De Atlas 5-raket van de United Launch Alliance heeft sinds 10 in 90 verschillende configuraties gevlogen gedurende 2002 missies, waarbij elke versie is geoptimaliseerd om satellieten van een bepaalde grootte en massa de ruimte in te slepen.
De enige variant van de Atlas 5-raket die nog moet vliegen, wordt vrijdagmiddag gelanceerd vanaf Cape Canaveral met een paar satellieten om het Amerikaanse leger te helpen het verkeer in een geostationaire baan te volgen.
Uitgerust met een enkele solide raketbooster om een extra snelheidsstoot vanaf het lanceerplatform te bieden, zal de Atlas 5 vrijdag om 2 uur EST (1900 GMT) het Cape Canaveral Space Force Station verlaten om aan ULA's eerste missie van 2022 te beginnen.
De missie: de vijfde en zesde satelliet in een baan om de aarde brengen voor het Geosynchronous Space Situational Awareness Program van de Space Force.
De GSSAP-satellieten zijn ontworpen om het leger te helpen bij het volgen en observeren van objecten in een geostationaire baan van meer dan 22,000 mijl (bijna 36,000 kilometer) boven de evenaar. De eerste vier GSSAP-satellieten werden in 4 en 2014 in paren gelanceerd op Delta 2016-raketten.
In 2017 bevestigde het leger dat het twee extra GSSAP-satellieten had besteld bij Orbital ATK, nu onderdeel van Northrop Grumman. Die satellieten, elk zo groot als een compacte auto, zijn naast elkaar gemonteerd in de kuip van de Atlas 5-raket voor lancering op vrijdag.
ULA zal een unieke configuratie van zijn werkpaard Atlas 5-draagraket gebruiken voor de missie, die de Space Force USSF 8 heeft aangewezen.
De Atlas 5 zal worden uitgerust met een enkele stevige raketbooster die wordt vastgemaakt door Northrop Grumman, een kuip met een diameter van 5.4 meter (17.7 voet) die wordt geleverd door RUAG Space en een enkele RL10-motor van Aerojet Rocketdyne op het Centaur-bovenwerk van de raket fase.
Deze versie van de Atlas 5 staat bekend als de "511" -configuratie, waarbij het eerste cijfer de grootte van de kuip van de lading aangeeft, het tweede cijfer het aantal solide raketboosters en het derde cijfer het aantal motoren op de Centaur-trap .
De plaatsing van slechts één strap-on booster aan de zijkant van de eerste trap van de Atlas 5 zal de raket asymmetrische stuwkracht geven wanneer deze van de pad klimt. Atlas 5-missies hebben eerder met een enkele solide raketbooster gevlogen, maar die vluchten gebruikten de kleinere 4 meter brede payload-kuipoptie.
De Atlas 5-511-raket zal opstijgen met 1.2 miljoen pond stuwkracht van de enkele op vaste brandstof werkende booster en de op kerosine aangedreven RD-180-hoofdmotor van de eerste trap. Volgens ULA kan de Atlas 5-511 tot 11,570 pond (5,250 kilogram) vervoeren naar een elliptische geostationaire baan om de aarde. Zijn capaciteit in een lage baan om de aarde is ongeveer 24,250 pond (11,000 kilogram), volgens ULA-prestatiegegevens.
Tory Bruno, CEO van ULA, noemt de "511"-versie van de Atlas 5 de "Big Slider". De lancering op vrijdag zal waarschijnlijk de enige vlucht zijn van de Atlas 5-411-configuratie.
"We noemen het de 'Big Slider', want als je naar de lancering kijkt, zul je zien dat het een soort kracht van de pad glijdt vanwege dit asymmetrische koppel," zei Bruno in een video die door ULA op YouTube werd geplaatst. “Velen van jullie vragen zich af hoe je daarmee vliegt. Dat mondstuk (van de solide raketbooster) is gekanteld om door het gemiddelde zwaartepunt te gaan, en de RD-180 heeft een enorme controleautoriteit met zijn stuwkrachtvectorsysteem, en het kan dat overwinnen en compenseren, en dit is slechts de juiste hoeveelheid energie om deze twee ladingen naar hun zeer coole missie van ruimtebewaking te vervoeren.
De Atlas 5-raket is ontworpen door Lockheed Martin om in maximaal 20 verschillende configuraties te vliegen, waardoor ingenieurs het vermogen en het laadvolume van de raket kunnen "instellen" om aan de behoeften van elke specifieke missie te voldoen. Missieplanners hebben de mogelijkheid om een laadstroomkuip met een diameter van vier meter of vijf meter te vliegen, en kunnen de Atlas 5 besturen met maximaal vijf stevige boosters met riem, of geen als de missie ze niet nodig heeft.
De bovenste trap van de Centaur van de Atlas 5 kan vliegen met een of twee RL10-motoren, afhankelijk van de missievereisten. Tot nu toe hebben op één na alle lanceringen van Atlas 5 gevlogen met de eenmotorige Centaur-boventrap.
De uitzondering is bij lanceringen met de Starliner-capsule van Boeing, die wordt gelanceerd met een tweemotorige Centaur-podium. Er zijn geen andere missies op het lanceringsschema van Atlas 5 bevestigd om het tweemotorige Centaur-podium te gebruiken.
Door de toevoeging van de unieke Atlas 5-configuratie voor Starliner-missies en het gebrek aan gebruik van andere tweemotorige Centaur-varianten, blijven er in feite 11 Atlas 5-versies over die minstens één keer zullen hebben gevlogen voordat de raket met pensioen ging.
Lockheed Martin heeft in 2006 zijn Atlas-raketprogramma samengevoegd met Boeing's Delta-familie om United Launch Alliance te creëren.
De meest gebruikte versie van de Atlas 5 tot nu toe is de "401"-variant met een kuip van vier meter lang en geen solide boosters. De Atlas 5-401 heeft 40 keer gevlogen, waaronder de eerste Atlas-vlucht in 2002.
Er zijn zes vluchten geweest van de Atlas 5-411-configuratie met een enkele solide booster.
Met asymmetrische stuwkracht die wordt tegengegaan door besturing van de RD-5-hoofdmotor van de Atlas 180, zijn de configuraties van de Atlas 5-511 en -411 uniek onder de draagraketten die momenteel in gebruik zijn. De mogelijkheid om een enkele booster toe te voegen stelt klanten in staat te betalen voor net genoeg capaciteit voor hun payloads, in plaats van een grotere, duurdere Atlas 5-variant te kopen.
ULA ontwikkelt de opgewaardeerde Vulcan Centaur-raket ter vervanging van de Atlas- en Delta-raketfamilies.
Er zijn nog 26 Atlas 5-raketten in de inventaris van ULA, inclusief het lanceervoertuig dat vrijdagmiddag op lancering wacht. Ze zijn allemaal toegewezen aan toekomstige missies voor de Space Force, NASA en Amazon's Kuiper-internetsatellietconstellatie.
Er zijn nog maar drie Delta-raketten over om te vliegen, en ze zijn allemaal toegewezen om geclassificeerde vracht in een baan om de aarde te brengen voor het National Reconnaissance Office, het spionage-satellietagentschap van de Amerikaanse regering.
Het grondpersoneel van ULA op Cape Canaveral heeft donderdag de 196 voet hoge (59.7 meter) Atlas 5-raket van de Vertical Integration Facility van het bedrijf naar lanceerplatform 41 overgebracht. Technici begonnen op 5 december de Atlas 18 in de verticale hangar te stapelen met het optillen van de eerste trap, gevolgd door de bevestiging van de solide raketbooster, de bovenste trap van de Centaur en tenslotte de GSSAP 5- en 6-satellieten in hun payload-omhulsel op 10 januari. .
De uitrol van 1,800 meter duurde donderdagochtend ongeveer een uur. Nadat de raket op het lanceerplatform was aangekomen, begonnen teams met het laden van kerosinebrandstof van raketkwaliteit in de eerste trap van de Atlas 550.
Het aftellen van de lanceringsdag begint zeven uur voor de lancering en de Atlas 5 zal vanaf vrijdag rond 12 uur EST (1700 GMT) worden geladen met cryogene vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof. De waterstof en zuurstof zullen de RL10-motor van de bovenste trap van de Centaur voeden, terwijl de zuurstof zal worden verbruikt door de RD-180-hoofdmotor van de eerste trap in combinatie met kerosine.
Na een laatste gereedheidscontrole om T-4 minuten, wordt het aftellen van Atlas 5 hervat vanuit een ingebouwde wachtruimte naar de lancering van het doel om 2 uur EST.
De RD-180-motor komt tot leven na T-minus 2.7 seconden. Even later zal de enkele solide raketaanjager ontbranden en de Atlas 5 naar het oosten op koers sturen vanaf Cape Canaveral over de Atlantische Oceaan.
De raket zal de snelheid van het geluid in 58 seconden overschrijden, en de strap-on booster zal zijn voorverpakte brandstofvoorraad verbranden voordat hij wordt losgelaten uit de eerste trap van de Atlas 5 op T+plus 2 minuten.
De kuip van het laadvermogen wordt overboord gegooid bij T+plus 3 minuten, 30 seconden, gevolgd door uitschakeling van de RD-180 eerste trapmotor bij T+plus 4 minuten, 21 seconden. Zes seconden later zal de eerste trap van de Atlas 5 uit elkaar gaan om de weg vrij te maken voor de ontsteking van de RL10-motor van de Centaur-trap bij T+plus 4 minuten en 37 seconden, voor een acht-en-een-halve minuut branden.
Na het bereiken van een parkeerbaan met de dubbele GSSAP-satellieten, zal de Centaur-etappe het grootste deel van de wereld rondvliegen voordat de RL10-motor opnieuw wordt gestart voor een vier minuten durende verbranding boven de Stille Oceaan ten noordoosten van Australië. Dat zal de bovenste trap en de GSSAP-satellieten in een langgerekte transportbaan sturen die zich uitstrekt tot 22,000 mijl (bijna 36,000 kilometer) van de aarde.
Een laatste verbranding van de RL10-motor, die bijna twee minuten duurt, is gepland voor zes en een half uur in de missie, zodra de raket de juiste hoogte heeft bereikt voor de inzet van de twee GSSAP-ruimtevaartuigen. De twee satellieten gaan één voor één uit elkaar op T+plus 6 uur, 35 minuten en T+plus 6 uur, 45 minuten.
De GSSAP-satellieten zullen hun zonnepanelen ontvouwen en contact opnemen met grondstations, zodat militair personeel de gezondheid en status van elk ruimtevaartuig na de lancering kan bevestigen. Na een periode van check-outs en inbedrijfstelling zullen de satellieten operationeel worden voor de Space Force.
De GSSAP-satellieten liggen op de loer in de buurt van de ring van geosynchrone satellieten die rond de aarde vliegen met dezelfde snelheid als de rotatie van de planeet, waardoor het vaartuig boven een vaste geografische locatie kan blijven. Commerciële bedrijven en defensie-instanties gebruiken de baan voor communicatie, raketwaarschuwings- en signaleninlichtingenmissies.
De bewakingsplatforms kunnen de luchtmacht niet alleen helpen bij het volgen van objecten in een geosynchrone baan - een vermogen dat nodig is om het verkeer te beheren en botsingen te voorkomen - het GSSAP-ruimtevaartuig kan zijn banen aanpassen om andere satellieten te naderen en af te beelden met behulp van optische camera's met scherpe ogen.
Het vermogen van de GSSAP-satellieten om rond andere ruimtevaartuigen te manoeuvreren, geeft militaire functionarissen gegevens over de locatie, de baan en de grootte van andere objecten in een geosynchrone baan, volgens de Space Force, "waardoor karakterisering mogelijk wordt voor het oplossen van anomalie en verbeterde bewaking, terwijl de vliegveiligheid behouden blijft."
"Gegevens van GSSAP dragen op unieke wijze bij aan tijdige en nauwkeurige orbitale voorspellingen, vergroten onze kennis van de geosynchrone baanomgeving en maken het verder mogelijk om de veiligheid van ruimtevluchten te verbeteren door het vermijden van satellietbotsingen", schreven functionarissen in de officiële GSSAP-factsheet van de Space Force.
Het GSSAP-programma, dat tot 2014 geclassificeerd was, produceert gegevens die militaire en andere overheidssatellieten helpen "vrij en veilig te navigeren" in een geosynchrone baan, volgens het Space Systems Command van de Space Force.
"De eerste vier GSSAP-satellieten hebben opmerkelijk goed gepresteerd", zegt luitenant-generaal Stephen Whiting, commandant van Space Operations Command. "Deze volgende twee satellieten zullen die mogelijkheid vergroten en ons in staat stellen om de dingen die in de geosynchrone baan plaatsvinden vollediger te begrijpen. Het is een sleutelstuk in de puzzel voor bewustzijn van het ruimtedomein."
"Zoals ik het beschrijf is een buurtwachtfunctie", zei generaal John "Jay' Raymond, de chef van ruimteoperaties en de hoogste officier bij de Space Force. "Het stelt ons in staat om beter te begrijpen wat er in het domein gebeurt, vooral in een echt kritieke baan zoals een geosynchrone baan."
De luchtmacht stuurde in 2016 een van de GSSAP-satellieten om een kreupele communicatiesatelliet van de Amerikaanse marine te hulp te komen. De vijfde MUOS-relaissatelliet van de marine kreeg na de lancering problemen met de voortstuwing, waardoor ze gedwongen werd back-up-stuwraketten te gebruiken om in een geosynchrone baan in zijn baars te klimmen.
De GSSAP-satelliet veranderde van koers om beelden van het MUOS 5-ruimtevaartuig vast te leggen om ingenieurs inzicht te geven in zijn status en toestand, zei de luchtmacht.
"Historisch gezien is de manier waarop we het domein hebben gesurveilleerd of ons ervan bewust waren dat we observaties van radars of optische mogelijkheden hebben gedaan, en we hebben een adres in de ruimte bedacht, als je wilt, van objecten", zei Raymond dinsdag in een virtuele discussie georganiseerd door het Mitchell Institute.
Het catalogiseren van satellieten en ruimteschroot is al tientallen jaren het belangrijkste doel van de ruimtegerelateerde inspanningen van het leger. Maar met landen als China en Rusland die steeds geavanceerdere militaire ruimtevaartuigen gebruiken, inclusief antisatellietmogelijkheden, heeft de Space Force de GSSAP-satellieten nodig om een nieuwe dimensie toe te voegen aan het volgen van objecten in een baan om de aarde.
“We waren bezorgd om ervoor te zorgen dat twee dingen niet botsen, dat we dat domein voor iedereen veilig kunnen houden, wat van cruciaal belang is. Maar het is niet voldoende', zei Raymond. “Als je je in een oorlogsgebied begeeft, moet je meer kennis hebben dan alleen waar iets is. Je moet inzicht hebben in wat die mogelijkheden zijn, en deze mogelijkheid voor buurtbewaking heeft ons een vollediger beeld gegeven van wat er in de ruimte is, met name in het geosynchrone domein.”
De vijfde en zes satellieten zullen "extra capaciteit" bieden voor het GSSAP-netwerk om het grote volume in de geosynchrone gordel beter te dekken, zei Raymond in antwoord op vragen van Spaceflight Now.
E-mail de auteur.
Volg Stephen Clark op Twitter: @ StephenClark1.
