Delta II

Delta II
American Space Launcher
Das Delta II 7925 (Einführung von Deep Impact).
Das Delta II 7925 (Einführung von Deep Impact ).
Allgemeine Daten
Heimatland Vereinigte Staaten
Baumeister McDonnell Douglas (1989-1997),
Boeing (1997-2006),
United Launch Alliance (2006-2018)
Erster Flug 1989
Letzter Flug 2018
Status Zurückgezogen
Startet (Fehler) 155 (2 Fehler)
Höhe 39  m
Durchmesser 2,44  m
Gewicht abnehmen 152 bis 232 Tonnen
Etage (n) 2 oder 3
Basis (en) starten Kap Canaveral
Vandenberg
Launcher Familie Delta
Nutzlast
Niedrige Umlaufbahn 2,5 bis 6,1 Tonnen
Geostationärer Transfer (GTO) 0,9 bis 2,14  t
Heliozentrische Umlaufbahn 0,6 bis 1,5  t
Kopfschmuck Dimension 8,5-9,25 m × 2,9-3 m
Motorisierung
Booster-Triebwerke 3 bis 9 Rolle 4A oder GEM 40 oder GEM 46
1 st Boden Thor XLT- C: 1 × RS-27 A.
2 e Etage Delta K: 1 × AJ10 -118K
3 e Etage Stern 48 B oder Stern 37 FM (optional)
Missionen
Raumsonde , wissenschaftlicher Satellit , Satellitennavigations- und Kommunikationssatellit

Der Delta II Launcher ist ein amerikanischer Launcher mittlerer Leistung , dessen erster Flug 1989 stattfand und dessen letztes Beispiel in verwendet wurdeSeptember 2018. Es ist die neueste Entwicklung in der Delta - Familie von Trägerraketen , basierend auf den Thor Zwischenballistischen Raketen Bereich in den späten 1950er Jahren entwickelt. Das Delta II in den späten 1980er Jahren angeboten wurde , um die Bedürfnisse des treffen Armee. Luftschiffes von Trägerraketen im Jahr 1986 nach dem beraubt Explosion des Space Shuttles Challenger, der die amerikanischen Space Shuttles am Boden festhielt . Wie alle Trägerraketen der Delta-Familie wurde es von der Firma McDonnell Douglas entworfen , bevor die Herstellung von Boeing übernommen wurdeDezember 2006durch das Joint Venture United Launch Alliance (ULA), das dieser Hersteller mit Lockheed Martin gegründet hat .

Es ist ein etwa 39 Meter hoher Trägerrakete mit einem Durchmesser von 2,44 Metern und einer Startmasse zwischen 152 und 232  Tonnen . Der Delta II verfügt über zwei Stufen sowie drei bis neun Booster mit einem optionalen Festtreibstoff der dritten Stufe . Die erste Stufe ist halbkryogen ( Kerosin und flüssiger Sauerstoff ), während die zweite Stufe hypergolische Treibmittel verbrennt . Während seiner zwei Jahrzehnte dauernden Verwendung wurden ungefähr zehn Varianten verwendet, die sich in der Länge der Düse der ersten Stufe, der Anzahl der Stufen (zwei oder drei), der Anzahl der Booster-Triebwerke (drei, vier oder neun) und der Leistung von unterscheiden diese. Je nach Konfiguration kann der Launcher 2,7 bis 6,1  Tonnen im erdnahen Orbit (LEO) und 900 bis 2170  kg im geostationären Transferorbit (GTO) platzieren. In seiner leistungsstärksten Version ( Heavy ) kann er eine 1,5-Tonnen -Raumsonde in eine interplanetare Flugbahn injizieren .

Das Delta II wird von der United States Air Force hauptsächlich zur Umlaufbahn ihrer GPS- Satelliten (45 Flüge) eingesetzt. In den 1990er und 2000er Jahren war es der Hauptstarter der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird für die Umlaufbahn vieler emblematischer Missionen der amerikanischen Weltraumbehörde verwendet: Es stellt den Start der ersten elf Missionen ihres Discovery-Programms ( Messenger ...) sicher , von denen die meisten seiner Raumsonden für den Mars bestimmt sind ( MER- Rover …). ), Mehrere Weltraumteleskope ( Swift …) sowie viele wissenschaftliche Satelliten, die für die Untersuchung der Erde oder ihrer Weltraumumgebung verantwortlich sind. Schließlich wird es auch verwendet, um Telekommunikationssatelliten in eine niedrige Umlaufbahn ( Iridium- Konstellation ) zu bringen, den Markt für geostationäre Telekommunikationssatelliten , die jetzt zu schwer sind und ihm entkommen. Es ist ein besonders zuverlässiger Launcher mit zwei Fehlern bei 155 Starts. Der Rückzug des Delta II markiert das Ende der amerikanischen Trägerraketen, deren erste Stufe auf einer in den 1950er Jahren entwickelten ballistischen Rakete beruht, die fast sechs Jahrzehnte lang eine zentrale Rolle spielte.

Historisch

Die Delta-Trägerraketenfamilie

Die Delta II ist die neueste Version der Delta- Trägerraketenfamilie, die aus der ballistischen Thor- Mittelstreckenrakete entwickelt wurde . Dies wurde Mitte der 1950er Jahre auf Ersuchen der US-Luftwaffe entwickelt, die innerhalb kürzester Zeit eine ballistische Rakete mit einer Reichweite von 2.000 km haben wollte  , um der Bedrohung durch die sowjetische R-5- Rakete zu begegnen in Osteuropa eingesetzt werden . Um die Entwicklungszeit zu verkürzen, wurden die komplexeren Komponenten der neuen Rakete aus bestehenden Projekten übernommen: Der Raketenmotor mit einem Schub von 68 Tonnen und die Noniusmotoren wurden ursprünglich für die Interkontinentalrakete Atlas entwickelt . Die Douglas Aircraft Company , die die Ausschreibung gewann, entwickelte den Thor in Rekordzeit, dessen erster Start 13 Monate nach Projektbeginn erfolgte. Die 19,8 Meter lange Rakete hat einen Durchmesser von 2,44 Metern an der Basis, der sich oben verjüngt. Mit einem Gewicht von 50 Tonnen hat es eine Reichweite von 2.400  km und kann eine Kernladung von 2 Megatonnen tragen . Ungefähr 60 Einheiten wurden 1958 im Vereinigten Königreich eingesetzt , aber ihre operative Karriere war besonders kurz, da sie 1963 nach einer Vereinbarung zwischen der amerikanischen und der sowjetischen Regierung aus dem Dienst genommen wurden.

Um den Anforderungen der amerikanischen Zivilraumbehörde NASA gerecht zu werden , entwickelt Douglas Aircraft bis zur Entwicklung leistungsstärkerer Trägerraketen auf Basis der Atlas- Rakete einen Trägerraketen, indem die Thor-Rakete mit einer zweiten Stufe namens Delta kombiniert wird . Der Launcher hat eine begrenzte Leistung, die deutlich unter der der amerikanischen Trägerraketen der in den folgenden Jahren entwickelten Atlas- und Titan- Familien liegt . Aber es wurde später regelmäßig gewechselt, um seine Leistung zu erhöhen, einschließlich der Verwendung von Boostern mit festem Treibmittel ab 1963, die seine Spezifität zeitlich festlegten. Diese Entwicklungen ermöglichten es ihm in den 1970er Jahren , den Markt für den Start von Telekommunikationssatelliten mit der Delta 2000-Serie zu dominieren . Der Trägerrakete verlor diese beherrschende Stellung jedoch in den 1980er Jahren, als der leistungsstärkere und flexiblere europäische Trägerrakete Ariane einen Teil des kommerziellen Marktes eroberte.

Geburt des Deltas II

1982 wurde das amerikanische Space Shuttle in Betrieb genommen. Die angekündigten Startkosten sind sehr niedrig und müssen alle traditionellen amerikanischen Trägerraketen ersetzen. Infolgedessen wird die Produktionslinie für Delta-Trägerraketen stillgelegt. Aber die Explosion des Shuttles Challenger inJanuar 1986löst eine Reaktivierung traditioneller Trägerraketen aus. Die US Air Force gibt eine Ausschreibung für 20 Starts zum Einsatz ihres neuen GPS- Satellitenpositionierungssystems heraus . McDonnell Douglas gewinnt diese Ausschreibung mit einer verbesserten Version seines Delta- 3920 / PAM-D-Trägers. Diese Version, die sich relativ wenig von der bis dahin vermarkteten Version unterscheidet, heißt Delta II . Die erste Version des Delta II ( Serie 6000 ) unterscheidet sich von den Vorgängerversionen der Delta-Familie (Serie 3000 und 4000) durch eine um 4 Meter verlängerte erste Stufe (+ 15 Tonnen Treibmittel ) und eine neue Verkleidung, deren Durchmesser um 60 erhöht wird Zentimeter und die als Option angeboten wird. Der Delta II ist in verschiedenen Versionen erhältlich, die sich in der Anzahl der Booster-Triebwerke und dem Vorhandensein oder Fehlen einer dritten Stufe unterscheiden.

Um diese Zeit wurden Delta-Trägerraketen von Cape Canaveral in Florida aus gestartet . McDonnell Douglas gewann 1990 eine NASA- Ausschreibung , um mehrere seiner Satelliten von der Vandenberg-Startrampe in Kalifornien aus zu starten . Ein bestehender Startkomplex wurde für diese neue Version des Trägers angepasst, und das erste Delta II flog 1995 vor der Westküste. Eine wesentliche Verbesserung des Delta II brachte 1991 die 7000er-Serie hervor, die durch eine neue Version des gekennzeichnet war Raketenmotor , der die erste Stufe mit einer verlängerten Düse antreibt und die Castor- Booster-Triebwerke durch leistungsstärkere Epoxy-Graphit-Motoren (GEM) ersetzt . Das letzte Exemplar der 6000er-Serie wurde 1992 auf den Markt gebracht. In den Jahrzehnten 1990 und 2000 war das Delta II der Trägerrakete, den die NASA systematisch einsetzte, wenn die Kapazitäten des Werfers ausreichten, dh für eine überwältigende Mehrheit ihrer Missionen: kostengünstige Raumsonden, die für die Erforschung des Sonnensystems im Rahmen des Entdeckungsprogramms verantwortlich sind (z. B. NEAR Shoemaker 1996), Marsmissionen (z. B. Mars Global Surveyor 1996 und Mars Pathfinder 1996), Teleskope Weltraum und Erdbeobachtung Satelliten . Der Hersteller des Delta II- Trägers versucht, trotz der Konkurrenz durch den Ariane 4- Träger seine Präsenz auf dem Markt für kommerzielle Starts aufrechtzuerhalten , und gewinnt den Start der Konstellation der Kommunikationssatelliten Iridium und eines Teils des Sternbilds Globalstar im erdnahen Orbit .

Reorganisation der Raumfahrtindustrie

Der Bau des Delta II wurde 1997 von Boeing nach der Fusion seines Herstellers mit diesem Unternehmen übernommen. Im Dezember 2006 wurde die United Launch Alliance (ULA) gegründet, ein Joint Venture zwischen Boeing und Lockheed Martin, Hersteller von Atlas- Trägerraketen . Diese beiden Unternehmen sind beide Lieferanten von EELV- Trägerraketen der US Air Force ( Atlas V einerseits und Delta IV andererseits). Die Schaffung von ULA zielt darauf ab, die Herstellungs- und Startkosten der beiden Starterfamilien zu senken, indem bestimmte Ressourcen und Geräte gebündelt werden. ULA vermarktet den Launcher an die US-Regierung, während Boeing Launch Services (BLS) den kommerziellen Satellitenmarkt untersucht. Im Jahr 2003 wurde eine leistungsstärkere Version des sogenannten Heavy Delta II eingeführt. Es werden GEM 46- Booster-Triebwerke mit vergrößerten Abmessungen verwendet, die 45 Tonnen zusätzliche Treibmittel (für 9 Booster-Treibmittel) aufnehmen und es ermöglichen, die Nutzlast für hohe ( geostationäre Umlaufbahn ) und heliozentrische Umlaufbahnen von 300 Kilogramm zu erhöhen . Sechs Exemplare dieser Version werden vermarktet.

Launcher entfernen

Der Vertrag zum Kauf der Delta IIs mit der United States Air Force für den Start der GPS-Satelliten endet am17. August 2009mit dem Start des letzten Satelliten der 2R-Serie. Die Streitkräfte wenden sich nun an die flexibleren und leistungsstärkeren EELV- Trägerraketen ( Delta IV und Atlas V ), um die folgenden GPS-Satelliten zu starten. Boeing, der Hersteller des Delta II , verliert damit ein wichtiges Prinzip, das maßgeblich zum Erfolg des Launchers beigetragen hatte (48 Starts von GPS-Satelliten seit 1990). Nach Ablauf seines Vertrages mit der Luftwaffe stellte die ULA die Wartung der beiden Delta II- Startplätze in Cape Canaveral ein, die ihr vom Militär auferlegt wurden. Die NASA, der andere Großauftragnehmer für den Delta II- Trägerraketen (rund ein Drittel der Delta II- Starts ), muss nun die bisher von der Luftwaffe übernommenen Fixkosten (Aufrechterhaltung des Starts) übernehmen und muss mit einem Preisanstieg rechnen, der sich aus dem Rückgang ergibt die Menge der produzierten Trägerraketen, die den Skaleneffekt auf der Ebene der Produktionskette begrenzt. Die Auswirkungen auf die Kosten des Trägers bringen ihn auf das gleiche Niveau wie die viel leistungsstärkeren Trägerraketen Atlas V und Delta IV. Die NASA wiederum beschließt, den Delta II- Trägerraketen aufzugeben . Für Starts, die einen Launcher mit mittlerer Leistung erfordern, wendet sich die Raumfahrtagentur an neue Lieferanten. Für das Auftanken der Internationalen Raumstation sind dies SpaceX , Hersteller des Falcon 9- Trägers , und Orbital Sciences , Hersteller des Antares- Trägers . Diese neuen Trägerraketen haben deutlich niedrigere Herstellungskosten als die Delta II . Der Falcon 9 ist auch berechtigt, die wissenschaftlichen Satelliten und Raumsonden der NASA in die Umlaufbahn zu bringen.

Im Jahr 2008 hatte ULA , die Struktur, die den Launcher vermarktet, noch ein halbes Dutzend Delta II- Trägerraketen zusammengebaut und nicht verkauft. Im August 2009 gab die NASA bekannt, dass sie einige der zusammengebauten Delta II- Trägerraketen verwenden könnte . Das16. Juli 2012Die Agentur wählt den Trägerraketen aus, um seine Satelliten Soap Moisture Active Passive (SMAP), Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) und Joint Polar Satellite System -1 (JPSS-1) zu starten. Der erste hebt ab2. Juli 2014, der zweite auf 31. Januar 2015 und der dritte auf 18. November 2017. Alle diese Trägerraketen starten vom Komplex 2 in Vandenberg .

Der Start des letzten Launchers erfolgt am 15. September 2018 ;; Dadurch wird der ICESat-2- Satellit in die Umlaufbahn gebracht . Dieser Start markiert das Ende des Einsatzes von Delta- Werfern, die von der ballistischen Thor- Rakete abgeleitet sind , von denen 381 seit 1960 geflogen sind. Im Allgemeinen ist es der letzte amerikanische Werfer, dessen erste Stufe von ballistischen Raketen abgeleitet ist, die in den 1950er Jahren entwickelt wurden, einschließlich die Trägerraketen Thor (letzter Flug 1976), Atlas (2005) und Titan (2005). Die Trägerraketen Delta IV und Atlas V gehören nicht zu diesen Familien, da sie eine völlig neue erste Stufe haben.

Der sehr langsame Rückgang der Trägerraketen war auf Raketen aus den 1950er Jahren zurückzuführen
Jahr Anzahl
amerikanischer Flüge		 Gesamtanteil / Trägerraketen
(ohne Space Shuttle) 		Delta ¹ Atlas ¹ Titan
Ableitung der Rakete: Thor SM-65 Atlas SM-68 Titan 46
1960 29 79% 18 (62%) 5 (17%) 0
1965 70 89% 33 (47%) 19 (27%) 10 (14%)
1970 30 79% 15 (50%) 3 (10%) 7 (23%)
1980 16 83% 4 (25%) 9 (56%) 3 (19%)
1990 27 90% 11 (41%) 3 (11%) 5 (19%)
2000 28 78% 7 (25%) 8 (29%) 3 (11%)
2010 fünfzehn 8% 1 (7%) 0 0
¹ Der Atlas V und das Delta IV werden nicht gezählt: Die erste vom Flugkörper abgeleitete Stufe wurde ersetzt.

Technische Eigenschaften

Die Delta II-Rakete ist ein nicht wiederverwendbarer Trägerraketen, der für mittlere Nutzlasten ausgelegt ist. Es wird in mehreren Versionen vermarktet, die sich durch die Anzahl der Booster-Triebwerke , das Vorhandensein oder Fehlen einer dritten Stufe und die Größe der Verkleidung auszeichnen . Mit einer Höhe von 39 Metern und einem Durchmesser von 2,44 Metern liegt die Masse je nach Modell zwischen 152 und 232 Tonnen. Je nach Konfiguration kann der Launcher 2,7 bis 6,1  Tonnen in einer niedrigen Umlaufbahn (LEO) und 900 bis 2.170  kg in einer geostationären Transferbahn (GTO) platzieren. In seiner leistungsstärksten Version ( Heavy ) kann es eine 1,5-Tonnen -Raumsonde auf einer interplanetaren Flugbahn und eine 1,2-Tonnen-Flugbahn in Richtung Mars platzieren .

Erste Stock

Die erste Stufe des Thor XLT leitet sich direkt von der in den späten 1950er Jahren entwickelten ballistischen Mittelstreckenrakete Thor ab . Die Unterschiede betreffen Panzer, die mehrmals verlängert wurden, um den Anforderungen früherer Versionen der Delta- Familie gerecht zu werden . Die Bühne ist 26,1 Meter hoch, hat einen Durchmesser von 2,44 Metern und eine Leermasse von 5.680  kg (Serie 7000). Es befördert 96,12 Tonnen Treibmittel, die seine Masse auf 101,8 Tonnen bringen. Die Struktur der Bühne besteht aus Aluminium und umfasst von der Basis bis zur Oberseite den Motorraum, den Sauerstofftank, eine Zwischenbehälterschürze (die Trennwand zwischen den beiden Tanks ist nicht üblich), den Kerosinbehälter und einen 4,7 m langen Tank Zwischenstufen-Verbindungsschürze, die die Motordüse der zweiten Stufe umfasst. Die Bühnenelektronik ist an den Wänden der Tankschürze angebracht, die über Zugangsklappen verfügt. Die Bühne wird von einem einzigen RS-27- Raketenmotor des Herstellers Rocketdyne angetrieben, der eine leistungsstärkere Version der MB-3- Rakete ist. Zwei Versionen des Raketentriebwerks wurden nacheinander eingesetzt: der RS-27 für die 6000-Unterserie (1989-1992), der in 17 Exemplaren gebaut wurde, und der RS27-A, der für die 7000-Unterserie entwickelt wurde und bis zur Einstellung der Produktion von in Betrieb blieb der Launcher. Die RS-27A-Version zeichnet sich durch ein Expansionsverhältnis der Düse von 8 bis 12 aus. Der Raketenmotor wird am Boden bestraft, aber in dieser Unterserie wird er von viel leistungsstärkeren Hilfsstrahlrudern unterstützt, die das mehr als kompensieren Schub beim Start verloren. Andererseits ist der RS-27A dank seiner länglichen Düse in der Höhe viel effizienter. Dieser Raketenmotor verbrennt flüssigen Sauerstoff und RP-1 (eine Variante von Kerosin ). Die RS27-A hat einen Boden Schub von etwa 890 Kilonewton (89 Tonnen) und einem spezifischen Impuls von 254 Sekunden. Im Vakuum erreicht der Schub 1054  kN und der spezifische Impuls 302 Sekunden. Sein Schub ist nicht einstellbar.

Der Raketentriebwerk RS-27A verfügt über eine einzige Brennkammer, die mit einer Mischung aus Kerosin und flüssigem Sauerstoff betrieben wird . Sein Schub beträgt 890 Kilo Newton am Boden und 1.054  kN im Vakuum. Der Verbrennungszyklus ist von dem offenen Zyklus Gasgenerator Typ : ein Gasgenerator Hochdruckgas erzeugt , die eine Antrieb Einachsen Turbopumpe , die das Kerosin und flüssigen Sauerstoff unter Druck setzt . Die Gase werden nicht wieder in die Brennkammer eingespritzt. Der Druck in der Brennkammer beträgt 48 bar und das Mischungsverhältnis der beiden Treibmittel (Sauerstoff / Kerosin) beträgt 2,25. Die Kühlung der Brennkammer ist vom regenerativen Typ: Das Kerosin fließt durch die Dicke der Wand der Brennkammer und dann in einen an der Düse angebrachten Wärmetauscher , bevor es in die Brennkammer eingespritzt wird. Die heißen Gase aus dem Motor werden verwendet, um die Treibstofftanks unter Druck zu setzen. Der Motor wird ca. 2,5 Sekunden vor dem Start eingeschaltet. Während dieser kurzen Phase vor dem Start steigt der Schub allmählich an und seine Funktion wird überprüft, dann werden die Festtreibstofftriebwerke abgefeuert und der Werfer startet. Die Antriebsphase dauert 261 Sekunden.

Die Bodenführungselektronik befindet sich im zweiten Stock. Die Lageregelungsböden werden durch Bewegen des Motors erhalten, der zwei Freiheitsgrade hat und mit dem Pitching und Gieren umgehen kann. Die Rollbewegung wird von zwei kleinen lenkbaren Noniusmotoren LR-101 mit 25 kg gesteuert, die von der Turbopumpe des RS-27 angetrieben werden. Diese Motoren werden auch verwendet, um die Rakete in den 3 Achsen während des kurzen Zeitraums zwischen dem Stoppen des Motors von der ersten Stufe und dem Loslassen der letzteren zu stabilisieren. Während dieser 8-Sekunden-Phase werden die beiden LR-101 direkt von den Treibmitteln unter dem Druck der Tanks versorgt. Der LR-101 hat einen Schub von 4,4 kN, wenn er von der Turbopumpe gespeist wird, und 3,7 kN, wenn er direkt von den Tanks gespeist wird. Der spezifische Impuls beträgt 207 bzw. 197 Sekunden bei einem Druck von 28 und 21 bar.

Die türkisfarbene Farbe des Körpers dieser Stufe, die das auffälligste äußere Merkmal des Trägers mit dem Vorhandensein einer großen Anzahl von Booster-Triebwerken darstellt, resultiert aus einer Entscheidung, die in den 1980er Jahren getroffen wurde, keine Grundierung mit weißer Farbe auf die Grundierung aufzutragen Reduzieren Sie das Gewicht des Launchers und verbessern Sie seine Leistung.

Booster-Triebwerke

Die Booster-Booster der Delta II-Rakete, die an den Seiten der ersten Stufe angebracht sind, spielen in den ersten Flugminuten eine zentrale Rolle, da ihr Schub den des Triebwerks der ersten Stufe bei weitem übertrifft. Ohne Booster konnte die Rakete nicht starten. Die in 17 Exemplaren gebaute 6000-Version des Delta II verwendet neun Castor -4A mit einem Schub von 478 Kilo Newton . Die 7000-Version verwendet drei, vier oder neun GEM 40, die sich durch einen höheren Schub (493 kN), eine längere Verbrennungszeit und eine vollständig zusammengesetzte Hülle auszeichnen, die die leere Masse proportional reduziert. Die festen Düsen sind nach außen geneigt, um die Stabilität während des Fluges zu erhöhen und heiße Gase vom Trägerkörper fernzuhalten. Das Düsenexpansionsverhältnis beträgt 11. Die leistungsstärkste Version ( Heavy ), die nur aus sechs Einheiten besteht, verwendet neun GEM-46-Triebwerke mit einem noch höheren Schub von 63 Tonnen. Die Booster-Triebwerke werden von einem redundanten Zündsystem gezündet, um sicherzustellen, dass dies gleichzeitig erfolgt. Die Freigabe wird durch ein ebenso redundantes pyrotechnisches System ausgelöst. Wenn der Launcher neun Booster-Triebwerke hat, werden drei von ihnen nur eine Minute nach dem Start einige Sekunden nach dem Aussterben der ersten sechs gezündet. Alle Modelle verwenden als Treibmittel für HTPB .

Merkmale der Delta II- Booster-Triebwerke
Eigenschaften Biber 4A GEM 40 GEM 46
Art Biber 4A GEM 40 GEM 46
Maße 10,63 × 1,02 m 11,4 × 1 m 12,6 × 1,2 m
Totale Masse 11,7 t 13 t 19,1 t
Propellant Masse 10,1 t 11,8 t 16,9 t
Schub 478 Kilo Newton 493 kN 628 kN
Spezifischer Impuls 266 Sekunden 274 Sekunden 278 Sekunden
Brenndauer 55 Sekunden 64 Sekunden 75 Sekunden
Ein weiteres Merkmal Teil Metallgehäuse Verbundgehäuse
Delta II Modell Serie 6000 Serie 7000 7000 H-Serie

Zweiter Stock

Die zweite Stufe des Delta-K ist 5,97 Meter lang und hat einen Durchmesser von 2,44 Metern. Es hat eine Leermasse von 950 kg und trägt 6 Tonnen Treibmittel. Es umfasst die Treibstofftanks, den Abschnitt, in dem sich der Raketentriebwerk befindet, sowie kugelförmige Tanks mit Stickstoff und eine Ausrüstungsbox. Ein Rock und ein Rahmen aus Rohren dienen zur Sicherung der Verkleidung . Dies kapselt den oberen Teil der Stufe ein, während die Verbindungsschürze zwischen den Stufen der ersten Stufe den unteren Teil einkapselt, wobei die Schürze die Verbindung zwischen diesen beiden Elementen herstellt. Die beiden Treibstofftanks bestehen aus Aluminium und haben eine gemeinsame Wand. Die Bühne wird von einem Aerojet AJ10-118K- Raketentriebwerk mit einem Schub von 4 Tonnen (43,4 kN) angetrieben. Dieser Motor verwendet eine Mischung aus Stickstoffdioxid und Aerozine 50, die hypergolisch ist . Aerozine 50 ist eine Mischung aus 50% Hydrazin und 50% asymmetrischem Dimethylhydrazin (UDMH), die den besten Kompromiss zwischen der Stabilität von UDMH und der höheren Dichte von Hydrazin bietet . Die Treibmittel versorgen den AJ-10 ohne Durchlaufen einer Turbopumpe, sondern durch einfache Druckbeaufschlagung: Helium wird über einen am Raketentriebwerk angebrachten Wärmetauscher erwärmt, bevor es in die Tanks eingespritzt wird. Der Druck in der Brennkammer beträgt 8,83 bar. Die Wände sind durch eine ablative Beschichtung vor Hitze geschützt, die es ermöglicht, den Motor im Vergleich zu einem Treibmittelzirkulationssystem (Regenerationssystem) leichter zu machen. Der spezifische Impuls von 319 Sekunden für Vakuum durch die Länge der Düse (Düse optimiert Expansionsverhältnis von 65). Der Motor ist kippbar um die Ausrichtung des Abschuss in steuern Gieren und Pitch . Die Rollsteuerung und die der drei Bewegungsarten während der Trägheitsflugphasen (nicht angetrieben) wird mittels kleiner Kaltgasstrahlruder unter Verwendung von Stickstoff erreicht . Das Ausrüstungsfach, das die Trägheitseinheit und das Navigationssystem enthält, das den Flug des Werfers bis zur Freigabe der zweiten Stufe steuert, ist Teil dieser Stufe. Der Motor kann bis zu 6 Mal für Missionen in eine geostationäre oder heliozentrische Umlaufbahn (interplanetare Missionen) eingeschaltet werden. Der AJ10 kann 500 Sekunden lang laufen.

Dritte Etage

Der Launcher hat eine dritte Stufe, in der er eine hohe Erdumlaufbahn ( geostationäre Transferbahn ) oder eine interplanetare Umlaufbahn erreichen muss . Es werden zwei Arten von Feststoffraketentreibstoffen angeboten , die beide von ATK-Thiokol entwickelt wurden. Der PAM (Star 48B) (2,03 × 2,44 m) mit einer Masse von 2,1 Tonnen hat einen Schub von 68,6 kN für 84,5 s, während der Star 37 FM (1,69 × 2, 44 m) mit einer Masse von 1,1 Tonnen bei einem Schub von 47,3 kN für 64,5 s. Beide Motoren verwenden als Treibmittel für HTPB . Die dritte Stufe ohne Orientierungssystem wird durch schnelle Rotation ( Spin ) stabilisiert . Es verfügt über einen Jojo-Mechanismus, mit dem die Drehzahl gelöscht werden kann, sobald der Motor vor dem Trennen von der Nutzlast abgestellt wurde . Die Bühne ist vollständig in der Verkleidung mit dem oberen Teil der zweiten Stufe eingekapselt .

Deckel

Es stehen verschiedene Kopfschmuckgrößen zur Verfügung. Das kleinste Modell, dessen Durchmesser mit dem des Trägers identisch ist (2,44 m), wird ab 1997 nicht mehr verwendet. Die mittelgroße Verkleidung, das Standard- und am häufigsten verwendete Modell, hat einen Durchmesser von 2,9 m und besteht aus einer Aluminiumstruktur mit Paneelen aus Verbundwerkstoff . Eine leichtere Verkleidung mit einem Durchmesser von drei Metern, die vollständig aus Verbundmaterial besteht, flog 1990 zum ersten Mal. Es gibt eine kurze Version (8,88 m) und eine lange Version (9,25 m). Die Verkleidung wird so früh wie möglich während des Fluges freigegeben, um den Launcher zu erleichtern. Die Trennung der Abdeckung erfolgt durch pneumatische Drücker, deren Bewegung durch pyrotechnische Ladungen ausgelöst wird. Die Verkleidungselemente schwenken an Scharnieren, bevor sie sich vom Trägerraketen lösen.

Aufführungen

Das Delta II ist der Höhepunkt von drei Jahrzehnten Evolution der Delta- Trägerraketen . Das Delta II hat eine 4- bis 6-mal größere Masse als die ursprüngliche Rakete, aber die zweite Stufe folgte überhaupt nicht der gleichen Fortschrittskurve. Dies führt zu einem unausgeglichenen Massenverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Stufe (40 zu 1). Darüber hinaus liegt das Massenverhältnis zwischen der zweiten Stufe und der Nutzlast (für niedrige Umlaufbahn) nahe bei 1, während eine optimierte Rakete ein Verhältnis aufweisen würde, das in etwa mit dem vorherigen identisch ist. Außerdem ist der Delta II viel weniger effizient als der Atlas II , ein Träger mit vergleichbarer Größe, der dank einer proportional größeren zweiten Stufe von Centaur, die von einem bestimmten Hochleistungsmotor angetrieben wird , eine Tonne mehr in eine hohe Umlaufbahn mit einer viel geringeren Masse bringen kann . . 1985 beschloss der Hersteller des Delta II, das Atlas II-Rezept anzuwenden, indem er die zweite Stufe des Delta II durch die Centaur-Stufe ersetzte. Diese neue Version heißt Delta III . Die drei Starts in den Jahren 1998-2000 sind Fehlschläge, und der Hersteller beschließt, das Delta III aufzugeben, um seine Investitionen auf das Design seines neuen Delta IV- Trägers zu konzentrieren, der im Rahmen der EELV- Ausschreibung der französischen Armee der amerikanischen Luftwaffe entwickelt wurde . Die Delta IV-Rakete verwendet eine völlig neue erste Stufe, die von einer länglichen Zentaurenstufe gekrönt wird.

Vergleichende Leistungen des Atlas II und des Delta II
Eigenschaften Delta II 7925 Atlas II
Datiert 1990-2009 1991-2004
Anzahl der Kopien 69 58
GTO-Nutzlast 1,83 Tonnen 4,48 Tonnen
Niedrige Umlaufbahnnutzlast ~ 5 Tonnen 10,7 Tonnen
Fußböden 2 + 9 Booster-Triebwerke 2
Messe beim Start 231 Tonnen 225 Tonnen
Durchmesser 2,44 m. 3,05 m.

Versionen

Es wurden ungefähr zehn Versionen des Delta II vermarktet: Jede ist durch eine vierstellige Nummer gekennzeichnet, deren Kodifizierung für die Delta-Raketen der Serie 1000/2000/3000/4000 festgelegt wurde, die dem Delta II vorausgingen:

Die Hinzufügung eines H (79xx H) kennzeichnet das stärkste Modell ( Heavy ), das durch schwerere Booster-Triebwerke ( GEM 46) gekennzeichnet ist, von denen nur sechs geflogen sind. Abhängig von der Art der Kappe vervollständigt ein Suffix die numerische Bezeichnung. Die kleinere Kappe wird durch das Suffix "-8" (8 Fuß im Durchmesser) angezeigt. Die mittelgroße Kappe wird als "-9,5" und die größere Kappe als "-10C" (kurze Kappe) und "-10L" (lange Kappe) bezeichnet.

Hauptmerkmale der verschiedenen Versionen des Delta II
Eigenschaften 6920 6925 7320 7326 7420 7425 7426 7920 7925 7925H 7920H
Datiert 1990-1992 1989-1992 1999-2015 1998-2001 1998-2018 1998-2002 1999-1999 1995-2017 1990-2009 2003-2007 2003-2011
Anzahl der Flüge 3 14 12 3 13 4 1 29 69 3 3
Hauptmissionen Geographisches Positionierungs System Erdbeobachtung Globalstar Interplanetarisch Iridium-
Erdbeobachtung		 Geographisches Positionierungs System Interplanetarisch
Nutzlast
nach Umlaufbahn¹		 Durchschnitt 3,98 t GTO 1.447 t sonnensynchron 1,65 t GTO 0,93 t
Interplanetar 0,598 t
im März 0,479 t		 sonnensynchron 2 t GTO 1,13 t
Interplanetar 0,784 t
im März 0,637 t		 GTO 1.06 t sonnensynchron 3,18 t GTO 1,83 t
interplanetarisch 1,23 t
Mars 0,998 t		 GTO 2,18 t
Interplanetar 1,49 t
Mars 1,21 t		 GTO  ? t
Interplanetar  ? t
Gewicht abnehmen 217,9 t 217,7 t 150,1 t 150,5 t 163,7 t 164,8 t 163,7 t 230,1 t 230,9 t 285,8 t ~ 286 t
1 st  Boden Raketenmotor: RS-27 Raketenmotor: RS-27A
Booster-Triebwerke 9 × Rolle 4A 3 × GEM 40 4 × GEM 40 9 × GEM 40 9 × GEM 46
3 e  Etage - - PAM - - Stern 37 - - PAM Stern 37 - - PAM - -
¹ GTO  : geostationäre Transferbahn - Interplanetar: Geschwindigkeit der Freisetzung der Erdanziehung (C 3 = 0,4 km² / s²) - Mars: C 3 = 10 km² / s².

Herstellung und Kosten

Der Bau, die Montage und die Integration von Delta II-Trägerraketen werden in mehreren Werken in Decatur ( Alabama ), Harlingen ( Texas ), San Diego ( Kalifornien ) und Denver ( Colorado ) durchgeführt.

1997 schätzte die Federal Aviation Administration die durchschnittlichen Kosten für einen Delta II-Start auf 45 bis 50 Millionen US-Dollar. Im Jahr 2000 wurden die Kosten für den Start eines GPS-Satelliten durch ein Delta II auf 50 bis 60 Millionen Dollar geschätzt. Die Wirtschaftskrise von 2008 hatte Einfluss auf die Kosten für die Einführung eines Delta II: Die durchschnittlichen Kosten, die 2008 auf 50 Millionen Dollar geschätzt wurden, stiegen 2009 plötzlich auf 60 und 70 Millionen Dollar. Das leistungsstärkste Modell, das Delta 7925 Heavy, das in der Lage ist, sechs Tonnen in eine niedrige Umlaufbahn zu bringen (drei- bis viermal weniger als ein Falcon 9 FT), kostete 2003 rund 85 Millionen Dollar, aber dieser Preis erreichte 2009 150 Millionen Dollar. Der letzte Flug des Werfers im Jahr 2018 wurde für 96,6 Millionen US-Dollar vermarktet.

Vorbereitung und Start

Montage am Startplatz

Delta II-Trägerraketen werden mithilfe eines mobilen Montageturms vertikal direkt auf der Startrampe montiert. Die beiden Stufen und die Booster-Triebwerke werden in Rückenlage mit Straßenanhängern auf die Baustelle gebracht. Wir beginnen damit, die erste Stufe in eine vertikale Position zu bringen, die am Brennpunkt befestigt ist. Der Zwischenstufenrock wird dann an seinem oberen Teil befestigt. Die Booster-Triebwerke werden dann aufgestellt und im ersten Stock aufgehängt. Dann wird der zweite Stock angehoben und oben im ersten Stock befestigt. Der Satellit (en) und die dritte Stufe (optional) sind in einem sauberen getestet Zimmer und dann , bevor sie in die mobile Montage Turm gehievt montiert. Im Gegensatz zu modernen Trägerraketen erfolgt die Montage der Verkleidung und der Nutzlast auf engstem Raum des Montageturms, was das Alter der durchgeführten Verfahren widerspiegelt.

Vorbereitung vor dem Start

Das Befüllen des Tanks der ersten Stufe dauert etwa zwanzig Minuten. Die sehr ätzenden Treibmittel der zweiten Stufe erfordern, dass der Start weniger als 37 Tage nach dem Befüllen der Tanks erfolgt, unter Strafe einer Überholung der Stufe im Werk.

Sites starten

Wenn die Neigung der Umlaufnutzlast zwischen 28 und 57 ° liegt , wird das Delta II aus dem Bereich des Starts des Cape Canaveral mit 17 gestartet . Die Startrampe 17 verfügt über zwei Startrampen (17A und 17B), wobei die 17B die einzige ist, die an das Heavy-Modell angepasst ist. Gantry 17A wurde nach Einstellung der Starts im Auftrag der United States Air Force aufgegeben. Wenn die Neigung der Umlaufbahn zwischen 54 und 104 ° liegt , wird die Rakete vom Startkomplex 2 westlich der Vandenberg- Basis abgefeuert (Code SLC2W).

Reihenfolge eines Starts

Kurz vor dem Start bewegt sich der mobile Montageturm zurück und der Trägerrakete ist nicht mehr über mehrere Kabel (Treibmittel, Energie, Telekommunikation) mit einem nahe gelegenen vertikalen Nabelturm verbunden. Vier Stunden vor dem Start begann die Rakete, die Treibstofftanks der zweiten Stufe zu füllen. Das Befüllen der Tanks in der ersten Stufe beginnt ungefähr zwei Stunden später. Entsprechend dem Alter des Trägers wird das Abfeuern der Motoren nicht automatisch von einem Bordsystem ausgelöst, sondern manuell von der Zentrale aus ausgelöst. Der Motor der ersten Stufe wird gezündet und 2,5 Sekunden später die Booster-Triebwerke. Durch diese Verzögerung kann der Start unterbrochen werden, wenn der Raketenmotor der ersten Stufe Betriebsanomalien aufweist (nach dem Abfeuern können die Booster-Triebwerke nicht mehr ausgeschaltet werden). Bei 9 Booster-Triebwerken (85% der Flüge) werden sechs beim Start und drei eine Minute später im Flug gezündet.

Der Start der MESSENGER -Raumsonde
Referenz Verstrichene Zeit // abheben Veranstaltung Geschwindigkeit Höhe Umlaufbahn erreicht
1 0 Start: 3 Booster-Triebwerke werden nicht abgefeuert
1 Minute Abfeuern der 3 Booster-Triebwerke ? ?
2 1 min 21 s Löschen und Freigeben von 6 Booster-Triebwerken ~ 3.000 km / h ~ 25 km
3 2 min 40 s Löschen und Freigeben von 3 Booster-Triebwerken ~ 10.500 km / h ~ 67 km
4 4:24 min Aussterben im ersten Stock ~ 22.100 km / h ~ 115 km
5 4:37 min Zündung der zweiten Stufe ~ 22.100 km / h ~ 121 km
6 4:41 min Freigabe der Verkleidung ~ 22.320 km / h ~ 123 km
7 8:49 Aussterben der zweiten Stufe ~ 26.600 km / h ~ 169 km Umlaufbahn ~ 167 km
8 46:01 Zweiter Stock wieder feuern ~ 26.700 km / h ~ 160 km
9 48:52 Aussterben der zweiten Stufe ~ 31.400 km / h ~ 167 km 156 × 76.661 km Umlaufbahn 
10 49:35 Freigabe des zweiten Stocks ~ 31.300 km / h ~ 179 km
11 50:14 Brennen im dritten Stock ~ 31.270 km / h ~ 195 km
12 51:39 Aussterben des dritten Stocks ~ 40.670 km / h ~ 260 km Freigabegeschwindigkeit erreicht
13 56:43 Dritter Stock fallen ~ 38.443 km / h ~ 1.111 km
- - Die zweite Stufe wird erneut gezündet, um die verbleibenden Treibmittel zu verbrennen und möglicherweise einen sicheren Abstand zum Satelliten einzuhalten

benutzen

155 Beispiele des Delta II wurden zwischen 1989 und 2018 auf den Markt gebracht, d. H. Über fast drei Jahrzehnte. Der Delta II hat sich mit 137 von 139 erfolgreichen Starts für die 7000er-Serie und 153 von 155 erfolgreichen Starts einschließlich der 6000er-Serie als besonders zuverlässiger Starter erwiesen. Sein letzter Flug war der 100. erfolgreiche Start in Folge. Der erste (teilweise) Fehler trat während des Starts des Satelliten Koreasat-1 auf , konnte jedoch kompensiert werden, da der Satellit einen eigenen Motor verwendete, um die nominelle Umlaufbahn zu erreichen.

Der zweite Fehler, der 1997 auftrat, trat beim Start des ersten Block IIR- GPS- Satelliten auf : Das Delta explodierte 13 Sekunden nach dem Start, ohne die Startrampe 17 in Cape Canaveral zu verletzen oder ernsthaft zu beschädigen . Die Untersuchung ergab, dass der Ursprung des Vorfalls ein Riss im Gehäuse des Booster-Triebwerks Nr. 2 war. Dies wäre durch einen Aufprall verursacht worden, der die fünf äußeren Verbundschichten infolge unsachgemäßer Handhabung nach den nach ihrer Herstellung durchgeführten Qualitätsprüfungen beschädigte.

Militärsatelliten

Das Delta II wurde erstmals für den Start von GPS-Satelliten entwickelt, die für die US-Luftwaffe gebaut wurden (45 Starts).

Kommerzielle Flüge

Mit einer Leistung, die zu gering ist, um sich auf dem Markt für Satelliten im geostationären Orbit zu positionieren , wurde das Delta II zwischen 1997 und 1998 für den Start der Iridium- Konstellation verwendet , die aus 55 kleinen Telekommunikationssatelliten besteht, die im niedrigen Orbit mit einer Geschwindigkeit von fünf zirkulieren Satelliten pro Flug. Gleichzeitig wurde der Launcher verwendet, um die konkurrierende Satellitenkonstellation Globalstar (sieben Flüge mit jeweils vier Satelliten) in die Umlaufbahn zu bringen . Der Launcher platziert auch einige ausländische wissenschaftliche oder Anwendungssatelliten im Orbit.

NASA-Missionen

Der dritte Hauptnutzer des Delta II ist die United States Civil Space Agency . Die NASA hat diesen Launcher 55 Mal benutzt. in der Tat, wann immer die Masse des Raumfahrzeugs und sein Ziel mit den Fähigkeiten des Werfers kompatibel waren.

Zwischen 1996 und 2011 setzte die NASA diesen Trägerraketen ein, um alle interplanetaren Missionen des Discovery-Programms in die Umlaufbahn zu bringen. ::

Die meisten Missionen zum Planeten Mars zwischen 1996 und 2007 wurden von einem Delta II gestartet: Mars Global Surveyor (1996), Mars Climate Orbiter (1998), Mars Polar Lander (1999), 2001 Mars Odyssey (2001), Mars Exploration Rover (2003) mit zwei separaten Starts für die Marsrover Spirit and Opportunity und Phoenix (2007).

Die folgenden NASA-Weltraumteleskope und Observatorien wurden vom Delta II in die Umlaufbahn gebracht: ROSAT (1990), Extreme Ultraviolet Explorer (1992), WIRE (1999), FUSE (1999), Spitzer (2003), SWIFT (2004) und GLAST (2008) Gammateleskop.

Viele allgemein wissenschaftliche Erdbeobachtungsmissionen wurden zwischen 1992 und 2018 auch von der Delta-II-Rakete gestartet: Landsat-7 (1999), Jason- 1 (2001), Aura (2004), OSTM (2008), ICESat (2010) SAC -D und JPSS -1 (2011), SMAP (2015), ICESat-2 (2018). Wir finden auch in der Liste der Starts von Studienmissionen der umgebenden Weltraumumgebung mit GEOTAIL (1992), WIND (1994), Advanced Composition Explorer (1997), THEMIS (2007), Polar (1996, Studie der Sonne), STEREO (2006, Fundamental Physics) und Gravity Probe B sowie die Entwicklung neuer Weltraumtechnologien mit Deep Space 1 (1998) und Earth Observing-1 (2000).

Siehe auch

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Externe Links

Anmerkungen und Referenzen

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