original de Ares V, propuesta alrededor de 2002 (creo). Durante este tiempo, se lo conocía simplemente como 'CaLV', o Vehículo de lanzamiento de carga, como un lanzador para elevar 125 toneladas a LEO para las misiones lunares Constellation. Este cohete presentaba tanques STS de 8,4 m tanto en la etapa central como en la segunda. La propulsión principal provino de 5 SSME, mientras que la etapa superior usaría un solo J-2X. Un par de refuerzos de 5 segmentos aumentarían la pila.
SLS es casi idéntico, ya que también cuenta con un tanque de etapa central de 8,4 m para reutilizar las herramientas del transbordador. Además, se han trasladado los impulsores de 5 segmentos. Sin embargo, las opciones de etapa superior han cambiado, ahora presentan diámetros de 8,4 m o 5 m con motores Rl-10. Los pesos de lanzamiento de CaLV están muy cerca del SLS Block 1B porque básicamente es solo eso; el Bloque 1B debería arrojar alrededor de 118 toneladas (aunque esto puede incluir el propulsor de la etapa superior).
Todo esto parece bastante similar, pero lo que hace que esta sea una buena pregunta es el crecimiento constante que tuvo que absorber el diseño de Ares V para mantenerse al día con las demandas de su misión a medida que Altair y Orion alcanzaban la mayoría de edad.
CaLV era un vehículo derivado de un transbordador en línea que podía satisfacer las necesidades de la arquitectura EOR de Constellation junto con Ares I ("The Stick"). Debía tener etapas centrales y superiores de 8,4 m con 5 RS-25 y un J-2X, respectivamente. Dos SRB de 5 segmentos lo sacarían de la plataforma. Con una carga útil a LEO de 125 toneladas, estaba bien para los planes de principios de la década de 2000... pero estos fueron de corta duración.
El módulo de aterrizaje lunar, conocido como 'Altair', era su principal carga útil y estaba creciendo en masa. Orión también se estaba volviendo más pesado por la quemadura TLI. Como tal, se necesitaba una masa de inyección lunar de más de 60 toneladas. Por lo tanto, CaLV se transformó en Ares V, con un nuevo diseño con más potencia. El motor elegido se convirtió en el RS-68 menos eficiente pero más potente y económico. Pero al tener más sed, hubo que cambiar los tanques. La etapa central creció a 10 m de diámetro y 65 m de longitud, y para soportar esto, cada uno de los propulsores recibió medio segmento adicional para un mayor empuje.
El siguiente en crecer fue la etapa superior, o EDS. Altair alcanzó las 45 toneladas, lo que significa una masa TLI combinada de más de 65 toneladas. Anteriormente de 8,4 m, también se amplió a 10 m conservando el único J-2X. Más masa en la parte superior del cohete significaba que la parte inferior tenía que ajustarse, y el núcleo agregó un sexto RS-68; de hecho, se planeó el RS-68A actualizado. Ares V, si alguna vez volaba, terminaría usando el RS-68B, con un empuje aún mayor y una boquilla ablativa más nueva. El núcleo también se alargó a 71 m de largo, lo que llevó a un cohete capaz de levantar 188 t a LEO, 71 t a TLI, con una altura de 116 m y un peso de 3705 t en la plataforma.
Aquí, los problemas comenzaron a surgir. En particular, el calentamiento de la base con el grupo RS-68 y el escape SRB resultó ser un grave problema para la eficiencia. El revestimiento ablativo no podía disipar el calor con las boquillas juntas, a diferencia del RS-25 y su sistema de enfriamiento regenerativo. Junto con esto, los cambios en la infraestructura de la plataforma y la necesidad de herramientas de 10 m significaron dinero, y mucho. La Comisión Augustine solicitó un Ares V Lite más pequeño que sería más barato de operar, con una carga útil LEO de 140 t, 5 RS-68 y la antigua etapa superior de 8,4 m. Este vehículo también podría haber eliminado la necesidad de Ares I y todos sus costos de desarrollo.
Este consejo no se siguió y Ares V siguió creciendo hasta su muerte. Cerca del final era una bestia de grandes proporciones; algunos estudios mostraron impulsores de 6.0 o incluso 6.5 segmentos (!) a cada lado de un núcleo RS-68B de 7 motores. Al igual que la ciencia ficción, los gigantes míticos pueden parecer increíbles hasta que se revela que son demasiado pesados para que sus piernas los sostengan. Ares V era casi lo mismo: podría haber funcionado, pero sus 'autores' siguieron escribiendo durante demasiado tiempo en la noche, y cuando retrocedieron, la etiqueta de 9 mil millones de dólares no pudo mantenerlo a flote.
SLS es similar al Ares V Lite en el sentido de que también se ubica en el nicho de peso de lanzamiento que le permite actuar como el único vehículo en cualquier arquitectura de misión EOR, en lugar del combo Ares I/Ares V. Quizás sea más sensato mantener el transbordador existente y las herramientas EELV para su etapa central de 8,4 m y la etapa superior del Bloque I de 5 m. Además, utiliza los amplificadores de 5 segmentos que ya fueron probados para Ares I.
El funcionamiento de SLS es similar al de Ares con algunas excepciones. Ambos cuentan con núcleos de hidrolox y etapas superiores flanqueadas por refuerzos sólidos. Sin embargo, el Ares usó su etapa central más como una primera etapa (más cercana a la operación de Saturno V que a la de SLS); tenía más del doble de empuje (con menos eficiencia) y un tiempo de combustión más corto, lo que significa que su etapa superior era más grande porque tendría que generar una porción más grande del ascenso delta-V. Por otro lado, la etapa central del SLS utiliza motores muy eficientes pero menos potentes que funcionan durante más tiempo: el SLS es un cohete más ligero en varios cientos de toneladas. Por lo tanto, el núcleo es en realidad una etapa sustentadora que dispara durante casi todo el ascenso, y las pequeñas etapas superiores alimentadas por RL-10 solo necesitan dar un pequeño empujón para ponerse en órbita. En realidad,
Por lo tanto, para aumentar la carga útil, Ares hizo crecer su primera etapa: el núcleo y sus RS-68, y los propulsores crecieron tanto para levantar su mayor masa como para alinearse con la creciente distancia entre tanques desde la estructura de empuje. El sustentador de SLS sigue siendo el mismo, pero el Bloque 2 aumentará la carga útil mediante el uso de propulsores de combustible líquido porque constituyen la mayor parte de su energía de primera etapa.
Las diferencias clave, entonces, son:
Siempre ha sido interesante para mí cuando miro hacia atrás a Ares V como un 'niño', en sus días de CaLV. El cohete estaba todo allí, tomado directamente del hardware del transbordador, con solo un poco de estiramiento, sin necesidad de mejorar el RS-25, y sin el J-2X en el basurero tan pronto como demostró su valía. CaLV encaja en el hueco que llena SLS, y que Ares V creó y nunca pudo rebajarse; simplemente lo hizo bien antes que cualquiera de ellos. Lo que plantea la pregunta de por qué veinte años de desarrollo y treinta mil millones de dólares han producido un cohete con un motor menos del que tenía al principio...
Escrito en mi teléfono, ¡así que perdónenme por cualquier error ortográfico o gramática horrenda!
Alabama.
Se propuso que Ares V fuera un poco más potente que SLS, poniendo 188 toneladas en LEO en comparación con 130 para SLS. Además de las diferencias del motor de la primera etapa, la segunda etapa del Ares es sustancialmente más potente que el SLS.
Ares fue diseñado para una misión de aterrizaje lunar tripulada con el módulo de aterrizaje Altair, pero este sería un encuentro en órbita lunar con una nave espacial Orión, como Apolo, en lugar de una misión de ascenso directo. Se necesita el cohete más grande para enviar a unas seis personas a la luna para una estadía un poco más larga que la del Apolo.
SLS no tiene actualmente una misión de aterrizaje lunar tripulada. El LOR de lanzamiento único con Orion más un módulo de aterrizaje probablemente esté fuera de su alcance; no es significativamente más poderoso que Saturno V.
Pero, ¿qué cambios en el diseño se hicieron de Ares V a SLS? ¿Cuáles fueron las razones de esos cambios? ¿Hubo, por ejemplo, problemas descubiertos con Ares V que motivaron algunos de los cambios de diseño?
El artículo de Wikipedia sobre el Sistema de Lanzamiento Espacial establece que la Ley de Autorización de la NASA de 2010 conceptualizó una nave espacial que daría forma al Ares I y al Ares V en un solo vehículo de lanzamiento parecido al Ares IV . Se utilizaría tanto para el transporte de carga como de tripulación. Esto significa que el SLS fue diseñado para humanos, mientras que el diseño del Ares V fue puramente para potencia de elevación. La razón de esto probablemente sea que la NASA consideró usar un vehículo en lugar de dos para ser más eficiente, también en términos de costos.
La capacidad de carga útil también era muy diferente. Se proyectó que el Ares V podría elevar aproximadamente 188 000 kg a la órbita terrestre baja, mientras que se proyecta que el sistema de lanzamiento espacial elevará entre 70 000 kg y 130 000 kg a la órbita terrestre baja.
Veo en Wikipedia que Ares V debía haber tenido 5 motores principales del transbordador espacial en comparación con los motores SLS 4, o 5-6 RS-68, que es lo que usa Delta IV. ¿Se compensa el menor número de motores extendiendo los propulsores sólidos para SLS?
número real Se supone que el Sistema de lanzamiento espacial debe usar una versión "reforzada" de los propulsores del transbordador espacial con cinco segmentos en lugar de cuatro. La Wikipedia sobre el sistema de lanzamiento espacial señala esto:
Los bloques 1 y 1B del SLS utilizarán dos propulsores de cohetes sólidos (SRB) de cinco segmentos , que se basan en los propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial de cuatro segmentos .
¿Hay alguna razón particular para el cambio en el número de motores?
La razón más probable es que el Sistema de lanzamiento espacial, como ya dije anteriormente, está diseñado para ser lo suficientemente seguro para los viajes humanos, mientras que el Ares V no lo era. La potencia reducida probablemente ayudaría a limitar la fuerza de las oscilaciones.
¿Es correcto decir que tanto Ares V como SLS fueron diseñados para ser un poco más poderosos que Saturno V, para poder enviar astronautas directamente desde la superficie de la Tierra a la superficie Lunar sin tener que dejar la mitad de la nave espacial en órbita lunar?
El Ares V fue diseñado para elevar el módulo de aterrizaje Altair a la órbita terrestre baja y, después de encontrarse con la nave espacial Orion, ponerlo en una trayectoria hacia la luna.
La masa total del módulo de aterrizaje Altair junto con la masa total de la nave espacial Orion necesitaría una cantidad considerable de fuerza para poner las dos naves espaciales en una inyección Trans-luanr. Más fuerza de la que podría proporcionar el Saturno V.
En cuanto al Sistema de Lanzamiento Espacial, probablemente tendría dificultades para coincidir con el Ares V, y se quedaría corto. Y como ya dijo @Russell Borogove, no parece ser mucho más poderoso que el Saturno V.