طبقه فوقانی سنتائور / باربر افسانه ای در فضا

[mahdavi3d 14,067]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][color=#a52a2a][b]طبقه فوقانی Centaur[/b][/color][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/167832main_lcross_profile_hires.jpg[/IMG][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][size=2]http://www.nasa.gov/centers/ames/multimedia/images/2007/lcross_prt.htm[/size][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][color=#800000][b]سنتائور باربر افسانه ای در فضا[/b][/color][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]سنتائور یک مرحله از راکت است که برای استفاده در مراحل فوقانی ماهواره یر ها طراحی شده و با بیش از 200 استفاده عملیاتی در انواع راکت های ماهواره بر غربی نظیر اطلس، تیتان و ساترن یکی از پر کاربرد ترین پودمان های فضایی تا به امروز بوده است. سنتائور محموله ماهواره خود را به مدار زمین آهنگ یا در صورت کاوش بین ستاره ای به سرعت فرار و یا نزدیکی آن می رساند. سنتائور نخستیین مرحله فوقانی پر انرژی است که از پیشران هیدروژن مایع و اکسیژن مایع استفاده می کند.

سنتائور که نام آن از اسب های افسانه ای یونان گرفته شده است زاییده تخیل کارل جی بوسات (مبتکر طرح موشک قاره پیمای اطلس) و دکتر کراف اِهریک دو تن از کارمندان شرکت کنوایر بود. طرح آنها اساسا گونه کوچک تر از موشک اطلس به همراه مفهوم استفاده از مخازن بالونی سبک از جنس فولاد ضذ زنگ بود که سفتی سازه آنها تنها از طریق فشار پیشرانه های درونشان تامین می شد. برای جلوگیری از فرو ریختگی مخزن ها قبل از بارگزاری پیشران، آن ها را در حالت کشیده و یا پرشده از گاز نیتروژن فشرده، نگه داری می کردند.
سنتائور از یک تیغه دو جداره مشترک جهت جداسازی مخزن های اکسیژن مایع و هیدروژن مایع، استفاده می کند. دو پوسته فولادی ضد زنگ به وسیله یک لایه لانه زنبوری الیاف شیشه (فایبرگلاس) به ضخامت 6.4 میلی متر، از هم جدا می شوند. سرمایش بیش از اندازه هیدروژن مایع در یک طرف مخازن در طول الیاف شیشه ایجاد خلائی می کند که منجر به رسانایی پایین حرارتی تیغه شده و در نتیجه از انتقال حرارت اکسیژن مایع نسبتا گرم به هیدروژن مایع فوق سرد جلوگیری می کند. این وسیله با یک یا دو موتور راکت آر ال 10 (بخصوص نمونه های اس ئی سی و دی ئی سی) تامین توان می شود.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/510px-Centaur_upper_stage_being_lifted.jpg[/IMG][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][size=2]http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Centaur_upper_stage_being_lifted.jpg[/size][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]تاریخچه توسعه[/b]
توسعه این محصول در سال 1956 میلادی در مرکز پژوهش های لوئیس ناسا (که اکنون با نام تحقیقات گِلِن شناخته می شود) آغاز شد اما به کندی پیش می رفت و نخستین تجربه پرواز آزمایشی آن نیز در می 1962 با شکست روبرو شد. در اواخد دهه 1950، سنتائور به عنوان مرحله فوقانی پر انرژی برای ماهواره برهای ساترن 1، ساترن 1بی و ساترن 5 پیشنهاد شد. اما تا سال 1965 اولین پرتاب موفقیت آمیز سنتائور انجام نگرفت. در آن زمان، ناسا سنتائور را با مراحل فوقانی بزرگتر برای ساترن جایگزین کرد. از سال 1966 تا سال 1989، سنتائور-دی به عنوان مرحله فوقانی برای پرتاب 63 فروند لاز راکت های اطلس استفاده شد که 55 مورد از این پرتاب ها موفقیت آمیز بودند.
از سال 1974 تا 1977، سنتائور-دی-1-تی به عنوان طبقه سوم در پرتاب هفت فروند تایتان 3ئی به کار رفت که 6 عدد از آنها موفق بود. تنها پرتاب نخست که برای آزمون طراحی کلی وسیله ماهواره بر و نه پرتاب فضایی انجام شده بود به عنوان شکست طبقه بندی شد؛ اما به هر حال صحت طراحی را به اثبات رساند. فضاپیماهایی که با این وسیله پرتاب شدند شامل وایکینگ-1، وایکینگ2، وویجر 1،وویجر 2، هلیوس 1 و هلیوس 2 بودند.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/705px-Centaur_rocket_stage.jpg[/IMG][/font][/size][/center]
[center][size=2][font=tahoma,geneva,sans-serif]http://en.wikipedia.org/wiki/File:Centaur_rocket_stage.jpg[/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]اوایل دهه 1980 تغییر عمده ای در سنتائور داده شد و یک سامانه کنترل وضعیت تک پیشران هیدرازینی جایگزین سامانه هیدروژن پروکساید قبلی شد. پمپ های تقویتی هیدروژن پروکساید حذف شده و موتورهای آر ال 10 به طور مستقیم توسط فشار مخزن تغذیه می شدند که این یعنی کاهش چشمگیر در پیچیدگی سامانه ای.
گونه جدید این سامانه، سنتائور جی برای استفاده توسط شاتل فضایی توسعه یافت. این وسیله با افزایش قطر مخزن هیدروژن به 14 فوت با حفظ قطر 10 فوتی مخزن اکسیژن، برای استفاده در قسمت بار مدارگرد توسعه یافته بود. نخستین ماموریت بردن کاوشگر علمی گالیله به مشتری بود.
سنتائور هنگامی که در بخش بار شاتل حمل می شد، نیاز به سامانه پشتیبانی هوابرد فوق پیچیده ای داشت که با سامانه یکپارچه پشتیبانی سنتائور یعنی سی آی اِس اِس هماهنگ شده بود. این سامانه علاوه بر کنترل فشار سنتائور در طول پرواز می بایست قادر به دفع سریع محموله پیشران در صورت بروز بازگشت ناقص به پایگاه پرتاب می بود، برای این منظور سطحی از توانمندی که اجازه نشست ایمن را برای مدارگرد فراهم کند، لازم بود. بعد از حادثه چلنجر، ناسا دریافت که پرواز دادن سنتائور روی شاتل بیش از اندازه خطر آفرین است.
تصمیم به خاتمه برنامه شاتل/سنتائور، نیروی هوایی آمریکا را تحریک به ساخت تایتان 4 کرد که در هر دو گونه 401 اِی و بی از سنتائور-تی علاوه بر مخزن هیدروژنی با قطر 4.3 متر به عنوان طبقه نهایی استفاده می کرد. این وسیله قادر به پرتاب بارهایی بود که در اصل برای ترکیب شاتل-سنتائور طراحی شده بودند. در گونه تایتان 401 اِی، سنتائور-تی نه بار بین سال های 1994 تا 1998 پرتاب شد. در گونه تایتان 401بی، سنتائور-تی هفت بار به همراه یک شکست، بین سال های 1997 تا 2003 پرتاب شد که آخرین پرتاب سنتائور تایتان نیز در همین سال بوده است.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Tabdfgf.jpg[/IMG][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][size=2]http://www.b14643.de/Spacerockets_2/United_States_3/Centaur/Centaur.htm[/size][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/centaur-d__1.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_centaur-d__1.jpg[/IMG][/url][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]Centaur-D[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/centaur-2a__1.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_centaur-2a__1.jpg[/IMG][/url][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]Centaur-2A[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/centaur-3a__1.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_centaur-3a__1.jpg[/IMG][/url][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]Centaur-3A[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/centaur-t__1.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_centaur-t__1.jpg[/IMG][/url][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]Centaur-T[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]پیکربندی مجدد دیگری که برای سنتائور انجام شد در موشک اطلس 3 با تغییر در موتور دوگانه آراَل10 صورت گرفت. این تغییر در حالی حاصل شد که توانایی بازگشت به فرم دو موتوره که می بایست توسط الزامات ماموریت دیکته می شد را حفظ کردند. برای بیشتر ماموریت ها تک موتور آراِل10، بهینه (و یا کافی) بود که به دنبال آن اطمینان پذیری و سود هزینه قابل ملاحظه ای تحقق می یافت.
یک نمونه با نام «سنتائور مشترک» در 30 نوامبر 1999 توسط بخش سامانه های فضایی لاکهید مارتین رونمایی شد. طول افزایش یافته این مدل جدید 11.68 متر بود که 1.7 متر از نمونه ای که روی اطلس 2اِی و 2 اِی اِس در آن زمان استفاده شد بلندتر بود.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/urlfdsfgddfasg.jpg[/IMG][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][size=2]http://landsat.gsfc.nasa.gov/news/news-archive/news_0513.html[/size][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]ویژگی های فعلی[/b]
از سال 2009 مشتقاتی با قطر 3 متر از سنتائور-3 با استفاده هر کدام از یکی یا دو تا از موتور های آر اِل-10 اِی 4-2، همچنان به عنوان مرحله فوقانی راکت تکامل یافته مصرفی اطلس-5 که نواده پیکربندی تایتان-سنتائور محسوب می شود، مورد استفاده قرار می گیرد.
هر چند آمریکا راهبرد وسیعی برای پروازهای آینده سنتائور دارد، اما در حال کار روی طرح مفهومی مرحله فوقانی جدیدی است که مراحل دلتا و سنتائور را به شکل یک مرحله دوم منفرد کرایژنیک کنار هم قرار می دهد. این مرحله راکتی تکامل یافته به عنوان یک مرحله فوقانی کم هزینه تر، توانمند تر و انعطاف پذیرتر خواهد بود گه می تواند مکمل و حتی جایگزین گونه موجود سنتائور (میراث لاکهید مارتین) و یا مرحله دوم کرایژنیک دلتا (میراث بوئینگ) در مرحله فوقانی ماهواره بر ها شود.[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Img_2434.png[/IMG][/font][/size][/center]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/Img_23232.png[/IMG][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]استفاده های آینده[/b]
امکان استفاده از سنتائور به عنوان مرحله فوقانی روی راکت های جدید دلتا-4 وجود داشت، که شروع آزمون های پرواز آن از سال 2004 میباشد، هنوز هم این وسیله می تواند به عنوان یک موتور پر انرژی برای کاوشگرهای بین سیاره ای که روی اَرس-5 با وزن 125 تن حمل می شوند، مورد استفاده باشد که احتمالا نخستین پرواز خود را در سال 2018 خواهد دید.
سنتائور برنامه تکاملی ارتقائی دارد که قطر مخزن آن را به 5.4 متر رسانده و بار پیشران آن را نیز از 1.5 تا 6 برابر آن چیزی که اکنون در پیکربندی اطلس-5 وجود دارد، می رساند. در این طرح خیلی از عناصر سازه ای پیچیده حذف شده و بدین وسیله امکان پرواز از پایگاه های پرتاب موجود را با کمترین تغییرات می دهد. این طراحی، تیغه درونی مشترک را معکوس کرده و خیلی از سامانه ها را در عین حال که بیشتر سامانه ها و اجزای موجود را برای پرواز دست نخورده رها می کند با یکدیگر سازگار می سازد. طراحی پودمانی (ماژولار) آن زمینه انواع پیکربندی با یک تا شش موتور آر ال 10 اِس و یا تا سه دستگاه موتور پیشرفته نسل بعدی با عملکرد بالا را فراهم می کند. این سنتائور تکامل یافته می تواند هم روی بوستر اطلس (تحت عنوان پیکربندی فاز 1) و یا روی بوستر های نسل جدید با قطر 5.4 متری (تحت عنوان فاز 2)، استفاده شود.
سطح عملکرد وسایل تکامل یافته برنامه توسعه سنتائور در فاز 1، تمام توانمندی های اطلس 5 را در بر می گیرد. در شرایط مشخص یک بوستر سوخت جامد اطلس و یک مرحله فوقانی تکامل یافته سنتائور را می توان به جای یک هسته اطلس 5 سنگین مجهز به سه بوستر به کار برد. این خود افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه را به دنبال دارد. با استفاده از پرتابگرهای سنگین در فاز 2 می توان تا 80 تن بار را تا مدار پایین زمین برد که این بخش قابل ملاحظه ای از پرتابگر ساترن 5 یا ارس 5 خواهد بود. این سطح عملکرد که تنها در انحصار ماموریت های اکتشافی با سرنشین ناسا قرار دارد با سخت افزار مشابه آنهایی که برای ماموریت های گذشته تجاری مورد استفاده قرار می گرفت قابل تحصیل است که این سرعت توسعه را بالا برده و هزینه ها را پایین می آورد.
مطالعاتی صورت گرفته است که نشان از توسعه پذیری طرح سنتائور پایه و نمونه تکامل یافته آن برای پروازهای فضایی بلند مدت جهت اهداف اکتشافی و یا حتی به منظور استفاده به عنوان یک ماه نشین را دارد. فعالیت های وسیعی صورت گرفته است تا نشان دهد دستیابی به این مرحله با سرنشین کار چندان پیچیده ای نبوده و باعث ایجاد تغییرات طراحی عمده ای در سنتائور نخواهد شد.
گردآوری: محمد رضا فتحی

منبع: ماهنامه صنایع هوافضا - شماره 88 - تیر ماه 92 -صفحات 20 الی 22[/font][/size]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/1280px-Centaur_upper_stage_on_its_way_to_Launch_Pad_41.jpg[/IMG][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][size=2]http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Centaur_upper_stage_on_its_way_to_Launch_Pad_41.jpg[/size][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]مشخصات یک طبقه فوقانی سنتار امروزی:[/b]
قطر: 3.05 متر
طول: 12.68 متر
جرم خالی: 2247 کیلوگرم
سوخت: هیدرون مایع
اکسید کننده: اکسیژن مایع
جرم سوخت و اکسید کننده: 20830 کییلوگرم
هدایت: اینرسیایی
پیشرانش: یک موتور RL 10A-4-2
تراست: 99.2 کیلونیوتن
صول موتور: 2.32 متر
قطر موتور: 1.53 متر
جرم خالص موتور: 168 کیلوگرم
زمان سوزش: متغییر
وضعیت استارت: با قابلیت استارت های مجدد
کنترل وضعیت: 4 تراستر 27 نیوتنی، 8 تراستر 40 نیوتنی
سوخت تراستر ها: هیدرازین
http://en.wikipedia.org/wiki/Centaur_%28rocket_stage%29#Specifications[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]لیستی از محموله های که توسط سنتار حمل شده است:[/b][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]http://space.skyrocket.de/doc_stage/centaur.htm[/font][/size]