Введение
Космический корабль с котельной, также известный как симулятор массы, является нефункциональным кораблем или полезной нагрузкой, который используется для тестирования различных конфигураций и основных характеристик размеров, нагрузки и обработки ракетных пусковых аппаратов. Создание нескольких полномасштабных нефункциональных космических аппаратов из котельной намного дешевле, чем разработка полной системы (проектирование, испытание, перепроектирование и запуск). Таким образом, космические корабли с базовым оборудованием позволяют тестировать компоненты и аспекты передовых аэрокосмических проектов, в то время как подробные контракты на окончательный проект ведутся. Эти испытания могут быть использованы для разработки процедур соединения космического корабля с его ракетой-носителем, аварийного доступа и выхода, поддержки деятельности по техническому обслуживанию и различных транспортных процессов. Космические корабли с котловым двигателем чаще всего используются для испытания космических кораблей с экипажем; например, в начале 1960-х годов НАСА провело много испытаний с использованием космического корабля Аполлон на ракетах Saturn I и космического корабля Mercury на ракетах Atlas (например, Big Joe 1). Двигатель без космического челнока "Энтерпрайз" использовался в качестве котла для тестирования сборки пускового стека и транспортировки на стартовую площадку. НАСА отменила программу "Созвездие" и продолжает программу "Артемида", используя космический корабль "Орион" для различных испытаний.
A boilerplate spacecraft, also known as a mass simulator, is a nonfunctional craft or payload that is used to test various configurations and basic size, load, and handling characteristics of rocket launch vehicles. It is far less expensive to build multiple, full scale, non functional boilerplate spacecraft than it is to develop the full system (design, test, redesign, and launch). In this way, boilerplate spacecraft allow components and aspects of cutting edge aerospace projects to be tested while detailed contracts for the final project are being negotiated. These tests may be used to develop procedures for mating a spacecraft to its launch vehicle, emergency access and egress, maintenance support activities, and various transportation processes. Boilerplate spacecraft are most commonly used to test crewed spacecraft; for example, in the early 1960s, NASA performed many tests using boilerplate Apollo spacecraft atop Saturn I rockets, and Mercury spacecraft atop Atlas rockets (for example Big Joe 1). The engine less Space Shuttle Enterprise was used as a boilerplate to test launch stack assembly and transport to the launch pad. NASA's now canceled Constellation program and ongoing Artemis program used boilerplate Orion spacecraft for various testing.
Жидкие котлопласты
Бойлерплаты из ртути были изготовлены "в домашних условиях" техниками НАСА Лэнгли Исследовательский центр до McDonnell Aircraft Company строительства космического корабля Mercury. Капсулы были разработаны и использованы для тестирования систем восстановления космических аппаратов, а также башен спасения и ракетных двигателей. Формальные испытания были проведены на испытательной площадке в Лэнгли и на острове Уоллопс с использованием ракет Little Joe.
Этимология
Термин "котел-пласт" возник из-за использования котел-пластной стали для изготовления испытательных изделий/мокет-апсов. Исторически, во время разработки серии Little Joe из 7 пусковых аппаратов, была только одна реальная капсула из котелной пластины, и она была названа так, поскольку ее коническая секция была сделана из стали на военно-морской верфи Норфолка. Эта капсула была использована в испытании на пляже, а затем использована в полете LJ1A. Однако позже термин стал использоваться для всех прототипов капсул (которые сами по себе были почти такими же сложными, как орбитальные капсулы). Это использование было технически неверным, поскольку эти другие капсулы не были сделаны из котелной плиты, но термин котелной плиты был эффективно обобщен.
Примечательные события
Источники отдела. 22 июля 1959 года Первый успешный полетный тест с отключением с функциональной башней спасения, прикрепленной к котлу Mercury. 1959 28 июля Бойлерплата Mercury с приборами для измерения уровней звукового давления и вибраций от тестовой ракеты Little Joe и вышки для высадки ракеты Grand Central. 9 сентября 1959 года Большой Джо Атлас с котловым блоком Mercury (BJ 1) был успешно запущен и вылетел с мыса Канаверал. Этот испытательный полет был предназначен для определения эффективности теплового щита и передачи тепла на котловую плиту, для наблюдения за динамикой полета котловой плиты во время повторного входа в Южную Атлантику, для выполнения и оценки процедур системы плавания и восстановления капсулы, а также для оценки всех характеристик капсулы и ракеты и систем управления. 9 мая 1960 года Испытание Beach Abort с системой спасения от запуска было успешным. 1961 25 февраля Успешное испытание сброса космического корабля "Меркурий", оснащенного ударной юбкой, ремнями и кабелями, а также тепловым щитом. 1961 24 марта Успешный запуск Mercury Redstone BD (MR 3) произошел с апогеем в ; первый суборбитальный беспилотный полет. Котловая плита 3А имела функциональные двери и имела множество применений для проверки водонепроницаемости, плавучих воротничков и процедур выхода.
Котельная плитка Apollo
НАСА создало различные котелки Аполлона.
BP-1102A
BP 1102 использовался для подготовки к выходу воды во всех полетах "Аполлона", в том числе экипажем "Аполлона 11", первой миссии посадки на Луну. Он также был адаптирован для моделирования внутренних компонентов и использовался астронавтами для практики обычных и аварийных выходов из космического корабля. Затем он был вновь модифицирован, где интерьер был настроен на конфигурацию либо как Apollo / Soyuz, либо как предлагаемая пятиместная машина спасения Skylab. С помощью этих двух преобразований астронавты могли тренироваться для этих специальных миссий. В конце концов, в 1977 году он был передан НАСА Смитсоновскому институту, и теперь он выставлен в Центре Удвара Хази вместе с воротником и сумками, которые были прикреплены к Колумбии (командному модулю "Аполлона 11") в конце ее исторической миссии.
BP-1210
BP 1210 использовался для подготовки к посадке и восстановлению, а также для испытания устройств плавания. Он находится на выставке возле Музея воздушной и космической техники Стаффорда.
Серия BP-1220/1228
Целью этой серии конструкций было моделирование веса и других внешних физических характеристик командного модуля "Аполлон". Эти прототипы были в диапазоне 9000 фунтов как для лабораторных резервуаров воды, так и для океанских испытаний. В ходе экспериментов проверялись воротники для плавания, установки воротников и характеристики плавучести. ВМС обучили своих спасателей установке ошейников и процедурам извлечения. Эти котлы редко имели внутреннее оборудование. См. фото BP 1220.
BP-1224
BP 1224 была программой испытаний воспламеняемости компонентов для тестирования конструктивных решений по выбору и применению неметаллических материалов. Сравнения конфигурации котлового блока с командным и сервисным модулем 2TV 1 и 101 были выполнены компанией North American. 5 февраля 1967 года комиссия НАСА решила, что конфигурация котлового блока определила разумную конфигурацию "худшего случая", после того, как было проведено более 1000 испытаний. См. фотосеть BP 1224.
BP-1227
Подробности об этой тестовой капсуле не ясны, но, скорее всего, она была потеряна в море где-то между Азорскими островами и Бискайским заливом в начале 1969 года, и была обнаружена в июне 1969 года у Гибралтара советским рыболовецким траулером Apatit (возможно, советским шпионским судном, замаскированным как таковой, что было обычным явлением во время холодной войны), переведено в порт Мурманск в Советском Союзе и возвращено в США в сентябре 1970 года USCGC Southwind (WAGB 280). Сейчас он находится в Гранд-Рапидсе, штат Мичиган, в виде капсулы времени. Смотрите фото BP 1227. Единственная достоверность этой капсулы заключается в том, что она была возвращена в Соединенные Штаты в Мурманске в начале сентября 1970 года во время визита USCG Southwind, который вернул ее на военно-морскую авиабазу в Норфолке, штат Вирджиния. Там он оставался до тех пор, пока в апреле 1976 года его не передали Смитсоновскому институту, после чего его перевели в Гранд-Рапидс, штат Мичиган, чтобы он служил капсулой времени. Два официальных источника - ВМС США и береговой охраны США - говорят, что он был потерян подразделением ARRS (Aerospace Rescue and Recovery Squadron), обучающимся процедурам восстановления. В одном из современных сообщений о возвращении корабля говорится, что представитель НАСА сказал: "НАСА может определить объект, потерянный ВМС два года назад".
Лунный модуль "Аполлон"
Котелная пластина Лунного модуля (LM), испытательный предмет LM, была запущена с Аполлоном 8, чтобы смоделировать правильный вес и баланс LM, который не был готов к полету.
Космические шаттлы
В рамках программы космического шаттла был построен ряд транспортных средств с использованием различных материалов для проведения ключевых испытаний процедур, инфраструктуры и других элементов, которые будут проводиться во время миссии шаттла.
Объекты Испытания Статья
В 1977 году Маршаллский космический центр полет (MSFC) построил простой образец орбитального корабля из стали и дерева, который будет использоваться для проверки соответствия различным элементам инфраструктуры, необходимой для поддержки космического шаттла, включая дорожные проходы и возможности кранов, а также для тестирования в различных зданиях и структурах, используемых в рамках программы, как в MSFC, так и в Космическом центре Кеннеди. Мокет был разработан с учетом приблизительных размеров, формы и веса орбитального аппарата, и позволил провести эти первоначальные испытания без использования гораздо более дорогого и деликатного прототипа орбитального аппарата "Энтерпрайз". После использования в качестве тестового изделия макеты хранились до 1983 года, когда они были отремонтированы и модифицированы, чтобы больше напоминать реальный орбитальный аппарат, прежде чем быть выставленным в Токио.
Статья по структурному испытанию
Структурный испытательный элемент был построен как испытательный аппарат, предназначенный для использования в начальных вибрационных испытаниях для моделирования полётов. STA был построен как полный корпус орбитального аппарата, но с макетом отделения экипажа, а теплоизоляция была установлена только на переднем фюзеляже. Моделирование испытаний STA было проведено в течение одиннадцати месяцев после его запуска в феврале 1978 года. В то время предполагалось, что прототип орбитального аппарата Enterprise будет преобразован в полную готовую к полету модель, но стоимость выполнения этой работы, наряду с рядом изменений в конструкции, которые произошли между запуском Enterprise и окончательным строительством первого оперативного орбитального аппарата Columbia, означало, что было решено вместо этого модернизировать STA в модель полета. Это началось после окончания испытаний STA в январе 1979 года, а завершенный орбитальный аппарат, названный Challenger, был запущен в июне 1982 года.
Вибрационные и проверяющие соответствие испытания
В марте 1978 года, после использования в летных испытаниях в рамках программы ALT, Enterprise был доставлен в MSFC в Хантсвилле, штат Алабама, для использования в испытаниях на вертикальные вибрации наземного покрытия. Это позволило бы "Энтерпрайзу" соединиться с пустым внешним резервуаром и макетными твердотельными ракетами, создав стандартную версию полного стека космических челноков впервые. В динамическом испытательном сооружении в MSFC стек подвергся серии вибрационных испытаний, имитирующих различные стадии, которым он будет подвергаться во время запуска. После использования в Хантсвилле, "Энтерпрайз" был доставлен в Космический центр Кеннеди во Флориде, где он был снова использован в полной конфигурации котлового пластина, чтобы на этот раз проверить процедуры сборки и транспортировки стека из здания сборки транспортных средств в стартовый комплекс 39, а также процедуры, необходимые при его прибытии на стартовую площадку. В 1985 году Enterprise был снова использован для этой цели, на этот раз с конфигурацией котельной, используемой для тестирования сооружений шаттлов ВВС на авиабазе Ванденберг, включая полное спаривание на стартовой площадке SLC 6.
Разработка
Строительство первой котельной Orion было базовым прототипом макета для тестирования последовательности сборки и процедур запуска в Исследовательском центре Лэнгли НАСА, в то время как инженеры Lockheed собирают первые ракетные двигатели для башни спасения космического корабля. Первый ботлерплейт был отправлен в Центр исследований полетов Драйдена в Эдвардсе, Калифорния, для интеграции авионики Lockheed и инструментации полета НАСА до отправки на ракетный полигон White Sands в Нью-Мексико для первого испытания Orion pad abort test (PA 1) в 2009 году. 20 ноября 2008 года в штате Юта состоялось полное испытание ракет-перерывателей. PA 1 - первое из шести испытательных событий в подпроекте испытания полетов Orion Abort. 31 августа 2006 года компания Lockheed Martin Corp. получила контракт на строительство Orion. Другие котловые плиты будут использоваться для испытания термических, электромагнитных, звуковых, механических вибрационных условий и исследований. Эти испытания для космического корабля "Орион" будут выполнены на станции Плам Брук в исследовательском центре агентства "Гленн", расположенном в Огайо.
Космические котелные плиты для коммерческих космических аппаратов
В 2010-х годах несколько коммерчески разработанных космических капсул использовали котловые блоки при первоначальных запусках новых ракет-носителей. Космический корабль Dragon Qualification Unit был запущен на орбиту 4 июня 2010 года в ходе первого полёта ракеты SpaceX Falcon 9. Он был построен на внешней линии формы (OML) и массового распределения космического корабля Dragon. Симулятор массы Cygnus был капсулой, запущенной на орбиту в первом полете ракеты "Антарэс" 21 апреля 2013 года. Он был построен для внешней линии формы и массового распределения космического корабля Cygnus. На первом полете ракеты-носителя SpaceX Falcon Heavy 6 февраля 2018 года Илон Маск использовал свой Tesla Roadster в качестве марионеточного полезного груза с манекенным водителем, который был отправлен на гелиоцентрическую эллиптическую орбиту с афелием 2,6 а.е. на второй ступени.