La elección del lanzador parece ser una decisión temprana en el diseño de naves espaciales. Sería una ventaja tener la opción de cambiar fácilmente el lanzador, especialmente para una misión interplanetaria con una ventana de lanzamiento que rara vez se repite, en caso de que el lanzador previsto esté en tierra durante mucho tiempo. Una misión preparada para hacer frente a una emergencia, como un remolcador espacial para salvar una inserción orbital fallida de una nave espacial tripulada o valiosa, o para la desviación de último minuto de un asteroide, también se beneficiaría de poder lanzar desde cualquier lugar. varios tipos de cohetes lanzados con frecuencia (reemplazando la carga útil del siguiente preparado para funcionar).
Los cohetes que se lanzan con mayor frecuencia hoy en día son Atlas V, Falcon 9, Ariane 5 y Proton (suponiendo que Soyuz sea demasiado débil). Por cierto, dos de ellos han estado castigados durante 4 y 7 meses.
¿Se podría diseñar una nave espacial que vaya con al menos tres de estos cuatro?
¿Necesitaría una etapa adaptadora voluminosa?
¿Se podrían fabricar adaptadores que pudieran llevar casi cualquier satélite o nave espacial en cualquiera de los lanzadores? (Para robar los clientes de los competidores)
El protón está integrado horizontalmente, los demás verticalmente. ¿Es eso completamente descalificante para la compatibilidad de carga útil entre lanzadores?
Supongo que uno "podría", y todo se reduce a cuánto costaría en masa e ingeniería adicional. Si sería más barato tener un lanzador dedicado en algún nivel de espera.
Delta IV y el H-IIB japonés son AFAIK ambos basados en Delta, por lo que podrían ser bastante compatibles. Sin embargo, son los lanzadores más caros y no se lanzan con mucha frecuencia.
El adaptador físico es la parte fácil. Estos tienen dimensiones estándar. Los proveedores de lanzamiento comercial se dieron cuenta rápidamente de que sería ventajoso ofrecer compatibilidad. Por ejemplo, las dimensiones del carenado de carga útil del Ariane 5 se basaron en el compartimento de carga útil del transbordador.
Mirando los manuales de usuario de varios lanzadores, puede ver las diferencias:
Entonces, provisionalmente: sí, debería poder diseñar una carga útil que sea compatible con múltiples cohetes, sin una penalización de masa demasiado grande.
Cambiar los lanzadores al final del ciclo de desarrollo es inusual, pero sucede. Por ejemplo, la próxima misión Cygnus (OA-7) se ha trasladado a un Altas 5 desde Antares para transportar más carga .
En este caso, parece que OA y la NASA tomaron la decisión de cambiar simplemente porque el Atlas 5 puede llevar más masa a la órbita. Las misiones Cygnus OA-4 y OA-6 también se lanzaron en Atlas , y el lanzador más potente permitió que esas misiones transportaran más de 2000 kg de masa de carga útil a la ISS que las misiones lanzadas en Antares. Es deseable que OA-7 haga lo mismo debido al tiempo: tanto JAXA como SpaceX han experimentado retrasos en sus contratos de reabastecimiento recientemente.
Como sugiere Hobbes en su respuesta, la mayor dificultad para cambiar de lanzador es que casi todo tendrá que ser recalificado. Los requisitos de la NASA son exigentes, pero incluso los lanzamientos totalmente comerciales deben convencer a sus aseguradoras y reguladores gubernamentales de que su carga útil no causará peligro durante el lanzamiento y, en el caso de Cygnus, tampoco puede causar peligro a la ISS.
Todo, desde la estructura hasta el software, debe pasar pruebas de calificación, y estas pruebas son costosas tanto en tiempo como en dinero (meses de tiempo y miles de horas de trabajo, hablando por experiencia). No vale la pena hacer el gasto para otros lanzadores, por lo que es poco probable que vea vehículos "diseñados para tres de los cuatro", como usted dice. Dicho esto, si existe una necesidad legítima de cambiar, ciertamente es posible: los ingenieros son bastante ingeniosos.
En respuesta a la parte de la pregunta "¿Se podría diseñar una nave espacial para ir con al menos tres de estos cuatro?" la respuesta es sí.
Ejemplos de cambios de vehículos de lanzamiento reales:
EchoStar explica por qué Júpiter-2 se lanza en Atlas en lugar de Ariane
Esta situación "estandarizada" que he descrito es probablemente más específica de los satélites de comunicaciones GEO donde los principales diseños de plataformas comerciales ya están estructuralmente calificados para las principales opciones de vehículos de lanzamiento. Incluso en este contexto, hay mucho por hacer en términos de esfuerzo de análisis de rutina y quizás cambios que deben reflejar:
El lanzador se elige temprano es que una vez que sepa qué lanzador tiene la intención de usar, puede determinar qué tan grande (en particular, qué pesado) puede ser su satélite. Eso tendría un GRAN impacto en el diseño del satélite. Estoy bastante seguro de que ha habido momentos en que una misión ha tenido que cambiar a un lanzador más grande (normalmente más caro) porque el satélite era demasiado pesado, pero no puedo encontrar una referencia en este momento.
russell borogove
uwe