Inertial Upper Stage
Inertial Upper Stage neboli IUS je urychlovací raketový stupeň na tuhé pohonné látky, vyvinutý společností Boeing pro americké letectvo (USAF) a NASA. Stupeň byl navržen k vynášení velkých nákladů z nákladového prostoru raketoplánu Space Shuttle, nebo mohl startovat s raketou Titan III jako její poslední stupeň.
Vývoj IUS
Během vývojové fáze programu Space Shuttle (1969 - 1974) chtěla NASA s podporou USAF vyvinout horní stupeň, který by mohl být použit k dopravě užitečného materiálu novým raketoplánem z nízké oběžné dráhy Země na dráhy jako je GTO nebo GEO, nebo pro únikovou rychlost pro planetární sodny. Zároveň tedy, aby mohl být přizpůsoben ke startu na raketě Titan III (nejsilnější americká raketa té doby). To pro případ, kdyby se protáhl vývoj nebo testování raketoplánu. NASA chtěla pro své meziplanetární mise používat stupeň Centaur, ale letectvo chtělo používat stupeň Transtage, který se již používal na Titanech III. Transtage měl výhodu, že používal stejné hypergolické (vznítí se při vzájemném kontaktu) pohonné látky, jako korekční a manévrovací motory raketoplánu.
IUS vznikl jako kompromis mezi Transtage, který nedostačoval potřebám NASA a Centaurem, který sice NASA vyhovoval, ale pro většinu vojenských nákladů byl až příliš předimenzován. Nový stupeň byl dostatečně silný, aby dokázal vynést dvojici vojenských nebo výzvědných satelitů na geostacionární dráhu nad bývalým Sovětským svazem a zároveň dokázal vynášet náklady pro NASA (zejména satelity Tracking and Data Relay Satellite). První IUS odstartoval s raketou Titan 34D v roce 1982. S raketoplánem letěl poprvé při misi STS-6. Hlavním dodavatelem byl Boeing a chemické motory na tuhé palivo dodávala společnost United Technologies.
Popis
IUS je 5,18 metru dlouhý a má 2,8 metru v průměru, celková hmotnost je přibližně 14 700 kg. Stupeň je složen ze dvou samostatných sekcí. První sekce je poháněna velkým raketovým motor motorem na tuhé palivo, jehož hmotnost činí 9700 kg a vyvíjí tah přibližně 188,5 kilonewtonů. Druhá sekce je vybavena menším motorem s 2700 kilogramy tuhého paliva, který vyvíjí tah 80 kilonewtonů. Druhá sekce taktéž obsahuje avioniku, potřebnou k řízení letu. To zahrnuje naváděcí systém, navigaci, řízení, telemetrii, velení a řízení přenosu dat, reaktivní řízení a elektrický systém. Všechny kriticky důležité komponenty avionického systému, spolu se systémem směrování tahu, reaktivním řízením, zážehovým systém motorů a pyrotechnického zařízení pro separaci jednotlivých sekcí jsou zdvojeny pro zajištění vyšší spolehlivosti, která dosahuje 98 procent.
Pro instalaci v nákladovém prostoru raketoplánu se používá zařízení Airborne Support Equipment, které zajišťuje propojení s raketoplánem a následné vypuštění. Toto zařízení je instalováno v samotném raketoplánu a obsahuje avionické vybavení pro zkoušku systémů a mechanický systém pro zdvihnutí a vypuštění IUS s nákladem. Před zažehnutím je IUS zdvižen v úhlu 50° a následně uvolněn. Raketoplán se poté vzdálí do bezpečné vzdálenosti. Při typické misi navede zážeh motoru první sekce náklad na eliptickou přechodovou dráhu a poté se odpojí. Motor druhé sekce poté upraví dráhu na kruhovou pak se oddělí. Při startu na raketách Titan byl IUS s nákladem vynesen na nízkou oběžnou dráhu a poté zážehem svých motorů naveden na požadovanou dráhu.
Specifikace
- První sekce - IUS-1 (ORBUS 21)
- tah: 181,5 kN
- specifický impuls: 296 sekund (2900 N.s/kg)
- doba zážehu: 152 sekund
- průměr: 2,34 metru
- délka: 3,52 metru
- hmotnost: 10 840 kg
- prázdná hmotnost: 1130 kg
- Druhá sekce - IUS-2 (ORBUS 6)
- tah: 78,4 kN
- specifický impuls: 304 sekund (2980 N.s/kg)
- doba zážehu: 103 sekund
- průměr: 1,61 metru
- délka: 2,08 metru
- hmotnost: 3920 kg
- prázdná hmotnost: 1170 kg
Mise
| Číslo | Datum startu | Nosný systém | Užitečné zatížení | Poznámky | Galerie |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 30. října 1982 | Titan 34D | DSCS-II F16 DSCS-III A1 | Úspěšný start, avšak po většinu letu nebyla přijímána telemetrie. | |
| 2 | 4. dubna 1983 | STS-6 | TDRS | Selhání motoru druhého stupně. Družice byla navedena na správnou dráhu pomocí vlastních motorů. |  |
| 3 | 24. ledna 1985 | STS-51-C | Magnum 1 | Utajený náklad pro ministerstvo obrany. | |
| 4 | 3. října 1985 | STS-51-J | DSCS-III B4 DSCS-III B5 | Utajený náklad pro ministerstvo obrany. | |
| 5 | 28. ledna 1986 | STS-51-L | TDRS B | Zničen při havárii Challengeru. | |
| 6 | 29. září 1988 | STS-26 | TDRS C |  | |
| 7 | 13. března 1989 | STS-29 | TDRS D | ||
| 8 | 4. května 1989 | STS-30 | Magellan | Sonda k planetě Venuši |  |
| 9 | 14. červen 1989 | Titan 4A | DSP 14 | ||
| 10 | 18. října 1989 | STS-34 | Galileo | Sonda k planetě Jupiter a jeho měsícům. |  |
| 11 | 22. listopadu 1989 | STS-33 | Magnum 2 | Utajený náklad pro ministerstvo obrany. | |
| 12 | 6. října 1990 | STS-41 | Ulysses | Vesmírná sonda určená k výzkumu Slunce. |  |
| 13 | 13. listopadu 1990 | Titan 4A | DSP 15 | ||
| 14 | 15. listopadu 1990 | STS-38 | ? | Utajený náklad pro ministerstvo obrany. Magnum 3 nebo SDS-2, přesný náklad neznámý. | |
| 15 | 2. srpen 1991 | STS-43 | TDRS E |  | |
| 16 | 24. listopadu 1991 | STS-44 | DSP 16 | ||
| 17 | 13. ledna 1993 | STS-54 | TDRS F |  | |
| 18 | 22. prosince 1994 | Titan 4A | DSP 17 | ||
| 19 | 13. července 1995 | STS-70 | TDRS G | ||
| 20 | 23. února 1997 | Titan 4B | DSP 18 | ||
| 21 | 9. dubna 1999 | Titan 4B | DSP 19 | Selhalo oddělení nákladu od IUS. | |
| 22 | 23. července 1999 | STS-93 | Rentgenová observatoř Chandra |  | |
| 23 | 8. května 2000 | Titan 4B | DSP 20 | ||
| 24 | 6. srpna 2001 | Titan 4B | DSP 21 | ||
| 25 | 14. února 2004 | Titan 4B | DSP 22 |
Odkazy
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Inertial Upper Stage na anglické Wikipedii.
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Inertial Upper Stage na Wikimedia Commons - http://www.fas.org/spp/military/program/launch/ius.htm
- https://web.archive.org/web/20110325135514/http://www.aero.org/publications/crosslink/winter2003/08.html
- http://www.astronautix.com/stages/srm1.htm
- http://www.astronautix.com/stages/srm2.htm
Média použitá na této stránce
Sketch of the IUS stage source: https://www.patrick.af.mil/heritage/Cape/Cape1/cape1-3.htm
The primary payload of the STS-43 mission, Tracking and Data Relay Satellite-E (TDRS-E) attached to an Inertial Upper Stage (IUS) was photographed at the moment of its release from the cargo bay of the Space Shuttle Orbiter Atlantis. The TDRS-E was boosted by the IUS into geosynchronous orbit and positioned to remain stationary 22,400 miles above the Pacific Ocean southwest of Hawaii. The TDRS system provides almost uninterrupted communications with Earth-orbiting Shuttles and satellites, and had replaced the intermittent coverage provided by globe-encircling ground tracking stations used during the early space program. The TDRS can transmit and receive data, and track a user spacecraft in a low Earth orbit. The IUS is an unmarned transportation system designed to ferry payloads from low Earth orbit to higher orbits that are unattainable by the Shuttle. The launch of STS-43 occurred on August 2, 1991.
At Launch Pad 39-B, the Chandra X-ray Observatory sits inside the payload bay of Space Shuttle Columbia, waiting for the doors to close. Chandra is the primary payload on mission STS-93, scheduled to launch aboard Columbia July 20 at 12:36 a.m. EDT. The combined Chandra/Inertial Upper Stage, seen here, measures 57 feet long and weighs 50,162 pounds. Fully deployed with solar arrays extended, the observatory measures 45.3 feet long and 64 feet wide. The world's most powerful X-ray telescope, Chandra will allow scientists from around the world to see previously invisible black holes and high-temperature gas clouds, giving the observatory the potential to rewrite the books on the structure and evolution of our universe
The Magellan spacecraft with its attached Inertial Upper Stage booster is in the orbiter Atlantis payload bay prior to closure of the doors at T-3 days to launch from pad 39B. Launch of Magellan and Space Shuttle Mission STS-30 is targeted for Friday, April 28, 1989. The 23 minute launch window opens at 2:24 p.m.
Magellan passes over Atlantis crew cabin following deployment.
Ulysses spacecraft and its upper stage system are deployed during STS-41.
- The Ulysses spacecraft and its upper stage system consisting of a two-stage inertial upper stage (IUS) (gold-colored with rocket nozzle visible) and the payload assist module-Shuttle (PAM-S) (middle section) drift against the blackness of space after deployment from Discovery's, Orbiter Vehicle (OV) 103's, payload bay (PLB) during STS-41. The airborne support equipment (ASE) extending from the spacecraft at the PAM-S/IUS mating interface is visible.
- The photo was made with a handheld Roliflex camera using 120 film.
TDRS-C raised to deploy position.
A TDRS satellite is deployed during STS-54.
During STS-54, with Endeavour's, Orbiter Vehicle (OV) 105's, reaction control system (RCS) thrusters inhibited, the pyrotechnic separation device physically separates the inertial upper stage (IUS) / Tracking and Data Relay Satellite F (TDRS-F) spacecraft from the payload bay (PLB) at approximately 0.4 foot per second. The airborne support equipment (ASE) aft frame tilt actuator (AFTA) table at 58-degree deployment position, the forward frame cradle, and the released umbilical boom appear below the IUS/TDRS spacecraft combination. Stowed on top of the IUS are TDRS-F's solar array panels, its single access antennas, and the SGL antenna. In the foreground is Diffuse X-ray Spectrometer (DXS) payload. On the left is the DXS starboard and the Hitchhiker avionics. On the right is the port DXS. The entire scene is backdropped against the Earth's limb and its blue and white surface.
Backdropped against the blackness of space, the Galileo spacecraft and its inertial upper stage (IUS) have just detached from a cradle-like device aboard the Earth-orbiting Space Shuttle Atlantis to begin a six-year journey to Jupiter. The five-member STS-34 crew deployed the satellite within six hours of achieving Earth orbit on Oct. 18, 1989. The scene was exposed with a 70mm handheld Hasselblad camera. Earth's horizon and a thin line representing its airglow and atmosphere are visible on the left side of the frame.
Payload bay views during IUS/TDRS-A pre-deployment procedures
Inertial Upper Stage (IUS) and Tracking and Data Relay Satellite (TDRS)-A is raised above payload bay (PLB) by Airborne Support Equipment (ASE) aft frame [electromechanical] tilt actuator (AFTA) to 58 degree deployment position.
The sixth Tracking and Data Relay Satellite (TDRS-F) is relased from the payload bay of Endeavour atop the Boeing Inertial Upper Stage (IUS) early in mission STS-54.