Perspektywy i problemy kosmolotów
Ostatni start wahadłowca Atlantis (STS-135), lipiec 2011 r
Koncepcja systemu lotniczego z orbitalnym samolotem kosmicznym ma wiele pozytywnych cech i dlatego przyciąga uwagę. Od kilkudziesięciu lat powstają różne projekty takich systemów, ale ich realne perspektywy pozostają pod znakiem zapytania. Do tej pory uruchomiono zaledwie kilka takich projektów, a przyszłość całego kierunku stoi pod znakiem zapytania.
Sukcesy przeszłości
Koncepcja orbitalnego samolotu kosmicznego przewiduje stworzenie samolotu zdolnego do wzniesienia się na orbitę samodzielnie lub za pomocą pojazdu nośnego, a następnie powrotu na Ziemię w wyniku lotu aerodynamicznego z poziomym lądowaniem. Ta metoda lotu zapewnia pewne korzyści i dlatego jest przedmiotem zainteresowania przemysłu rakietowego i kosmicznego.
Statek kosmiczny Endeavour (STS-118) zbliża się do ISS, sierpień 2007
Wiodące mocarstwa rozpoczęły aktywne prace nad tym tematem już w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku. Następnie opracowano szeroką gamę systemów lotniczych (AKS) przy użyciu różnych samolotów kosmicznych. Niektóre z tych projektów posunęły się nawet do eksperymentów na pełną skalę z wykorzystaniem sprzętu eksperymentalnego.
Jednocześnie kierunek wciąż nie jest zbyt udany i rozwinięty. Liczba przetestowanych próbek jest znacznie mniejsza niż całkowita liczba proponowanych projektów, a tylko jeden kompleks osiągnął rzeczywistą eksploatację.
Najbardziej udanym samolotem orbitalnym jest amerykański prom kosmiczny. W latach 1981-2011 takie urządzenia wykonały 135 lotów (2 wypadki), podczas których setki ton ładunku i dziesiątki astronautów zostały dostarczone na orbitę i wróciły na Ziemię. Program ten nie rozwiązał jednak problemu obniżenia kosztów wysłania i zwrotu ładunku, a ponadto okazał się zbyt skomplikowany. Ponadto na początku lat XNUMX-tych samoloty kosmiczne wyczerpały swoje zasoby, a budowa nowych okazała się niepraktyczna.
Doświadczony samolot kosmiczny SpaceShipOne. Zdjęcie z Wikimedia Commons
W naszym kraju prace nad samolotami kosmicznymi zatrzymały się na etapie testów. Tak więc w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych przeprowadzono szeroko zakrojony program prób stanowiskowych i w locie pojazdów serii BOR, m.in. na orbitę. W 1988 roku statek kosmiczny Buran wykonał swój jedyny lot kosmiczny. Dalsze projekty krajowe nie wyszły poza najwcześniejsze etapy.
Obiecujące zmiany
Na początku XNUMX roku The Spaceship Company i Virgin Galactic przetestowały eksperymentalny samolot kosmiczny SpaceShipOne. Później na bazie tego produktu opracowano nowy statek SpaceShipTwo, zdolny do podnoszenia małych ładunków na dolną granicę kosmosu. Ze względu na takie ograniczenia samolot kosmiczny jest traktowany wyłącznie jako środek transportu dla turystów kosmicznych lub jako platforma do niektórych badań.
w latach 2018-19 doświadczony SpaceShipTwo w dwóch lotach wzniósł się na wysokość ponad 80 km. Nowe loty planowane są po zakończeniu modernizacji i przygotowaniu istniejącego statku do komercyjnej eksploatacji. W budowie są również dwa nowe samoloty kosmiczne o „seryjnym wyglądzie”. Nie wiadomo, jak szybko SpaceShipTwo wejdzie do użytku komercyjnego. Projekt wielokrotnie borykał się z problemem odkładania w czasie i ta tendencja może się utrzymać w przyszłości.
SpaceShipTwo pod skrzydłem samolotu transportowego. Zdjęcie Virgin Galactic
Bardziej udany i obiecujący jest projekt Dream Chaser firmy Sierra Nevada Corp. Proponuje budowę AKS z rakietą nośną i samolotem kosmicznym zdolnym do wznoszenia się na niskie orbity okołoziemskie. Dream Chaser jest rozwijany głównie do współpracy z Międzynarodową Stacją Kosmiczną; będzie musiał dostarczyć na orbitę i zwrócić ludzi i ładunek na Ziemię. Szacowana ładowność wyniesie 5 ton, czas lotu wyniesie nie więcej niż kilka godzin.
Do tej pory przeprowadzono testy naziemne iw locie przy użyciu dwóch eksperymentalnych samolotów kosmicznych. Pierwszy lot zaplanowano na 2022 rok przy użyciu standardowej rakiety nośnej Vulcan Centaur. Następnie odbędzie się próbny start na ISS. Do końca dekady planowane jest rozpoczęcie pełnej eksploatacji tego AKC z regularnymi lotami z takim lub innym ładunkiem na pokładzie. Nie wiadomo, na ile realistyczne są takie plany. Według NASA Sierra Nevada boryka się z różnymi problemami, które co najmniej utrudniają przygotowanie do lotów.
Testy orbitalne
Od początku lat 37. obiecujący samolot kosmiczny został opracowany przez siły powietrzne USA, DARPA, NASA i Boeing. Testy w locie produktu o nazwie X-2006A rozpoczęły się w 37 roku. Wtedy powstał ulepszony pojazd X-XNUMXB, przystosowany do startów na orbicie. Projekt powstał na zamówienie Sił Powietrznych i prawdopodobnie miał wyłącznie cel wojskowy. Jednocześnie dokładne dane tego rodzaju nie zostały jeszcze ujawnione.
Doświadczony statek Dream Chaser, lecący na wysokość 80 km. Zdjęcie NASA
Pierwszy orbitalny lot eksperymentalnego X-37B rozpoczął się w kwietniu 2010 roku i trwał 224 dni – do grudnia. Potem odbyły się jeszcze cztery loty, a ostatni trwał ponad 779 dni. Od maja ubiegłego roku jeden z dwóch prototypów znajduje się na orbicie; data powrotu i lądowania jest nieznana. Być może tym razem ponownie ustanowią rekord czasu trwania lotu.
Według różnych danych i szacunków, X-37B jest już używany przez siły powietrzne USA do rozwiązywania rzeczywistych problemów. Urządzenie wykonuje różne manewry i zmienia orbity. Zgłoszono, że zrzuca ładunek. Tym samym procesowi rozwoju zdolności lotniczych może towarzyszyć realna praca na rzecz wojska.
We wrześniu 2020 roku chińscy specjaliści wystrzelili rakietę nośną Long March-2F z obiecującym statkiem kosmicznym wielokrotnego użytku. Ten ostatni wszedł na niską orbitę okołoziemską i prawdopodobnie zaczął wykonywać przydzielone mu zadania. Nie podano żadnych szczegółów chińskiego projektu AKC. Nieznana pozostaje nawet klasa wycofanej aparatury.
Przygotowanie X-37B do pierwszego lotu, kwiecień 2010. Zdjęcie US Air Force
Według zagranicznych źródeł pierwszy chiński statek wielokrotnego użytku jest podobny pod względem architektury i wyglądu do amerykańskiego X-37B i powinien mieć podobne możliwości. Produkt ten jest rzekomo wykonany w postaci samolotu typu delta-wing o małej rozpiętości i ma masę nie większą niż 8 t. Zakres zadań do rozwiązania i zakres zastosowania są nieznane. Chiny nie ujawniły jeszcze szczegółów swojego projektu.
Problemy z kierunkiem
Pomimo wszelkich wysiłków, kierowanie AKC samolotem orbitalnym przyniosło jak dotąd jedynie ograniczony sukces. W niedalekiej przyszłości sytuacja może się zmienić – jednak wciąż pod znakiem zapytania stoi termin i wyniki toczących się procesów. Do takiego stanu rzeczy doprowadził szereg charakterystycznych czynników i trudności, z jakimi boryka się przemysł rakietowy i kosmiczny.
Głównym problemem samolotów kosmicznych jest złożoność ich tworzenia. Projektanci muszą połączyć specyfikę technologii orbitalnej i lotu aerodynamicznego, biorąc pod uwagę charakterystyczne obciążenia konstrukcji. Często wymaga to opracowania nowych technologii i komponentów. W związku z tym wzrasta koszt pracy.
Wystrzelenie rakiety Long March 2F. Ten sam przewoźnik wystrzelił na orbitę chiński statek kosmiczny wielokrotnego użytku. Zdjęcie „Xinhua”
Proponowane projekty samolotów kosmicznych nie mogą jeszcze konkurować z systemami rakietowo-kosmicznymi innych klas. Istniejące statki i rakiety nośne są w stanie dostarczać różne ładunki na różne orbity – klient ma możliwość wyboru optymalnego systemu. Samoloty kosmiczne proponowanych typów nie mogą jeszcze zapewnić takiej elastyczności użytkowania. Aby to zrobić, konieczne jest zakończenie rozwoju bieżących projektów i stworzenie nowych próbek o różnych cechach.
Wreszcie ogólna koniunktura przemysłu rakietowego i kosmicznego negatywnie wpływa na perspektywy kierunku. Największe sukcesy odnoszą projekty amerykańskie i chińskie tworzone na zlecenie sił zbrojnych i przy ich bezpośrednim wsparciu. Deweloperzy komercyjni z projektami inicjatywnymi, a nawet duże organizacje, takie jak NASA, nie są jeszcze w stanie samodzielnie zapewnić szybkiego i wysokiej jakości tworzenia systemów o pożądanych możliwościach.
Ze względu na obiektywne ograniczenia i różne trudności rozwój systemów kosmicznych z wykorzystaniem samolotów kosmicznych wciąż może pochwalić się ograniczonymi osiągnięciami. Większość z tych projektów trafiła do historia bez rzeczywistych rezultatów, a większość obecnych rozwiązań nie wyszła jeszcze z etapu testów. Zainteresowanie tym tematem pozostaje jednak i stymuluje do dalszych prac. Można przypuszczać, że w przyszłości sytuacja będzie się stopniowo zmieniać i do eksploatacji zostaną wprowadzone nowe modele samolotów orbitalnych. Jednak analogi starego promu kosmicznego o tych samych wymiarach i ładowności najprawdopodobniej nie pojawią się w nadchodzących latach.
informacja