Super-těžká měsíční nosná raketa agentury NASA pro program Artemis, která v roce 2022 v misi Artemis I úspěšně vyslala loď Orion k Měsíci.

Obsah hesla

[Rejstřík]

1.Architektura a dědictví raketoplánů
2.Startovní výkon a konfigurace Block 1
3.Budoucí verze: Block 1B a Block 2
4.Význam pro pilotovaný průzkum vesmíru
5.Zdroje a reference

Space Launch System (SLS): Měsíční raketa NASA pro program Artemis

Space Launch System (SLS) je super-těžká nosná raketa americké vládní agentury NASA, navržená speciálně pro hluboký vesmírný průzkum a návrat lidské posádky na Měsíc v rámci programu Artemis.

Svůj slavný debut absolvovala 16. listopadu 2022 při nočním startu mise Artemis I, kdy bezchybně vynesla nepilotovanou kosmickou loď Orion na dráhu k Měsíci a zpět na Zemi. Tímto startem se stala nejvýkonnější v té době úspěšně odzkoušenou provozní raketou světa.

1. Architektura a dědictví raketoplánů #

Aby NASA ušetřila čas i náklady na vývoj, postavila architekturu SLS na prověřených a vysoce spolehlivých technologiích z éry raketoplánů (Space Shuttle):

Oranžový centrální stupeň (Core Stage): Má průměr 8,4 metru a délku 65 metrů. Obsahuje obří nádrže na kapalný vodík a kyslík potažené izolační pěnou.
Čtyři motory RS-25: V zádi centrálního stupně pracují čtyři modernizované motory RS-25, které původně létaly na amerických raketoplánech. Tyto motory spalují vodík a kyslík s maximální účinností po dobu více než 8 minut.
Pětisegmentové motory na tuhá paliva (SRB): Dva obří postranní bílé bloky jsou prodlouženou verzí motorů z raketoplánu (mají 5 segmentů namísto původních 4). Jde o největší a nejvýkonnější motory na tuhé palivo, jaké kdy vzlétly do vesmíru – každý z nich dodává tah přes 16 Meganewtonů.

2. Startovní výkon a konfigurace Block 1 #

V základní konfiguraci Block 1 (použité při misi Artemis I):

Výška rakety: 98,2 metru.
Startovní hmotnost: 2 610 tun.
Startovní tah: Neuvěřitelných 39,1 Meganewtonů (MN) – což bylo o 15 % více tahu než legendární Saturn V!
Nosnost: Dokáže dopravit více než 27 tun nákladu směrem k Měsíci (TLI) a 95 tun na nízkou oběžnou dráhu.

Druhý stupeň tvoří ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) poháněný jedním osvědčeným motorem RL10, který uděluje lodi Orion finální impuls pro opuštění oběžné dráhy Země směrem k Měsíci.

3. Budoucí verze: Block 1B a Block 2 #

NASA plánuje postupný vývoj silnějších variant rakety pro pokročilé lunární mise a stavbu orbitální stanice Gateway u Měsíce:

SLS Block 1B (od mise Artemis IV): Nahradí dosavadní druhý stupeň novým čtyřmotorovým stupněm EUS (Exploration Upper Stage) se čtyřmi motory RL10, což zvýší nosnost k Měsíci na 38 až 42 tun.
SLS Block 2: Dostane nové pokročilé pomocné motory (BOLE) s kompozitním tělem a dosáhne nosnosti přes 46 tun k Měsíci a 130 tun na LEO, což umožní dopravu masivních nákladů pro budoucí lety k Marsu.

4. Význam pro pilotovaný průzkum vesmíru #

SLS je jediným současným certifikovaným vládním nosičem schopným vynést loď Orion s čtyřčlennou lidskou posádkou a potřebným nákladem k Měsíci během jediného přímého startu. V misi Artemis II obkrouží čtyři astronauti (tři Američané a jeden Kanaďan) Měsíc a v misi Artemis III přistane první žena a další muž na lunárním povrchu.

5. Zdroje a reference #

NASA (2022). Space Launch System Reference Guide. NASA Facts, Washington D.C.
Creech, S., et al. (2020). NASA’s Space Launch System: Progress Toward Artemis I. IEEE Aerospace Conference.
Honeycutt, J., et al. (2023). Space Launch System: Post-Flight Performance Analysis of Artemis I. AIAA SciTech Forum.

Odborný astrofyzikální text včetně stavových rovnic, efemerid a spektrální klasifikace.

Profi režim

Space Launch System (SLS Block 1) – Pohonné subsystémy, balistika TLI a strukturální integrace

1. Systémová dekompozice SLS Block 1 #

SLS Block 1 sestává z Core Stage (Boeing), 2× Solid Rocket Boosters (Northrop Grumman) a horního stupně ICPS (ULA):

Celková výška: $98.15,\text{m}$ (s kosmickou lodí Orion a záchrannou věží LAS).
Startovní hmotnost: $M_0 = 2,608,000,\text{kg}$ .
Celkový vzletový tah: $F_{\text{SLS}} = 39.14,\text{MN}$ (SRB 75 %, RS-25 25 %).
Užitečné zatížení na LEO ( $185,\text{km}$ ): $95,000,\text{kg}$ .
Trans-Lunar Injection (TLI delta-v kapacita): $M_{\text{TLI}} \ge 27,000,\text{kg}$ při $\Delta v_{\text{TLI}} \approx 3,050,\text{m/s}$ .

2. Pohonné stupně a charakteristika motorů #

Centrální stupeň (Core Stage) #

Rozměry: Délka 64.6 m, průměr 8.4 m. Suchá hmotnost $85,270,\text{kg}$ , plná $1,012,000,\text{kg}$ ( $LOX$ 850 t, $LH_2$ 145 t).
Pohon: 4× motor Aerojet Rocketdyne RS-25D/E (staged combustion cycle, $p_c = 20.6,\text{MPa}$ ).
Provozní tah: Pracují na 109 % jmenovitého výkonu SSME, což dává tah na hladině moře $4 \times 1.86,\text{MN} = 7.44,\text{MN}$ (ve vakuu $4 \times 2.28,\text{MN} = 9.12,\text{MN}$ ).
Specifický impuls: $I_{\text{sp}} = 452.3,\text{s}$ (vakuum), doba chodu 500 sekund.

Pětisegmentové motory SRB (Northrop Grumman) #

Konfigurace: 5 segmentů s tuhým kompozitním palivem PBAN (Polybutadiene acrylonitrile).
Hmotnost každého boosteru: $726,000,\text{kg}$ (palivo $675,000,\text{kg}$ ).
Maximální tah jednoho motoru: $16.01,\text{MN}$ na hladině moře ( $I_{\text{sp}} = 269,\text{s}$ ).
Doba chodu: 126 sekund. Po vyhoření jsou motory odhozeny 8 pyrotechnickými oddělovači a na rozdíl od raketoplánů dopadají neřízeně do oceánu bez padáků jako spotřebovatelné (expendable).

Horní stupeň ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) #

Konstrukce: Odvozena od horního stupně DCSS rakety Delta IV (průměr 5 m).
Pohon: 1× motor Aerojet Rocketdyne RL10B-2 spalující $LH_2 / LOX$ .
Vakuový tah: $110,\text{kN}$ , $I_{\text{sp}} = 462,\text{s}$ (extrémně vysoký impuls díky výsuvné uhlíkové trysce s expanzním poměrem $\epsilon = 285 : 1$ ).

3. Telemetrie mise Artemis I (16. 11. 2022) #

Zážeh motorů: $T-0$ proběhl v 06:47:44 UTC z rampy LC-39B Kennedyho vesmírného střediska.
Separace SRB: V čase $T+2,\text{min } 12,\text{s}$ ve výšce 45 km při rychlosti $M = 4.15$ .
MECO (Main Engine Cut-Off): V čase $T+8,\text{min } 03,\text{s}$ ve výšce 157 km při suborbitální rychlosti $v = 7.78,\text{km/s}$ .
Zážeh TLI (ICPS): V čase $T+1,\text{h } 29,\text{min}$ , trvání 17 minut 59 sekund, navedení lodi Orion na translunární trajektorii s přesností lepší než 0.1 %.

4. Akademické reference #

Honeycutt, J., et al. (2023). Space Launch System: Post-Flight Performance Analysis of Artemis I. AIAA SciTech 2023 Forum.
Creech, S., et al. (2020). NASA’s Space Launch System. IEEE Aerospace Conference.
NASA (2022). SLS Mission Planners Guide. MSFC, Alabama.

Název nosiče	Space Launch System (SLS)
Agentura / Výrobce	NASA / Boeing, Northrop Grumman, Aerojet Rocketdyne, ULA
První start ( Artemis I)	16. listopadu 2022 (úspěšný let k Měsíci)
Výška rakety	98,2 metru (verze Block 1)
Startovní hmotnost	2 610 tun
Startovní tah	39,1 Meganewtonů (o 15 % více než Saturn V)
Klíčový účel	Vynášení lodi Orion a astronautů k Měsíci (Artemis)
Druhý stupeň ( Block 1)	ICPS s motorem RL10 (Isp 462 s)

Konfigurace	Core Stage + 2× Five-Segment SRB + ICPS
Motory centrálního stupně	4× RS-25D/E (LH2/LOX, tah 7,44 MN na hladině moře)
Booster S R B tah	2× 16,01 MN na hladině moře (celkem 32 MN)
Nosnost na T L I (k Měsíci)	27 000 kg (Block 1) / až 42 000 kg (Block 1B EUS)
Nosnost na L E O	95 000 kg (Block 1) / 130 000 kg (Block 2)
Průměr centrálního stupně	8,4 metru
Tlak ve spalovací komoře R S 25	20,6 MPa (206 bar)

Space Launch System (SLS)

Space Launch System (SLS)

Obsah hesla

Space Launch System (SLS): Měsíční raketa NASA pro program Artemis

1. Architektura a dědictví raketoplánů #

2. Startovní výkon a konfigurace Block 1 #

3. Budoucí verze: Block 1B a Block 2 #

4. Význam pro pilotovaný průzkum vesmíru #

5. Zdroje a reference #

Space Launch System (SLS Block 1) – Pohonné subsystémy, balistika TLI a strukturální integrace

1. Systémová dekompozice SLS Block 1 #

2. Pohonné stupně a charakteristika motorů #

Centrální stupeň (Core Stage) #

Pětisegmentové motory SRB (Northrop Grumman) #

Horní stupeň ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) #

3. Telemetrie mise Artemis I (16. 11. 2022) #

4. Akademické reference #

Literatura a vědecké reference

AstroHub Podpora

Váš nákupní košík

Space Launch System (SLS)

Obsah hesla

Space Launch System (SLS): Měsíční raketa NASA pro program Artemis

1. Architektura a dědictví raketoplánů #

2. Startovní výkon a konfigurace Block 1 #

3. Budoucí verze: Block 1B a Block 2 #

4. Význam pro pilotovaný průzkum vesmíru #

5. Zdroje a reference #

Space Launch System (SLS Block 1) – Pohonné subsystémy, balistika TLI a strukturální integrace

1. Systémová dekompozice SLS Block 1 #

2. Pohonné stupně a charakteristika motorů #

Centrální stupeň (Core Stage) #

Pětisegmentové motory SRB (Northrop Grumman) #

Horní stupeň ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) #

3. Telemetrie mise Artemis I (16. 11. 2022) #

4. Akademické reference #

Literatura a vědecké reference

Související hesla v AstroWiki

AstroHub Podpora

Váš nákupní košík