Vulcan (roket)

Vulcan adalah roket peluncur kelas berat yang saat ini sedang dikembangkan oleh United Launch Alliance (ULA) untuk memenuhi kebutuhan program Peluncuran Keamanan Antariksa Nasional (NSSL) Angkatan Udara Amerika Serikat (USAF).

Peluncuran perdana Vulcan dijadwalkan pada Juli 2021, dengan membawa pendarat Bulan Peregrine milik Astrobotic.

Deskripsi peluncur 
Vulcan adalah desain roket peluncur pertama yang dikerjakan oleh ULA dengan mengadopsi berbagai teknologi yang sebelumnya telah dikembangkan untuk roket Atlas V dan Delta IV dari program EELV USAF. Tangki propelan tahap pertama memiliki diameter yang sama dengan tangki Common Booster Core yang digunakan oleh Delta IV. Akan tetapi, tangki ini akan diisi oleh metana cair dan oksigen cair, bukan hidrogen cair dan oksigen cair seperti pada Delta IV.

Tahap atas Vulcan menggunakan Centaur V, varian terbaru dari Common Centaur/Centaur III yang saat ini digunakan pada Atlas V. Versi panjang dari Centaur V akan digunakan pada Vulcan Centaur Heavy. Centaur V rencananya akan diperbaharui menggunakan teknologi Integrated Vehicle Fluids hingga nantinya disebut Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES). Vulcan juga rencananya akan menjalani proses sertifikasi supaya nantinya dapat melakukan misi antariksa berawak menggunakan wahana antariksa Boeing CST-100 Starliner atau versi masa depan dari pesawat luar angkasa Dream Chaser yang dikembangkan oleh Sierra Nevada.

Bagian pendorong Vulcan akan memiliki diameter luar sebesar  supaya dapat mengangkut bahan bakar metana yang digunakan untuk pembakaran mesin Blue Origin BE-4. BE-4 dipilih sebagai mesin untuk tahap pertama Vulcan pada September 2018 setelah menang bersaing dengan mesin AR1 buatan Aerojet Rocketdyne.

Nol hingga enam pendorong padat (SRB) GEM-63XL dapat dipasang pada tahap pertama dalam konfigurasi berpasangan. SRB ini akan memberikan dorongan tambahan selama peluncuran tahap pertama. Vulcan Centaur Heavy yang memiliki enam SRB dapat meluncurkan muatan yang lebih berat daripada Atlas V 551 atau Delta IV Heavy.

Vulcan akan memiliki fairing (bagian hidung) berdiameter 5,4 m yang tersedia dalam dua varian panjang. Varian fairing terpanjang adalah fairing dengan panjang 21 m, dan volume 317 m 3.

Kemampuan massa muatan 
Hingga November 2019, massa muatan yang dapat diluncurkan oleh Vulcan Centaur adalah sebagai berikut:  

Keterangan: Muatan ke LEO adalah muatan yang dapat diangkut menuju orbit melingkar setinggi 200 km pada inklinasi 28,7 derajat; muatan ke ISS untuk kemampuan muatan menuju orbit melingkar setinggi 407 km pada inklinasi 51,6 derajat; muatan ke orbit polar LEO untuk orbit melingkar 200 km pada inklinasi 90 derajat. Kemampuan ini didorong oleh kebutuhan untuk memenuhi persyaratan NSSL USAF, dengan kemungkinan peningkatan kemampuan di masa depan.

Sejarah 
United Launch Alliance meneruskan pengelolaan keluarga roket peluncur Atlas V dan Delta IV ketika perusahaan itu dibentuk pada 2006. Kedua roket tersebut diterbangkan pertama kali pada tahun 2002.

Pada awal 2014, sudah jelas bahwa ULA harus mengembangkan roket peluncur baru untuk menggantikan armada yang sudah ada. Selain itu, pendorong Atlas V menggunakan mesin RD-180 Rusia yang memicur kritik politis terutama saat krisis Ukraina 2014. Mengandalkan perangkat keras asing untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa keamanan nasional yang kritis juga dipandang kontroversial dan tidak diinginkan. Untuk menyelesaikan masalah itu, ULA merilis kontrak studi formal pada Juni 2014 untuk beberapa pemasok mesin roket di AS. Pada Juli 2014, Kongres Amerika Serikat memperdebatkan apakah akan membuat undang-undang tentang larangan penggunaan RD-180 di masa depan.

Selain masalah mesin RD-180, ULA juga menghadapi persaingan dari SpaceX yang mulai memasuki pasar ULA untuk peluncuran militer AS.

Pada September 2014, ULA mengumumkan bahwa mereka telah menjalin hubungan kerjasama dengan Blue Origin untuk mengembangkan mesin BE-4 berbahan bakar metana cair (CH4) dan oksidator oksigen cair (LOX) untuk menggantikan RD-180 pada pendorong tahap pertama roket baru. Pada saat itu, ULA berharap pendorong roket baru dapat mulai terbang tidak lebih awal dari 2019. ULA secara konsisten menyebut Vulcan sebagai 'sistem peluncuran generasi berikutnya'.

Konsep awal 
Pada 13 April 2015, CEO ULA Tory Bruno memperkenalkan roket peluncur baru bernama Vulcan yang akan menggabungkan teknologi-teknologi handal, dengan nama "Vulcan" merupakan nama yang dipilih melalui jajak pendapat daring. ULA bertujuan untuk menjual Vulcan varian dasar dengan harga setengah dari harga roket Atlas V yang bernilai $164 juta pada saat itu. Penambahan SRB untuk meluncurkan satelit berat akan meningkatkan harganya. Rencana awal untuk peluncuran perdananya dijadwalkan pada 2019.

ULA mengumumkan pendekatan tambahan untuk meluncurkan kendaraan dan teknologinya. Kehadiran awal Vulcan akan dimulai dengan tahap pertama baru yang didasarkan pada diameter tangki roket dan proses produksi Delta IV. Vulcan awalnya akan menggunakan dua mesin BE-4, dengan mesin AR1 sebagai alternatif. Fase awal untuk tahap kedua roket rencananya menggunakan Common Centaur/Centaur III dari Atlas V, dengan mesin RL10 yang sudah ada. Melalui pembaharuan selanjutnya, ULA akan menggunakan Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) sebagai tahap kedua Vulcan.

Tahap atas ACES merupakan tahap atas oksigen cair (LOX) dan hidrogen cair (LH2) yang ditenagai oleh satu hingga empat mesin roket. ACES akan memiliki teknologi Integrated Vehicle Fluids yang memungkinkan umur pakai di orbit lebih lama hingga beberapa minggu.

Penggunaan kembali dengan konsep SMART 
Juga diumumkan pada 13 April 2015 adalah konsep penggunaan kembali Sensible Modular Autonomous Return Technology (SMART). Pada konsep ini, mesin pendorong, avionik, dan struktur pendorong akan dilepaskan menjadi sebuah modul yang terpisah dari tangki propelan setelah mesin pendorong dimatikan. Modul tersebut kemudian memasuki atmosfer dengan bantuan pelindung panas yang dapat mengembang. Setelah parasut mengembang, modul akan ditangkap oleh helikopter di udara. ULA memperkirakan bahwa konsep ini dapat mengurangi biaya produksi sistem propulsi tahap pertama sebesar 90%, atau 65% dari total biaya produksi tahap pertama.

Pendanaan 
Pada beberapa tahun pertama, dewan direksi ULA membuat komitmen pendanaan triwulanan untuk pengembangan roket peluncur Vulcan Centaur. , pemerintah AS telah berkomitmen untuk memberikan sekitar  dalam program kemitraan pemerintah-swasta untuk pengembangan Vulcan Centaur. Pendanaan di masa depan akan bergantung pada bagaimana ULA dapat memenangkan kontrak NSSL.

Pada Maret 2016, Angkatan Udara AS telah mengalokasikan pendanaan hingga  untuk pengembangan Vulcan. Pada saat itu, ULA belum memperkirakan biaya total pengembangan Vulcan, tetapi CEO Tory Bruno mencatat bahwa "(pengembangan) roket baru biasanya membutuhkan $2 miliar, termasuk $1 miliar untuk pengembangan mesin utama."  Pada bulan April 2016, anggota Dewan Direksi ULA dan Presiden Divisi Network and Space Systems (N&SS) Boeing, Craig Cooning, menyatakan keyakinannya akan kemungkinan pendanaan USAF lebih lanjut untuk pengembangan Vulcan.

Pada bulan Maret 2018, CEO ULA Tory Bruno menyatakan bahwa Vulcan-Centaur telah "75 persen didanai" pada saat itu. Pada Oktober 2018, setelah menjalani tahap permintaan proposal dan evaluasi teknis, ULA diberi pendanaan senilai $967 juta untuk mengembangkan sistem peluncuran purwarupa Vulcan sebagai bagian dari program National Security Space Launch. Dua kontraktor lainnya, Blue Origin dan Northrop Grumman Innovation Systems, juga diberi pendanaan untuk pengembangan.

Proses produksi 
Pada September 2015, ULA dan Blue Origin sepakat untuk meningkatkan kemampuan produksi mesin BE-4 yang saat itu masih dalam tahap pengembangan dan pengujian.

Pada Januari 2016, ULA merancang dua versi tahap pertama Vulcan. Salah satu versi tangki memiliki diameter 5,4 m agar dapat mengangkut bahan bakar metana yang memiliki massa jenis rendah.

Pada akhir 2017, diputuskan bahwa Vulcan akan menggunakan Centaur V sebagai tahap atas dan keseluruhan roket peluncur dinamai Vulcan Centaur. Dengan konfigurasi seperti ini, Vulcan Centaur tanpa SRB  memiliki kemampuan untuk meluncurkan muatan "30% lebih berat" daripada yang dapat diluncurkan oleh Delta IV Heavy.

Pada Mei 2018, ULA memilih mesin RL10 produksi Aerojet Rocketdyne untuk tahap atas Vulcan Centaur. Pada September 2018, ULA mengumumkan pemilihan mesin BE-4 produksi Blue Origin untuk bagian pendorong Vulcan.

Pada Oktober 2018, USAF merilis persyaratan tambahan untuk kontraktor program NSSL. Hal ini menyebabkan ditundanya peluncuran awal Vulcan hingga April 2021 dari yang sebelumnya direncanakan pada tahun 2020.

Pada 8 Juli 2019 CEO ULA Tory Bruno merilis gambar dua artikel uji Vulcan di Twitter. Artikel uji tersebut berupa tangki metana cair (bahan bakar) dan struktur pendorong. Pada 9 Juli 2019, sebuah foto Adaptor Muatan Vulcan (PAF) dirilis oleh Peter Guggenbach, CEO RUAG Space. Pada tanggal 31 Juli 2019, dua gambar tangki LNG yang dirangkai dengan struktur pendorong Vulcan dirilis oleh CEO Tory Bruno di Twitter.

Pada 2 Agustus 2019, Blue Origin merilis di foto mesin BE-4 yang sedang diuji coba. Pada 6 Agustus 2019, dua bagian pertama platform peluncur Vulcan (MLP) diangkut ke Spaceflight Processing Operations Center (SPOC) dekat situs peluncuran SLC-40 dan SLC-41, Cape Canaveral. MLP setinggi  dirancang untuk bergerak dengan kecepatan  menuju situs peluncuran.

Pada 12 Agustus 2019, ULA mengajukan Vulcan Centaur dalam kompetisi fase kedua layanan peluncur USAF. Pada saat itu, Vulcan Centaur dijadwalkan melakukan peluncuran perdana pada tahun 2021. Pada Februari 2020, tangki untuk roket operasional kedua sedang dibangun di pabrik ULA di Decatur, Alabama.

Penerbangan sertifikasi 
Pada 14 Agustus 2019, diumumkan bahwa penerbangan sertifikasi kedua Vulcan adalah misi SNC Demo-1. Misi tersebut merupakan peluncuran pertama dari enam misi Dream Chaser dalam kontrak CRS-2. Peluncuran Vulcan Centaur akan dimulai pada 2021 dan akan menggunakan konfigurasi Vulcan dengan empat SRB.

Pada 19 Agustus 2019, diumumkan bahwa pendarat Peregrine milik Astrobotic akan diluncurkan pada penerbangan sertifikasi pertama Vulcan. Peregrine rencananya akan meluncur pada tahun 2021 dari SLC-41 di Stasiun Angkatan Luar Angkasa Cape Canaveral.

Lihat juga 

 OmegA 
 New Glenn 
 Falcon 9 
 Falcon Heavy 
 Perbandingan sistem peluncuran orbital

Referensi

Pranala luar 

  
 xTTkrxVR_20 ISPCS 2015 Keynote, Mark Peller, Manajer Program Pengembangan Utama di ULA dan Manajer Program Vulcan membahas Vulcan pada 8 Oktober 2015. Diskusi mengenai Vulcan dapat ditemukan pada menit 12:20 dalam video tersebut. 
 7a758ea8_0 Gambar ULA Vulcan Centaur terkini dengan fairing 5,4 m

Kendaraan peluncur antariksa