Przestrzeń wielokrotnego użytku: obiecujące projekty amerykańskich statków kosmicznych
21 lipca 2011 roku amerykański statek kosmiczny Atlantis wykonał swoje ostatnie lądowanie, które położyło kres długiemu i interesującemu programowi Space Transportation System. Z różnych przyczyn technicznych i ekonomicznych podjęto decyzję o zaprzestaniu eksploatacji systemu promu kosmicznego. Jednak idea statku kosmicznego wielokrotnego użytku nie została porzucona. Obecnie powstaje jednocześnie kilka podobnych projektów, a niektóre z nich zdążyły już pokazać swój potencjał.
Projekt promu kosmicznego miał kilka głównych celów. Jednym z głównych było obniżenie kosztów lotu i przygotowania do niego. Możliwość wielokrotnego użycia tego samego statku teoretycznie dawała pewne korzyści. Dodatkowo charakterystyczny wygląd techniczny całego kompleksu pozwolił na znaczne zwiększenie dopuszczalnych gabarytów i masy użytkowej. Unikalną cechą STS była możliwość powrotu statku kosmicznego na Ziemię w jego ładowni.
Ostatni start sondy Altantis, 8 lipca 2011 r. Zdjęcie NASA
Jednak podczas operacji okazało się, że nie wszystkie zadania zostały wykonane. Tak więc w praktyce przygotowanie statku do lotu okazało się zbyt długie i kosztowne – według tych parametrów projekt nie spełniał pierwotnych wymagań. W wielu przypadkach statek wielokrotnego użytku nie mógł w zasadzie zastąpić „zwykłych” pojazdów nośnych. Wreszcie, stopniowe moralne i fizyczne starzenie się sprzętu doprowadziło do najpoważniejszych zagrożeń dla załóg.
W rezultacie podjęto decyzję o zakończeniu działalności kompleksu Systemu Transportu Kosmicznego. Ostatni 135 lot odbył się latem 2011 roku. Cztery dostępne statki zostały wycofane z eksploatacji i przekazane do muzeów jako niepotrzebne. Najbardziej znaną konsekwencją takich decyzji był fakt, że amerykański program kosmiczny przez kilka lat pozostawał bez własnego załogowego statku kosmicznego. Do tej pory astronauci muszą dostać się na orbitę za pomocą rosyjskiej technologii.
Ponadto na czas nieokreślony cała planeta została pozbawiona używanych systemów wielokrotnego użytku. Jednak pewne środki są już podejmowane. Do tej pory amerykańskie przedsiębiorstwa opracowały jednocześnie kilka projektów statków kosmicznych wielokrotnego użytku. Przynajmniej wszystkie nowe próbki zostały już poddane testom. W dającej się przewidzieć przyszłości będą również mogły wejść w pełną eksploatację.
Boeing X-37
Głównym elementem kompleksu STS był samolot orbitalny. Ta koncepcja jest obecnie stosowana w projekcie X-37 Boeinga. W późnych latach dziewięćdziesiątych Boeing i NASA zaczęły badać temat statków kosmicznych wielokrotnego użytku, zdolnych do orbitowania i latania w atmosferze. Na początku ostatniej dekady prace te doprowadziły do uruchomienia projektu X-37. W 2006 roku prototyp nowego typu przeszedł testy w locie ze zrzutem z samolotu przewoźnika.
Boeing X-37B w owiewce rakiety nośnej. Zdjęcia Sił Powietrznych USA
Program zainteresował Siły Powietrzne USA i od 2006 r. jest realizowany w ich interesie, choć z pewną pomocą NASA. Według oficjalnych danych Siły Powietrzne chcą uzyskać obiecujący samolot orbitalny, zdolny do wystrzeliwania różnych ładunków w kosmos lub przeprowadzania różnych eksperymentów. Według różnych szacunków obecny projekt X-37B może być wykorzystany także w innych misjach, w tym związanych z rozpoznaniem czy pełnoprawną pracą bojową.
Pierwszy lot kosmiczny X-37B odbył się w 2010 roku. Pod koniec kwietnia rakieta Atlas V wystrzeliła urządzenie na określoną orbitę, gdzie pozostawało przez 224 dni. Lądowanie „jak samolot” miało miejsce na początku grudnia tego samego roku. W marcu następnego roku rozpoczął się drugi lot, który trwał do czerwca 2012 roku. W grudniu odbyło się kolejne wodowanie, a trzecie lądowanie odbyło się dopiero w październiku 2014 roku. Od maja 2015 do maja 2017 eksperymentalny X-37B wykonał swój czwarty lot. 7 września ubiegłego roku rozpoczął się kolejny lot testowy. Kiedy się kończy, nie jest określone.
Według kilku oficjalnych danych celem lotów jest zbadanie działania nowej technologii na orbicie, a także przeprowadzenie różnych eksperymentów. Nawet jeśli doświadczone X-37B rozwiązują zadania wojskowe, klient i wykonawca nie ujawniają takich informacji.
W obecnej formie produkt Boeing X-37B to samolot rakietowy o charakterystycznym wyglądzie. Wyróżnia się dużym kadłubem i średnimi samolotami. Używany jest silnik rakietowy; sterowanie odbywa się automatycznie lub za pomocą poleceń z ziemi. Według znanych danych w kadłubie przewidziano przedział ładunkowy o długości ponad 2 mi średnicy ponad 1 m, który może pomieścić do 900 kg ładunku.
W tej chwili doświadczony X-37B jest na orbicie i rozwiązuje przydzielone zadania. Kiedy wróci na Ziemię, nie wiadomo. Nie podano również informacji o dalszym przebiegu projektu pilotażowego. Podobno nowe wiadomości o najciekawszym rozwoju pojawią się dopiero przy kolejnym lądowaniu prototypu.
SpaceDev / Ścigacz marzeń w Sierra Nevada
Inną wersją samolotu orbitalnego jest Dream Chaser firmy SpaceDev. Projekt ten był rozwijany od 2004 roku, aby wziąć udział w programie NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), ale nie mógł przejść pierwszego etapu selekcji. Wkrótce jednak firma deweloperska zgodziła się na współpracę z United Launch Alliance, która była gotowa zaoferować swój samolot startowy Atlas V. Później pojawiło się porozumienie z Lockheed Martin w sprawie wspólnej budowy sprzętu doświadczalnego.
Doświadczony samolot orbitalny Dream Chaser. Zdjęcie autorstwa NASA
W październiku 2013 r. prototyp lotu Dream Chaser został zrzucony z helikoptera lotniskowca, po czym wszedł do lotu szybowcowego i wykonał lądowanie poziome. Pomimo awarii podczas lądowania prototyp potwierdził cechy konstrukcyjne. W przyszłości na trybunach przeprowadzono kilka innych testów. Zgodnie z ich wynikami projekt został sfinalizowany, a w 2016 roku rozpoczęto budowę prototypu do lotów kosmicznych. W połowie ubiegłego roku NASA, Sierra Nevada i ULA podpisały umowę na przeprowadzenie dwóch lotów orbitalnych w latach 2020-21.
Nie tak dawno twórcy Dream Chasera otrzymali pozwolenie na uruchomienie pod koniec 2020 roku. W przeciwieństwie do wielu innych nowoczesnych rozwiązań, pierwsza misja kosmiczna tego statku zostanie przeprowadzona z prawdziwym ładunkiem. Statek będzie musiał dostarczyć określone ładunki na Międzynarodową Stację Kosmiczną.
W swojej obecnej formie statek kosmiczny wielokrotnego użytku Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser jest samolotem o charakterystycznym wyglądzie, przypominającym wyglądem niektóre rozwiązania amerykańskie i zagraniczne. Maszyna ma całkowitą długość 9 m i jest wyposażona w skrzydła o rozpiętości delta 7 m. Aby zapewnić kompatybilność z istniejącymi pojazdami nośnymi, w przyszłości zostanie opracowane składane skrzydło. Masa startowa określona jest na 11,34 t. Dream Chaser będzie w stanie dostarczyć na ISS 5,5 tony ładunku i powrócić na Ziemię nawet do 2 t. Zbaczanie „jak samolot” wiąże się z mniejszymi przeciążeniami, co zgodnie z oczekiwaniami mogą być przydatne przy dostarczaniu niektórych urządzeń i próbek w ramach indywidualnych eksperymentów.
Smok SpaceX
Z wielu powodów idea samolotu orbitalnego nie jest obecnie zbyt popularna wśród twórców nowej technologii kosmicznej. Bardziej wygodny i korzystny jest teraz statek wielokrotnego użytku o „tradycyjnym” wyglądzie, wystrzelony na orbitę za pomocą rakiety nośnej i powracający na Ziemię bez użycia skrzydeł. Najbardziej udanym opracowaniem tego rodzaju jest produkt Dragon od SpaceX.
Statek towarowy SpaceX Dragon (misja CRS-1) w pobliżu ISS. Zdjęcie autorstwa NASA
Prace nad projektem Dragon rozpoczęły się w 2006 roku i były prowadzone w ramach programu COTS. Celem projektu było stworzenie statku kosmicznego z możliwością wielokrotnych startów i powrotów. Pierwsza wersja projektu zakładała stworzenie statku transportowego, a w przyszłości planowano na jego podstawie opracować załogową modyfikację. Jak na razie Dragon w wersji „ciężarowej” wykazuje pewne rezultaty, natomiast oczekiwany sukces wersji załogowej statku nieustannie przesuwa się w czasie.
Pierwszy demonstracyjny start sondy transportowej Dragon odbył się pod koniec 2010 roku. Po wszystkich wymaganych ulepszeniach NASA zleciła pełnoprawne uruchomienie takiego urządzenia w celu dostarczenia ładunku na Międzynarodową Stację Kosmiczną. 25 maja 2012 Dragon pomyślnie zadokował na ISS. Następnie przeprowadzono kilka nowych startów z dostawą towarów na orbitę. Najważniejszym etapem programu było uruchomienie 3 czerwca 2017 roku. Po raz pierwszy w Historie programu, odbyło się ponowne wodowanie naprawionego statku. W grudniu kolejny statek kosmiczny, lecący już na ISS, poleciał w kosmos. Biorąc pod uwagę wszystkie dotychczasowe testy, produkty Dragon wykonały 15 lotów.
W 2014 roku SpaceX ogłosiło załogowy statek kosmiczny Dragon V2. Twierdzono, że pojazd ten, będący ewolucją istniejącej ciężarówki, będzie w stanie dostarczyć na orbitę do siedmiu astronautów lub wrócić do domu. Poinformowano również, że w przyszłości nowy statek może być używany do latania wokół Księżyca, w tym z turystami na pokładzie.
Jak to często bywa z projektami SpaceX, projekt Dragon V2 był kilkakrotnie cofany. Tak więc z powodu opóźnień z rzekomym lotniskowcem Falcon Heavy data pierwszych testów przesunęła się na 2018 rok, a pierwszy załogowy lot stopniowo „oddalał się” na 2019 rok. Wreszcie kilka tygodni temu firma deweloperska ogłosiła zamiar rezygnacji z certyfikacji nowego „Smoka” do lotów załogowych. W przyszłości takie zadania mają być rozwiązywane za pomocą systemu wielokrotnego użytku BFR, który jeszcze nie powstał.
Pojazd transportowy Dragon ma łączną długość 7,2 m przy średnicy 3,66 m. Masa sucha wynosi 4,2 t. Jest w stanie dostarczyć na ISS ładunek o masie 3,3 tony i zwrócić do 2,5 tony ładunku. Aby pomieścić niektóre ładunki, proponuje się zastosowanie szczelnego przedziału o objętości 11 metrów sześciennych i nieciśnieniowej objętości 14 metrów sześciennych. Przedział bezciśnieniowy spada podczas schodzenia i spala się w atmosferze, podczas gdy druga objętość ładunku wraca na Ziemię i spada na spadochronach. Aby skorygować orbitę, urządzenie wyposażono w 18 silników Draco. Działanie systemów zapewnia para paneli słonecznych.
Podczas opracowywania załogowej wersji „Smoka” wykorzystano niektóre jednostki bazowego statku transportowego. Jednocześnie uszczelniony przedział musiał zostać wyraźnie przeprojektowany, aby rozwiązać nowe problemy. Zmianie uległy również inne elementy statku.
Lockheeda Martina Oriona
W 2006 roku NASA i Lockheed Martin zgodzili się zbudować zaawansowany statek kosmiczny wielokrotnego użytku. Projekt został nazwany na cześć jednej z najjaśniejszych konstelacji - Oriona. Na przełomie dekady, po zakończeniu części prac, kierownictwo Stanów Zjednoczonych zaproponowało rezygnację z tego projektu, ale po wielu dyskusjach został on uratowany. Prace były kontynuowane i do chwili obecnej przyniosły pewne rezultaty.
Perspektywa statku Orion w przedstawieniu artysty. Rysunek NASA
Zgodnie z pierwotną koncepcją statek Orion miał być używany w różnych misjach. Z jego pomocą miała dostarczać ładunki i ludzi na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Z odpowiednim sprzętem mógłby polecieć na Księżyc. Opracowano również możliwość lotu na jedną z asteroid, a nawet na Marsa. Niemniej jednak rozwiązanie takich problemów przypisano odległej przyszłości.
Zgodnie z planami z ostatniej dekady, pierwszy testowy start sondy Orion miał nastąpić w 2013 roku. W 2014 roku planowali wystartować z astronautami na pokładzie. Lot na Księżyc mógłby się odbyć przed końcem dekady. Harmonogram został następnie dostosowany. Pierwszy lot bezzałogowy przełożono na 2014 rok, a załogowy start na 2017 rok. Misje księżycowe zostały przełożone na lata dwudzieste. Do tej pory loty z załogą zostały również przeniesione na następną dekadę.
5 grudnia 2014 roku miało miejsce pierwsze testowe uruchomienie Oriona. Statek z symulatorem ładunku został wyniesiony na orbitę za pomocą rakiety nośnej Delta IV. Kilka godzin po wystrzeleniu wrócił na Ziemię i wodował w określonym obszarze. Nie dokonano jeszcze żadnych nowych premier. Jednak specjaliści Lockheed Martin i NASA nie czekali bezczynnie. W ciągu ostatnich kilku lat zbudowano szereg prototypów do przeprowadzania określonych testów w warunkach naziemnych.
Zaledwie kilka tygodni temu rozpoczęła się budowa pierwszego statku kosmicznego Orion do lotów załogowych. Jego uruchomienie zaplanowano na przyszły rok. Zadanie wyniesienia statku na orbitę zostanie powierzone obiecującemu pojazdowi nośnemu Space Launch System. Zakończenie bieżących prac pokaże realne perspektywy całego projektu.
Projekt Orion przewiduje budowę statku o długości ok. 5 mi średnicy ok. 3,3 m. Cechą charakterystyczną tego aparatu jest duża objętość wewnętrzna. Pomimo zainstalowania niezbędnego sprzętu i instrumentów, wewnątrz szczelnego przedziału pozostaje nieco mniej niż 9 metrów sześciennych wolnej przestrzeni, odpowiedniej do zainstalowania niektórych urządzeń, w tym siedzeń załogi. Statek będzie mógł zabrać na pokład do sześciu astronautów lub określony ładunek. Całkowita masa statku została określona na poziomie 25,85 tony.
Systemy suborbitalne
Obecnie realizowanych jest kilka ciekawych programów, które nie przewidują wystrzelenia ładunku na orbitę Ziemi. Obiecujące modele sprzętu wielu amerykańskich firm będą mogły wykonywać tylko loty suborbitalne. Technika ta ma być wykorzystywana do niektórych badań lub podczas rozwoju turystyki kosmicznej. Nowe projekty tego typu nie są rozpatrywane w kontekście rozwoju pełnoprawnego programu kosmicznego, ale wciąż budzą zainteresowanie.
Statek suborbitalny SpaceShipTwo pod skrzydłem samolotu transportowego White Knight Two. Zdjęcia Virgin Galactic / virgingalactic.com
Projekty SpaceShipOne i SpaceShipTwo firm Scale Composites i Virgin Galactic proponują budowę kompleksu składającego się z samolotu nośnego i orbitalnego. Od 2003 roku oba typy sprzętu wykonały znaczną liczbę lotów testowych, podczas których opracowano różne cechy konstrukcyjne i metody działania. Przewiduje się, że statek typu SpaceShipTwo będzie w stanie zabrać na pokład do sześciu pasażerów turystycznych i podnieść ich na wysokość co najmniej 100-150 km, tj. powyżej dolnej granicy przestrzeni kosmicznej. Start i lądowanie muszą odbywać się z „tradycyjnego” lotniska.
Blue Origin pracuje nad inną wersją systemu przestrzeni suborbitalnej od połowy ostatniej dekady. Proponuje, aby takie loty wykonywać kombinacją rakiety nośnej i statku kosmicznego typu używanego w innych programach. Jednocześnie zarówno rakieta, jak i statek muszą być wielokrotnego użytku. Kompleks nazwano New Shepard. Od 2011 roku rakiety i statki nowego typu regularnie wykonują loty testowe. Udało się już wysłać statek kosmiczny na wysokość ponad 110 km, a także zapewnić bezpieczny powrót zarówno statku, jak i rakiety nośnej. W przyszłości system New Shepard powinien być jedną z innowacji w dziedzinie turystyki kosmicznej.
Przyszłość wielokrotnego użytku
Przez trzy dekady, od wczesnych lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku, głównym sposobem dostarczania ludzi i ładunków na orbitę w arsenale NASA był kompleks Space Transportation System / Space Shuttle. Ze względu na moralną i fizyczną przestarzałość, a także ze względu na niemożność uzyskania wszystkich pożądanych rezultatów, eksploatację promów przerwano. Od 2011 roku Stany Zjednoczone nie mają działającego statku kosmicznego wielokrotnego użytku. Co więcej, nie mają jeszcze własnego załogowego statku kosmicznego, w wyniku czego astronauci muszą latać na obcej technologii.
Pomimo zakończenia działalności kompleksu Space Transportation System, amerykańska astronautyka nie rezygnuje z samej idei statku kosmicznego wielokrotnego użytku. Taka technika wciąż cieszy się dużym zainteresowaniem i może być wykorzystywana w wielu różnych misjach. W tej chwili NASA i wiele organizacji komercyjnych opracowuje jednocześnie kilka obiecujących statków kosmicznych, zarówno samolotów orbitalnych, jak i systemów z kapsułami. W tej chwili projekty te są na różnych etapach i pokazują różne sukcesy. W bardzo niedalekiej przyszłości, nie później niż na początku lat dwudziestych, większość nowych rozwiązań osiągnie etap lotów testowych lub pełnoprawnych, co pozwoli na ponowne zbadanie sytuacji i wyciągnięcie nowych wniosków.
Na podstawie materiałów z witryn:
http://nasa.gov/
http://space.com/
http://globalsecurity.org/
https://washingtonpost.com/
http://boeing.com/
http://lockheedmartin.com/
http://spacex.com/
http://virgingalactic.com/
http://spacedev.com/
Projekt promu kosmicznego miał kilka głównych celów. Jednym z głównych było obniżenie kosztów lotu i przygotowania do niego. Możliwość wielokrotnego użycia tego samego statku teoretycznie dawała pewne korzyści. Dodatkowo charakterystyczny wygląd techniczny całego kompleksu pozwolił na znaczne zwiększenie dopuszczalnych gabarytów i masy użytkowej. Unikalną cechą STS była możliwość powrotu statku kosmicznego na Ziemię w jego ładowni.
Ostatni start sondy Altantis, 8 lipca 2011 r. Zdjęcie NASA
Jednak podczas operacji okazało się, że nie wszystkie zadania zostały wykonane. Tak więc w praktyce przygotowanie statku do lotu okazało się zbyt długie i kosztowne – według tych parametrów projekt nie spełniał pierwotnych wymagań. W wielu przypadkach statek wielokrotnego użytku nie mógł w zasadzie zastąpić „zwykłych” pojazdów nośnych. Wreszcie, stopniowe moralne i fizyczne starzenie się sprzętu doprowadziło do najpoważniejszych zagrożeń dla załóg.
W rezultacie podjęto decyzję o zakończeniu działalności kompleksu Systemu Transportu Kosmicznego. Ostatni 135 lot odbył się latem 2011 roku. Cztery dostępne statki zostały wycofane z eksploatacji i przekazane do muzeów jako niepotrzebne. Najbardziej znaną konsekwencją takich decyzji był fakt, że amerykański program kosmiczny przez kilka lat pozostawał bez własnego załogowego statku kosmicznego. Do tej pory astronauci muszą dostać się na orbitę za pomocą rosyjskiej technologii.
Ponadto na czas nieokreślony cała planeta została pozbawiona używanych systemów wielokrotnego użytku. Jednak pewne środki są już podejmowane. Do tej pory amerykańskie przedsiębiorstwa opracowały jednocześnie kilka projektów statków kosmicznych wielokrotnego użytku. Przynajmniej wszystkie nowe próbki zostały już poddane testom. W dającej się przewidzieć przyszłości będą również mogły wejść w pełną eksploatację.
Boeing X-37
Głównym elementem kompleksu STS był samolot orbitalny. Ta koncepcja jest obecnie stosowana w projekcie X-37 Boeinga. W późnych latach dziewięćdziesiątych Boeing i NASA zaczęły badać temat statków kosmicznych wielokrotnego użytku, zdolnych do orbitowania i latania w atmosferze. Na początku ostatniej dekady prace te doprowadziły do uruchomienia projektu X-37. W 2006 roku prototyp nowego typu przeszedł testy w locie ze zrzutem z samolotu przewoźnika.
Boeing X-37B w owiewce rakiety nośnej. Zdjęcia Sił Powietrznych USA
Program zainteresował Siły Powietrzne USA i od 2006 r. jest realizowany w ich interesie, choć z pewną pomocą NASA. Według oficjalnych danych Siły Powietrzne chcą uzyskać obiecujący samolot orbitalny, zdolny do wystrzeliwania różnych ładunków w kosmos lub przeprowadzania różnych eksperymentów. Według różnych szacunków obecny projekt X-37B może być wykorzystany także w innych misjach, w tym związanych z rozpoznaniem czy pełnoprawną pracą bojową.
Pierwszy lot kosmiczny X-37B odbył się w 2010 roku. Pod koniec kwietnia rakieta Atlas V wystrzeliła urządzenie na określoną orbitę, gdzie pozostawało przez 224 dni. Lądowanie „jak samolot” miało miejsce na początku grudnia tego samego roku. W marcu następnego roku rozpoczął się drugi lot, który trwał do czerwca 2012 roku. W grudniu odbyło się kolejne wodowanie, a trzecie lądowanie odbyło się dopiero w październiku 2014 roku. Od maja 2015 do maja 2017 eksperymentalny X-37B wykonał swój czwarty lot. 7 września ubiegłego roku rozpoczął się kolejny lot testowy. Kiedy się kończy, nie jest określone.
Według kilku oficjalnych danych celem lotów jest zbadanie działania nowej technologii na orbicie, a także przeprowadzenie różnych eksperymentów. Nawet jeśli doświadczone X-37B rozwiązują zadania wojskowe, klient i wykonawca nie ujawniają takich informacji.
W obecnej formie produkt Boeing X-37B to samolot rakietowy o charakterystycznym wyglądzie. Wyróżnia się dużym kadłubem i średnimi samolotami. Używany jest silnik rakietowy; sterowanie odbywa się automatycznie lub za pomocą poleceń z ziemi. Według znanych danych w kadłubie przewidziano przedział ładunkowy o długości ponad 2 mi średnicy ponad 1 m, który może pomieścić do 900 kg ładunku.
W tej chwili doświadczony X-37B jest na orbicie i rozwiązuje przydzielone zadania. Kiedy wróci na Ziemię, nie wiadomo. Nie podano również informacji o dalszym przebiegu projektu pilotażowego. Podobno nowe wiadomości o najciekawszym rozwoju pojawią się dopiero przy kolejnym lądowaniu prototypu.
SpaceDev / Ścigacz marzeń w Sierra Nevada
Inną wersją samolotu orbitalnego jest Dream Chaser firmy SpaceDev. Projekt ten był rozwijany od 2004 roku, aby wziąć udział w programie NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), ale nie mógł przejść pierwszego etapu selekcji. Wkrótce jednak firma deweloperska zgodziła się na współpracę z United Launch Alliance, która była gotowa zaoferować swój samolot startowy Atlas V. Później pojawiło się porozumienie z Lockheed Martin w sprawie wspólnej budowy sprzętu doświadczalnego.
Doświadczony samolot orbitalny Dream Chaser. Zdjęcie autorstwa NASA
W październiku 2013 r. prototyp lotu Dream Chaser został zrzucony z helikoptera lotniskowca, po czym wszedł do lotu szybowcowego i wykonał lądowanie poziome. Pomimo awarii podczas lądowania prototyp potwierdził cechy konstrukcyjne. W przyszłości na trybunach przeprowadzono kilka innych testów. Zgodnie z ich wynikami projekt został sfinalizowany, a w 2016 roku rozpoczęto budowę prototypu do lotów kosmicznych. W połowie ubiegłego roku NASA, Sierra Nevada i ULA podpisały umowę na przeprowadzenie dwóch lotów orbitalnych w latach 2020-21.
Nie tak dawno twórcy Dream Chasera otrzymali pozwolenie na uruchomienie pod koniec 2020 roku. W przeciwieństwie do wielu innych nowoczesnych rozwiązań, pierwsza misja kosmiczna tego statku zostanie przeprowadzona z prawdziwym ładunkiem. Statek będzie musiał dostarczyć określone ładunki na Międzynarodową Stację Kosmiczną.
W swojej obecnej formie statek kosmiczny wielokrotnego użytku Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser jest samolotem o charakterystycznym wyglądzie, przypominającym wyglądem niektóre rozwiązania amerykańskie i zagraniczne. Maszyna ma całkowitą długość 9 m i jest wyposażona w skrzydła o rozpiętości delta 7 m. Aby zapewnić kompatybilność z istniejącymi pojazdami nośnymi, w przyszłości zostanie opracowane składane skrzydło. Masa startowa określona jest na 11,34 t. Dream Chaser będzie w stanie dostarczyć na ISS 5,5 tony ładunku i powrócić na Ziemię nawet do 2 t. Zbaczanie „jak samolot” wiąże się z mniejszymi przeciążeniami, co zgodnie z oczekiwaniami mogą być przydatne przy dostarczaniu niektórych urządzeń i próbek w ramach indywidualnych eksperymentów.
Smok SpaceX
Z wielu powodów idea samolotu orbitalnego nie jest obecnie zbyt popularna wśród twórców nowej technologii kosmicznej. Bardziej wygodny i korzystny jest teraz statek wielokrotnego użytku o „tradycyjnym” wyglądzie, wystrzelony na orbitę za pomocą rakiety nośnej i powracający na Ziemię bez użycia skrzydeł. Najbardziej udanym opracowaniem tego rodzaju jest produkt Dragon od SpaceX.
Statek towarowy SpaceX Dragon (misja CRS-1) w pobliżu ISS. Zdjęcie autorstwa NASA
Prace nad projektem Dragon rozpoczęły się w 2006 roku i były prowadzone w ramach programu COTS. Celem projektu było stworzenie statku kosmicznego z możliwością wielokrotnych startów i powrotów. Pierwsza wersja projektu zakładała stworzenie statku transportowego, a w przyszłości planowano na jego podstawie opracować załogową modyfikację. Jak na razie Dragon w wersji „ciężarowej” wykazuje pewne rezultaty, natomiast oczekiwany sukces wersji załogowej statku nieustannie przesuwa się w czasie.
Pierwszy demonstracyjny start sondy transportowej Dragon odbył się pod koniec 2010 roku. Po wszystkich wymaganych ulepszeniach NASA zleciła pełnoprawne uruchomienie takiego urządzenia w celu dostarczenia ładunku na Międzynarodową Stację Kosmiczną. 25 maja 2012 Dragon pomyślnie zadokował na ISS. Następnie przeprowadzono kilka nowych startów z dostawą towarów na orbitę. Najważniejszym etapem programu było uruchomienie 3 czerwca 2017 roku. Po raz pierwszy w Historie programu, odbyło się ponowne wodowanie naprawionego statku. W grudniu kolejny statek kosmiczny, lecący już na ISS, poleciał w kosmos. Biorąc pod uwagę wszystkie dotychczasowe testy, produkty Dragon wykonały 15 lotów.
W 2014 roku SpaceX ogłosiło załogowy statek kosmiczny Dragon V2. Twierdzono, że pojazd ten, będący ewolucją istniejącej ciężarówki, będzie w stanie dostarczyć na orbitę do siedmiu astronautów lub wrócić do domu. Poinformowano również, że w przyszłości nowy statek może być używany do latania wokół Księżyca, w tym z turystami na pokładzie.
Jak to często bywa z projektami SpaceX, projekt Dragon V2 był kilkakrotnie cofany. Tak więc z powodu opóźnień z rzekomym lotniskowcem Falcon Heavy data pierwszych testów przesunęła się na 2018 rok, a pierwszy załogowy lot stopniowo „oddalał się” na 2019 rok. Wreszcie kilka tygodni temu firma deweloperska ogłosiła zamiar rezygnacji z certyfikacji nowego „Smoka” do lotów załogowych. W przyszłości takie zadania mają być rozwiązywane za pomocą systemu wielokrotnego użytku BFR, który jeszcze nie powstał.
Pojazd transportowy Dragon ma łączną długość 7,2 m przy średnicy 3,66 m. Masa sucha wynosi 4,2 t. Jest w stanie dostarczyć na ISS ładunek o masie 3,3 tony i zwrócić do 2,5 tony ładunku. Aby pomieścić niektóre ładunki, proponuje się zastosowanie szczelnego przedziału o objętości 11 metrów sześciennych i nieciśnieniowej objętości 14 metrów sześciennych. Przedział bezciśnieniowy spada podczas schodzenia i spala się w atmosferze, podczas gdy druga objętość ładunku wraca na Ziemię i spada na spadochronach. Aby skorygować orbitę, urządzenie wyposażono w 18 silników Draco. Działanie systemów zapewnia para paneli słonecznych.
Podczas opracowywania załogowej wersji „Smoka” wykorzystano niektóre jednostki bazowego statku transportowego. Jednocześnie uszczelniony przedział musiał zostać wyraźnie przeprojektowany, aby rozwiązać nowe problemy. Zmianie uległy również inne elementy statku.
Lockheeda Martina Oriona
W 2006 roku NASA i Lockheed Martin zgodzili się zbudować zaawansowany statek kosmiczny wielokrotnego użytku. Projekt został nazwany na cześć jednej z najjaśniejszych konstelacji - Oriona. Na przełomie dekady, po zakończeniu części prac, kierownictwo Stanów Zjednoczonych zaproponowało rezygnację z tego projektu, ale po wielu dyskusjach został on uratowany. Prace były kontynuowane i do chwili obecnej przyniosły pewne rezultaty.
Perspektywa statku Orion w przedstawieniu artysty. Rysunek NASA
Zgodnie z pierwotną koncepcją statek Orion miał być używany w różnych misjach. Z jego pomocą miała dostarczać ładunki i ludzi na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Z odpowiednim sprzętem mógłby polecieć na Księżyc. Opracowano również możliwość lotu na jedną z asteroid, a nawet na Marsa. Niemniej jednak rozwiązanie takich problemów przypisano odległej przyszłości.
Zgodnie z planami z ostatniej dekady, pierwszy testowy start sondy Orion miał nastąpić w 2013 roku. W 2014 roku planowali wystartować z astronautami na pokładzie. Lot na Księżyc mógłby się odbyć przed końcem dekady. Harmonogram został następnie dostosowany. Pierwszy lot bezzałogowy przełożono na 2014 rok, a załogowy start na 2017 rok. Misje księżycowe zostały przełożone na lata dwudzieste. Do tej pory loty z załogą zostały również przeniesione na następną dekadę.
5 grudnia 2014 roku miało miejsce pierwsze testowe uruchomienie Oriona. Statek z symulatorem ładunku został wyniesiony na orbitę za pomocą rakiety nośnej Delta IV. Kilka godzin po wystrzeleniu wrócił na Ziemię i wodował w określonym obszarze. Nie dokonano jeszcze żadnych nowych premier. Jednak specjaliści Lockheed Martin i NASA nie czekali bezczynnie. W ciągu ostatnich kilku lat zbudowano szereg prototypów do przeprowadzania określonych testów w warunkach naziemnych.
Zaledwie kilka tygodni temu rozpoczęła się budowa pierwszego statku kosmicznego Orion do lotów załogowych. Jego uruchomienie zaplanowano na przyszły rok. Zadanie wyniesienia statku na orbitę zostanie powierzone obiecującemu pojazdowi nośnemu Space Launch System. Zakończenie bieżących prac pokaże realne perspektywy całego projektu.
Projekt Orion przewiduje budowę statku o długości ok. 5 mi średnicy ok. 3,3 m. Cechą charakterystyczną tego aparatu jest duża objętość wewnętrzna. Pomimo zainstalowania niezbędnego sprzętu i instrumentów, wewnątrz szczelnego przedziału pozostaje nieco mniej niż 9 metrów sześciennych wolnej przestrzeni, odpowiedniej do zainstalowania niektórych urządzeń, w tym siedzeń załogi. Statek będzie mógł zabrać na pokład do sześciu astronautów lub określony ładunek. Całkowita masa statku została określona na poziomie 25,85 tony.
Systemy suborbitalne
Obecnie realizowanych jest kilka ciekawych programów, które nie przewidują wystrzelenia ładunku na orbitę Ziemi. Obiecujące modele sprzętu wielu amerykańskich firm będą mogły wykonywać tylko loty suborbitalne. Technika ta ma być wykorzystywana do niektórych badań lub podczas rozwoju turystyki kosmicznej. Nowe projekty tego typu nie są rozpatrywane w kontekście rozwoju pełnoprawnego programu kosmicznego, ale wciąż budzą zainteresowanie.
Statek suborbitalny SpaceShipTwo pod skrzydłem samolotu transportowego White Knight Two. Zdjęcia Virgin Galactic / virgingalactic.com
Projekty SpaceShipOne i SpaceShipTwo firm Scale Composites i Virgin Galactic proponują budowę kompleksu składającego się z samolotu nośnego i orbitalnego. Od 2003 roku oba typy sprzętu wykonały znaczną liczbę lotów testowych, podczas których opracowano różne cechy konstrukcyjne i metody działania. Przewiduje się, że statek typu SpaceShipTwo będzie w stanie zabrać na pokład do sześciu pasażerów turystycznych i podnieść ich na wysokość co najmniej 100-150 km, tj. powyżej dolnej granicy przestrzeni kosmicznej. Start i lądowanie muszą odbywać się z „tradycyjnego” lotniska.
Blue Origin pracuje nad inną wersją systemu przestrzeni suborbitalnej od połowy ostatniej dekady. Proponuje, aby takie loty wykonywać kombinacją rakiety nośnej i statku kosmicznego typu używanego w innych programach. Jednocześnie zarówno rakieta, jak i statek muszą być wielokrotnego użytku. Kompleks nazwano New Shepard. Od 2011 roku rakiety i statki nowego typu regularnie wykonują loty testowe. Udało się już wysłać statek kosmiczny na wysokość ponad 110 km, a także zapewnić bezpieczny powrót zarówno statku, jak i rakiety nośnej. W przyszłości system New Shepard powinien być jedną z innowacji w dziedzinie turystyki kosmicznej.
Przyszłość wielokrotnego użytku
Przez trzy dekady, od wczesnych lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku, głównym sposobem dostarczania ludzi i ładunków na orbitę w arsenale NASA był kompleks Space Transportation System / Space Shuttle. Ze względu na moralną i fizyczną przestarzałość, a także ze względu na niemożność uzyskania wszystkich pożądanych rezultatów, eksploatację promów przerwano. Od 2011 roku Stany Zjednoczone nie mają działającego statku kosmicznego wielokrotnego użytku. Co więcej, nie mają jeszcze własnego załogowego statku kosmicznego, w wyniku czego astronauci muszą latać na obcej technologii.
Pomimo zakończenia działalności kompleksu Space Transportation System, amerykańska astronautyka nie rezygnuje z samej idei statku kosmicznego wielokrotnego użytku. Taka technika wciąż cieszy się dużym zainteresowaniem i może być wykorzystywana w wielu różnych misjach. W tej chwili NASA i wiele organizacji komercyjnych opracowuje jednocześnie kilka obiecujących statków kosmicznych, zarówno samolotów orbitalnych, jak i systemów z kapsułami. W tej chwili projekty te są na różnych etapach i pokazują różne sukcesy. W bardzo niedalekiej przyszłości, nie później niż na początku lat dwudziestych, większość nowych rozwiązań osiągnie etap lotów testowych lub pełnoprawnych, co pozwoli na ponowne zbadanie sytuacji i wyciągnięcie nowych wniosków.
Na podstawie materiałów z witryn:
http://nasa.gov/
http://space.com/
http://globalsecurity.org/
https://washingtonpost.com/
http://boeing.com/
http://lockheedmartin.com/
http://spacex.com/
http://virgingalactic.com/
http://spacedev.com/
informacja