Страница:
Продолжением этих разработок стала гиперзвуковая летающая лаборатория «Игла», к разработке которой подключились НПО Машиностроения, КБ Автоматики, авиационные французские фирмы и Европейское Космическое агентство.
На базе этого проекта была разработана ракетно-космическая система скорой помощи «Призыв» для терпящих бедствие в рамках системы КОСПАС-САРСАТ.
Для демонстрации гиперзвуковых технологий НПО Машиностроения в 1995 году предложило аэро-космическую систему «Демонстратор» на базе самолета-носителя «Ил76МФ», несущего на себе беспилотный самолет-разгонщик с экспериментальным блоком или с ракетным блоком со спутником.
Все эти и другие разработки направлены на создание «РАКС» — национальной российской авиационно-космической системы многоразового использования. Понятно, что ее появление — дело будущего. Однако уже сейчас находятся энтузиасты, которые предлагают построить облегченный вариант «РАКС» на основе существующих технологий. Главной задачей этого варианта будет устроение аэро-космического ралли.
Ракетоплан «АРС» («Аэро-космическое ралли»)
Суборбитальный корабль «Космополис-XXI»
Глава 16 НАСЛЕДНИКИ «ШАТТЛА»
Программа «RLV» («Venture Star»)
Атмосферный аналог «Х-33»
Ракетный самолет Х-34
Космоплан Х-37
Космоплан Х-38
Французская космонавтика
На базе этого проекта была разработана ракетно-космическая система скорой помощи «Призыв» для терпящих бедствие в рамках системы КОСПАС-САРСАТ.
Для демонстрации гиперзвуковых технологий НПО Машиностроения в 1995 году предложило аэро-космическую систему «Демонстратор» на базе самолета-носителя «Ил76МФ», несущего на себе беспилотный самолет-разгонщик с экспериментальным блоком или с ракетным блоком со спутником.
Все эти и другие разработки направлены на создание «РАКС» — национальной российской авиационно-космической системы многоразового использования. Понятно, что ее появление — дело будущего. Однако уже сейчас находятся энтузиасты, которые предлагают построить облегченный вариант «РАКС» на основе существующих технологий. Главной задачей этого варианта будет устроение аэро-космического ралли.
Ракетоплан «АРС» («Аэро-космическое ралли»)
В 1996 году американский фонд «Икс-прайс» («X-Prize») учредил грант — 10 миллионов долларов на создание тренировочного и туристического ракетоплана, который мог бы доставить на высоту более 100 километров трех астронавтов.
В ходе полета астронавты могли бы испытать ракетный разгон, невесомость и перегрузки при спуске.
Предварительные разработки представили до четырех десятков частных фирм, научных организаций и университетов.
Включилась в конкурс и Центральная научно-исследовательская лаборатория «Астра» Московского авиационного института. В этой лаборатории занимаются разработкой вопросов выведения в околоземное пространство малых спутников (до 100–200 килограмм) посредством систем «воздушного старта». Сотрудники лаборатории сочли, что «воздушный старт» будет наиболее оптимальным способом для выведения туристского ракетоплана на орбитальную высоту.
В разработке проекта приняли участие специалисты Экспериментального машиностроительного завода имени Мясищева, ОКБ имени Микояна, ЦАГИ имени Жуковского, Института авиационной медицины и НИИ парашютостроения.
В качестве носителя выбрали истребитель «МиГ-31», который создавался для борьбы с крылатыми ракетами и сверхзвуковыми бомбардировщиками типа «Валькирия».
«МиГ-31» способен развивать скорость до 2,3 Маха, его «потолок» превышает 25 000 метров, а радиус действия составляет 1500 километров.
Выводимый на орбиту объект размещается под фюзеляжем на узле подвески. Выйдя в зону пуска, «МиГ-31» набирает скорость около 2500 км/ч, поднимается на 20 километров, выходит на кабрирование и отстреливает ракетоплан или ракету-носитель, у которых через 6 секунд включается бортовой двигатель.
Многоцелевой суборбитальный ракетоплан «АРС» (сокращение от «Аэрокосмическое ралли») разработан с учетом опыта создания орбитальных систем «Бор». Это бесхвостка с крылом малого удлинения большой переменной стреловидности с шайбами-килями на концах.
Габариты «АРС»: длина — 5,8 метра, ширина фюзеляжа — 1,015 метра, полная ширина — 3,7 метра, высота — 1,5 метра, взлетная масса — 1700 килограммов, масса топлива — 500 килограммов, масса полезной нагрузки — 350 килограммов.
В передней части герметичной кабины «АРС» находится место пилота-космонавта, за ним располагаются штурман и бортинженер либо туристы. В течении трехминутного полета экипаж «АРС» проходит все стадии космического путешествия.
После отделения от «МиГ-31» ракетоплан разгоняется собственным двигателем до скорости 1200–1300 м/с, поднимается до высоты 120–130 километров, затем входит в атмосферу, испытывая аэродинамический нагрев и перегрузки до 6 g, переходит в режим планирования и совершает посадку на аэродром по-самолетному или под крылом-парашютом.
Пилот-космонавт выбирает режимы набора высоты и захода на посадку, но полет может обеспечиваться и дистанционно летчиком самолета-носителя или наземной службой слежения и управления.
Ракетоплан может применяться для тренировки космонавтов, для исследования верхних слоев атмосферы. Кроме того, «АРС» может положить начало новой разновидности авиационного спорта. Летчики смогут соревноваться на максимальную скорость, точность выхода к цели, выполнять фигуры высшего пилотажа и так далее. Ресурс ракетоплана «АРС» — 100 запусков.
Вместо ракетоплана на «МиГ-31» можно установить малую ракету-носитель «Микрон», предназначенную для выведения на орбиты высотой 250–300 километров полезной нагрузки в 150–200 килограммов.
«Микрон» выполнен по модульной схеме в двух- или трехступенчатых вариантах. Габариты ракеты «Микрон»: длина — 7,250 метра, полная ширина — 3,7 метра, ширина без рулей — 2,4 метра, стартовая масса — 7000 килограммов, масса топлива — 5850 килограммов.
После отделения от «МиГ-31» и израсходования топлива первая ступень должна отойти от блока и по команде с носителя опуститься в расчетном месте для повторного использования.
По экономичности эта система превосходит все существующие, и, надо полагать, у нее есть перспектива к развитию.
В ходе полета астронавты могли бы испытать ракетный разгон, невесомость и перегрузки при спуске.
Предварительные разработки представили до четырех десятков частных фирм, научных организаций и университетов.
Включилась в конкурс и Центральная научно-исследовательская лаборатория «Астра» Московского авиационного института. В этой лаборатории занимаются разработкой вопросов выведения в околоземное пространство малых спутников (до 100–200 килограмм) посредством систем «воздушного старта». Сотрудники лаборатории сочли, что «воздушный старт» будет наиболее оптимальным способом для выведения туристского ракетоплана на орбитальную высоту.
В разработке проекта приняли участие специалисты Экспериментального машиностроительного завода имени Мясищева, ОКБ имени Микояна, ЦАГИ имени Жуковского, Института авиационной медицины и НИИ парашютостроения.
В качестве носителя выбрали истребитель «МиГ-31», который создавался для борьбы с крылатыми ракетами и сверхзвуковыми бомбардировщиками типа «Валькирия».
«МиГ-31» способен развивать скорость до 2,3 Маха, его «потолок» превышает 25 000 метров, а радиус действия составляет 1500 километров.
Выводимый на орбиту объект размещается под фюзеляжем на узле подвески. Выйдя в зону пуска, «МиГ-31» набирает скорость около 2500 км/ч, поднимается на 20 километров, выходит на кабрирование и отстреливает ракетоплан или ракету-носитель, у которых через 6 секунд включается бортовой двигатель.
Многоцелевой суборбитальный ракетоплан «АРС» (сокращение от «Аэрокосмическое ралли») разработан с учетом опыта создания орбитальных систем «Бор». Это бесхвостка с крылом малого удлинения большой переменной стреловидности с шайбами-килями на концах.
Габариты «АРС»: длина — 5,8 метра, ширина фюзеляжа — 1,015 метра, полная ширина — 3,7 метра, высота — 1,5 метра, взлетная масса — 1700 килограммов, масса топлива — 500 килограммов, масса полезной нагрузки — 350 килограммов.
В передней части герметичной кабины «АРС» находится место пилота-космонавта, за ним располагаются штурман и бортинженер либо туристы. В течении трехминутного полета экипаж «АРС» проходит все стадии космического путешествия.
После отделения от «МиГ-31» ракетоплан разгоняется собственным двигателем до скорости 1200–1300 м/с, поднимается до высоты 120–130 километров, затем входит в атмосферу, испытывая аэродинамический нагрев и перегрузки до 6 g, переходит в режим планирования и совершает посадку на аэродром по-самолетному или под крылом-парашютом.
Пилот-космонавт выбирает режимы набора высоты и захода на посадку, но полет может обеспечиваться и дистанционно летчиком самолета-носителя или наземной службой слежения и управления.
Ракетоплан может применяться для тренировки космонавтов, для исследования верхних слоев атмосферы. Кроме того, «АРС» может положить начало новой разновидности авиационного спорта. Летчики смогут соревноваться на максимальную скорость, точность выхода к цели, выполнять фигуры высшего пилотажа и так далее. Ресурс ракетоплана «АРС» — 100 запусков.
Вместо ракетоплана на «МиГ-31» можно установить малую ракету-носитель «Микрон», предназначенную для выведения на орбиты высотой 250–300 километров полезной нагрузки в 150–200 килограммов.
«Микрон» выполнен по модульной схеме в двух- или трехступенчатых вариантах. Габариты ракеты «Микрон»: длина — 7,250 метра, полная ширина — 3,7 метра, ширина без рулей — 2,4 метра, стартовая масса — 7000 килограммов, масса топлива — 5850 килограммов.
После отделения от «МиГ-31» и израсходования топлива первая ступень должна отойти от блока и по команде с носителя опуститься в расчетном месте для повторного использования.
По экономичности эта система превосходит все существующие, и, надо полагать, у нее есть перспектива к развитию.
Суборбитальный корабль «Космополис-XXI»
Еще один проект в рамках конкурса «Икс-Прайс» разрабатывается в Акционерном обществе «Суборбитальная корпорация» при участии Экспериментального машиностроительного завода имени Мясищева.
Запуск ракетного модуля «Космополис-XXI» с пассажирской капсулой осуществляется с самолета-носителя при выполнении динамического маневра «горка» на высотах от 17 до 20 километров. В качестве самолета-носителя используется высотный самолет «М-55» («Геофизика») разработки завода имени Мясищева. Его летные характеристики таковы: максимальная скорость — 2650 км/ч, практический потолок — 22 километра, максимальная дальность — 35004000 километров. Ракетный модуль «Космополис-XXI» выполнен в виде цилиндрического объекта с небольшими складными аэродинамическими поверхностями и состоит из спасаемой трехместной пассажирской капсулы, двигательного блока, отсека оборудования с системами управления, жизнеобеспечения и спасения. Ракетный модуль устанавливается на высотный самолет-носитель «Геофизика» на специальных узлах крепления, снабженных управляемыми механическими замками.
Между самолетом-носителем и ракетным модулем осуществляется электрическая связь при помощи кабеля с быстроразмыкаемым электрическим разъемом. Самолет-носитель оборудуется контрольно-записывающей аппаратурой и системой тестирования работоспособности ракетного модуля.
Пассажирская капсула выполнена в виде оживального тела вращения. Внутри капсулы размещаются три пассажирских кресла, представляющие собой анатомические ложементы, изготавливаемые по индивидуальному заказу на каждого пассажира. Для снижения посадочных перегрузок пассажирские кресла снабжены системой демпфирования.
Пассажирская капсула имеет иллюминаторы, закрываемые изнутри светофильтрами. Система жизнеобеспечения позволяет поддерживать внутри пассажирской капсулы нормальные условия для жизнедеятельности космических пассажиров без применения индивидуальных дыхательных приборов.
Для управления и контроля режимов полета капсула снабжена рычагами управления и панелью приборов. Посадка пассажиров в капсулу и эвакуация из нее осуществляются через герметичный люк.
Порядок полета выглядит следующим образом. Ракетный модуль устанавливается на самолет-носитель и фиксируется механическими замками с электрическим управлением. Система энергопитания и контроля работы бортового оборудования ракетного модуля и самолета-носителя соединяются электрическим кабелем при помощи быстроразмыкающего разъема. Пассажиры-космонавты усаживаются в пассажирской капсуле ракетного модуля. Входной люк герметизируется и проверяется герметичность в пассажирской капсуле. Самолет-носитель с установленным на нем ракетным модулем набирает заданную высоту полета и разгоняется для выполнения маневра «горка». При его выполнении самолет-носитель вместе с ракетным модулем набирает дополнительную высоту до 20 километров и угол наклона траектории достигает 40–60 к горизонту. В этот момент происходит размыкание механических замков и включается ускоритель на ракетном модуле, который обеспечивает отход ракетного модуля от самолета-носителя.
При отходе на безопасное расстояние автоматически включаются ракетные двигатели основной двигательной установки ракетного модуля. Сразу после разделения самолетноситель выполняет резкий маневр ухода со снижением в сторону от траектории ракетного модуля.
Набор высоты ракетного модуля выполняется по оптимальной траектории, постепенно переходя до вертикального положения. После отработки ракетных двигателей происходит расстыковка пассажирской капсулы и двигательного отсека. Пассажирская капсула, получившая импульс, продолжает по инерции движение вверх вплоть до точки остановки (точки наибольшего набора высоты). При снижении по бокам пассажирской капсулы происходит раскрытие небольших аэродинамических поверхностей, снабженных рулями, которые обеспечивают управляемый аэродинамических спуск. Это позволит снизить возникающие перегрузки и выполнить маневр по выбору посадочной площадки. Посадка выполняется по-самолетному на выпускаемые шасси. В качестве альтернативного варианта возможна посадка пассажирской капсулы на парашюте.
Кампания фонда «Икс-Прайс» по организации конкурса на разработку космического корабля, способного выполнять недорогие суборбитальные полеты, является многообещающим предприятием. Привлечение к конкурсу различных групп специалистов позволит на альтернативной основе выбрать рациональные технические идеи, удачные конструктивные решения и с привлечением минимальных финансовых средств решить актуальнейшую задачу. И кто знает, может уже завтра любой из нас сможет купить билет в космос…
Запуск ракетного модуля «Космополис-XXI» с пассажирской капсулой осуществляется с самолета-носителя при выполнении динамического маневра «горка» на высотах от 17 до 20 километров. В качестве самолета-носителя используется высотный самолет «М-55» («Геофизика») разработки завода имени Мясищева. Его летные характеристики таковы: максимальная скорость — 2650 км/ч, практический потолок — 22 километра, максимальная дальность — 35004000 километров. Ракетный модуль «Космополис-XXI» выполнен в виде цилиндрического объекта с небольшими складными аэродинамическими поверхностями и состоит из спасаемой трехместной пассажирской капсулы, двигательного блока, отсека оборудования с системами управления, жизнеобеспечения и спасения. Ракетный модуль устанавливается на высотный самолет-носитель «Геофизика» на специальных узлах крепления, снабженных управляемыми механическими замками.
Между самолетом-носителем и ракетным модулем осуществляется электрическая связь при помощи кабеля с быстроразмыкаемым электрическим разъемом. Самолет-носитель оборудуется контрольно-записывающей аппаратурой и системой тестирования работоспособности ракетного модуля.
Пассажирская капсула выполнена в виде оживального тела вращения. Внутри капсулы размещаются три пассажирских кресла, представляющие собой анатомические ложементы, изготавливаемые по индивидуальному заказу на каждого пассажира. Для снижения посадочных перегрузок пассажирские кресла снабжены системой демпфирования.
Пассажирская капсула имеет иллюминаторы, закрываемые изнутри светофильтрами. Система жизнеобеспечения позволяет поддерживать внутри пассажирской капсулы нормальные условия для жизнедеятельности космических пассажиров без применения индивидуальных дыхательных приборов.
Для управления и контроля режимов полета капсула снабжена рычагами управления и панелью приборов. Посадка пассажиров в капсулу и эвакуация из нее осуществляются через герметичный люк.
Порядок полета выглядит следующим образом. Ракетный модуль устанавливается на самолет-носитель и фиксируется механическими замками с электрическим управлением. Система энергопитания и контроля работы бортового оборудования ракетного модуля и самолета-носителя соединяются электрическим кабелем при помощи быстроразмыкающего разъема. Пассажиры-космонавты усаживаются в пассажирской капсуле ракетного модуля. Входной люк герметизируется и проверяется герметичность в пассажирской капсуле. Самолет-носитель с установленным на нем ракетным модулем набирает заданную высоту полета и разгоняется для выполнения маневра «горка». При его выполнении самолет-носитель вместе с ракетным модулем набирает дополнительную высоту до 20 километров и угол наклона траектории достигает 40–60 к горизонту. В этот момент происходит размыкание механических замков и включается ускоритель на ракетном модуле, который обеспечивает отход ракетного модуля от самолета-носителя.
При отходе на безопасное расстояние автоматически включаются ракетные двигатели основной двигательной установки ракетного модуля. Сразу после разделения самолетноситель выполняет резкий маневр ухода со снижением в сторону от траектории ракетного модуля.
Набор высоты ракетного модуля выполняется по оптимальной траектории, постепенно переходя до вертикального положения. После отработки ракетных двигателей происходит расстыковка пассажирской капсулы и двигательного отсека. Пассажирская капсула, получившая импульс, продолжает по инерции движение вверх вплоть до точки остановки (точки наибольшего набора высоты). При снижении по бокам пассажирской капсулы происходит раскрытие небольших аэродинамических поверхностей, снабженных рулями, которые обеспечивают управляемый аэродинамических спуск. Это позволит снизить возникающие перегрузки и выполнить маневр по выбору посадочной площадки. Посадка выполняется по-самолетному на выпускаемые шасси. В качестве альтернативного варианта возможна посадка пассажирской капсулы на парашюте.
Кампания фонда «Икс-Прайс» по организации конкурса на разработку космического корабля, способного выполнять недорогие суборбитальные полеты, является многообещающим предприятием. Привлечение к конкурсу различных групп специалистов позволит на альтернативной основе выбрать рациональные технические идеи, удачные конструктивные решения и с привлечением минимальных финансовых средств решить актуальнейшую задачу. И кто знает, может уже завтра любой из нас сможет купить билет в космос…
Глава 16 НАСЛЕДНИКИ «ШАТТЛА»
Понятно, что и по ту сторону границы конструкторская мысль не стоит на месте. Периодически появляются проекты и программы, призванные так или иначе заменить в отдаленной перспективе систему «Спейс Шаттл». О некоторых из этих проектов я и расскажу в этой главе.
Программа «RLV» («Venture Star»)
Программа «РЛВ» («RLV» — сокращение от английского «Reusable Launch Vehicle», «Космический корабль многоразового использования») осуществляется в тесной кооперации НАСА с аэро-космической промышленностью США. С помощью технологии «Одной ступенью на орбиту» («Single-Stage-To-Orbit») намечается существенно снизить стоимость вывода полезной нагрузки на орбиту (до 2000 долларов за килограмм) и тем самым увеличить конкурентоспособность космических носителей на мировом рынке ракетно-космических услуг.
Программа была поддержана на самом высоком уровне — в 1996 году ее представил публике сам вице-президент США Эл Гор во время торжественной церемонии в Лаборатории реактивного движения, а администратор НАСА Дэн Голдин тогда же продемонстрировал модель перспективного летательного аппарата.
Итогом программы должно было стать создание к 2004 году корабля многоразового использования «Вентура Стар» («Venture Star») конструкции фирмы «Локхид-Мартин». Согласно проекту он способен выводить на околоземную орбиту полезный груз массой 22,5 тонны.
Габариты космического корабля «Вентура Стар»: длина — 54 метра, размах крыла — 60 метров, высота — 16,8 метра.
Стоимость разработки «Вентура Стар» оценивается в 5 миллиардов долларов.
Одной из основных особенностей проекта является использование линейного ЖРД с внешним расширением.
В то время как сопло обычного ЖРД оптимизировано для определенного режима работы и не может одинаково эффективно работать в широком диапазоне высот и давлений — от старта до выхода на орбиту, линейный двигатель использует атмосферу как часть сопла и поток воздуха сам оптимизирует факел. Линейный ЖРД позволяет осуществлять управление вектором тяги в одной плоскости без отклонения его оси путем создания разности тяги верхней и нижней половин, что позволяет отказаться от его подвижной подвески. К тому же линейный ЖРД на 75 % меньше обычного с диалогичной тягой, что еще более снижает массу двигателя, корабля и топлива, уменьшая стоимость вывода полезной нагрузки.
Эта схема разрабатывается фирмой «Рокетдайн» с середины 60-х годов. «Рокетдайн» предложила такой ЖРД для использования на космическом корабле «Спейс Шаттл», но двигатель был отвергнут, так как технологию признали слишком «незрелой». С тех пор специалисты фирмы выполнили 73 лабораторных и наземных испытательных запуска, во время которых двигатель проработал более чем 4000 секунд.
«Рокетдайн» потратила 500 миллионов долларов для улучшения технологии ЖРД.
Программа была поддержана на самом высоком уровне — в 1996 году ее представил публике сам вице-президент США Эл Гор во время торжественной церемонии в Лаборатории реактивного движения, а администратор НАСА Дэн Голдин тогда же продемонстрировал модель перспективного летательного аппарата.
Итогом программы должно было стать создание к 2004 году корабля многоразового использования «Вентура Стар» («Venture Star») конструкции фирмы «Локхид-Мартин». Согласно проекту он способен выводить на околоземную орбиту полезный груз массой 22,5 тонны.
Габариты космического корабля «Вентура Стар»: длина — 54 метра, размах крыла — 60 метров, высота — 16,8 метра.
Стоимость разработки «Вентура Стар» оценивается в 5 миллиардов долларов.
Одной из основных особенностей проекта является использование линейного ЖРД с внешним расширением.
В то время как сопло обычного ЖРД оптимизировано для определенного режима работы и не может одинаково эффективно работать в широком диапазоне высот и давлений — от старта до выхода на орбиту, линейный двигатель использует атмосферу как часть сопла и поток воздуха сам оптимизирует факел. Линейный ЖРД позволяет осуществлять управление вектором тяги в одной плоскости без отклонения его оси путем создания разности тяги верхней и нижней половин, что позволяет отказаться от его подвижной подвески. К тому же линейный ЖРД на 75 % меньше обычного с диалогичной тягой, что еще более снижает массу двигателя, корабля и топлива, уменьшая стоимость вывода полезной нагрузки.
Эта схема разрабатывается фирмой «Рокетдайн» с середины 60-х годов. «Рокетдайн» предложила такой ЖРД для использования на космическом корабле «Спейс Шаттл», но двигатель был отвергнут, так как технологию признали слишком «незрелой». С тех пор специалисты фирмы выполнили 73 лабораторных и наземных испытательных запуска, во время которых двигатель проработал более чем 4000 секунд.
«Рокетдайн» потратила 500 миллионов долларов для улучшения технологии ЖРД.
Атмосферный аналог «Х-33»
Летательный аппарат создавался в рамках программы «РЛВ» как атмосферный аналог космического корабля «Вентура Стар» и демонстратор заложенных в него технических концепций.
Конструктивно «Х-33» является уменьшенной вдвое моделью «Вентура Стар». Он в девять раз легче, а стоимость разработки в четыре раза меньше.
Габариты «Х-33»: длина — 25,3 метра, размах крыла — 28 метров, высота — 8,2 метра.
Фирма «Локхид-Мартин» получила от НАСА контракт на постройку «Х-33» в июле 1996 года. НАСА планировало потратить на этот проект 941 миллионов долларов, фирма «Локхид-Мартин» собиралась инвестировать в него еще как минимум 220 миллионов.
«Х-33» не планировалось выводить на орбиту. Он должен был провести серию полетов в атмосфере над западной территорией США для проверки работы всех систем. Было намечено 15 испытательных полетов. Стартуя вертикально с авиабазы Эдварде в Калифорнии, «Х-33» должен достигать скорости 15 Махов на высотах до 100 километров.
Строительство Центра испытательных полетов «Х-33» началось в ноябре 1997 года и было завершено в соответствии с предварительными планами через 12 месяцев, без перерасхода средств — на строительство было выделено 32 миллиона долларов.
В 1997 году началась серия испытаний линейного ЖРД в полете со скоростью от 0,8 до 3 Махов на высотах от 6 до 24 километров. На летающей лаборатории НАСА «SR-71 #844» был установлен контейнер «Linear Aerospike SR-71 Experiment» длиной 12,3 метра, который представляет собой модель «Х-33» в масштабе 1:10 с восемью секциями двигателя и измерительным оборудованием общим весом 5,8 тонны. Имеющегося топлива хватает для 2–3 секунд работы двигателя с тягой до 2800 килограммов.
Первый полет космического корабля «Х-33» запланировали на март 1999 года. Потом старт был отодвинут на июль, декабрь, а затем — на середину 2000 года. Первая отсрочка была вызвана недостаточной надежностью крепления друг с другом деталей V-образного сопла линейного ЖРД XRS-2200, которые должны выдерживать высокую температуру.
Последний раз полет был отложен из-за проблем со сборкой топливного водородного бака. В декабре 1998 года во время испытаний при высокой температуре внутренняя стенка одного из двух баков для жидкого водорода потеряла герметичность.
Конструктивно «Х-33» является уменьшенной вдвое моделью «Вентура Стар». Он в девять раз легче, а стоимость разработки в четыре раза меньше.
Габариты «Х-33»: длина — 25,3 метра, размах крыла — 28 метров, высота — 8,2 метра.
Фирма «Локхид-Мартин» получила от НАСА контракт на постройку «Х-33» в июле 1996 года. НАСА планировало потратить на этот проект 941 миллионов долларов, фирма «Локхид-Мартин» собиралась инвестировать в него еще как минимум 220 миллионов.
«Х-33» не планировалось выводить на орбиту. Он должен был провести серию полетов в атмосфере над западной территорией США для проверки работы всех систем. Было намечено 15 испытательных полетов. Стартуя вертикально с авиабазы Эдварде в Калифорнии, «Х-33» должен достигать скорости 15 Махов на высотах до 100 километров.
Строительство Центра испытательных полетов «Х-33» началось в ноябре 1997 года и было завершено в соответствии с предварительными планами через 12 месяцев, без перерасхода средств — на строительство было выделено 32 миллиона долларов.
В 1997 году началась серия испытаний линейного ЖРД в полете со скоростью от 0,8 до 3 Махов на высотах от 6 до 24 километров. На летающей лаборатории НАСА «SR-71 #844» был установлен контейнер «Linear Aerospike SR-71 Experiment» длиной 12,3 метра, который представляет собой модель «Х-33» в масштабе 1:10 с восемью секциями двигателя и измерительным оборудованием общим весом 5,8 тонны. Имеющегося топлива хватает для 2–3 секунд работы двигателя с тягой до 2800 килограммов.
Первый полет космического корабля «Х-33» запланировали на март 1999 года. Потом старт был отодвинут на июль, декабрь, а затем — на середину 2000 года. Первая отсрочка была вызвана недостаточной надежностью крепления друг с другом деталей V-образного сопла линейного ЖРД XRS-2200, которые должны выдерживать высокую температуру.
Последний раз полет был отложен из-за проблем со сборкой топливного водородного бака. В декабре 1998 года во время испытаний при высокой температуре внутренняя стенка одного из двух баков для жидкого водорода потеряла герметичность.
Ракетный самолет Х-34
Ракетный самолет Х-34 создавался в рамках программы «РЛВ» для проверки выполнимости запуска небольших коммерческих и научных полезных грузов на борту «Вентура Стар».
В июне 1996 года компания «Орбитал Саенсес Корпорейшен» («Orbital Sciences Corporation») получила контракт на 60 миллионов долларов на проектирование, создание и испытания Х-34.
Х-34 должен был летать при любых погодных условиях, приземляться в автономном режиме и иметь необходимые средства аварийной эвакуации экипажа. Запуск его предполагалось осуществлять с помощью самолетов L-1011, а после набора необходимой высоты должен был включаться собственный ракетный двигатель Х-34, разгоняющий аппарат до скорости 8 Махов и высоты в 75 километров.
Габариты Х-34: длина — 17,78 метра, размах крыла — 8,45 метра, высота — 3,5 метра.
Согласно предварительному контракту предусматривалось только два испытательных полета но уже тогда было понятно, что, возможно, потребуются и дополнительные испытания.
В конце 1998 года НАСА и «ОСК» договорились о проведении 25 дополнительных испытательных полетов Х-34.
В марте 1999 года закончились полномасштабные испытания двигателя для Х-34 на стенде Космического центра имени Стенниса в Миссисипи. Двигатель «Fastrac», разработанный в космическом центре НАСА имени Маршалла проработал в течение 20 секунд. Тяга составила 267 тонн. Двигатель, использующий керосин и жидкий кислород, оказался очень экономичен. Перед установкой на Х-34 планировалось провести до 85 испытаний двигателя «Fastrac».
Однако 1 марта 2001 года НАСА объявило о прекращении финансирования работ в рамках программ Х-33 и Х-34.
Еще за год до этого многим стало ясно, что НАСА не справляется с проектом, переоценив возможности современных технологий. Так, газета «Вашингтон Пост» сообщала своим читателям, что программа Х-33 увязла в проблемах и «слишком амбициозна». Невысокие характеристики линейного ЖРД, неустойчивость клинообразного летательного аппарата при разных скоростях полета, а также «перебор» по массе конструкции буквально замучили проектантов.
Сильнейшая оппозиция программе со стороны других подрядчиков, ведущих альтернативные разработки, в конце концов вынудила НАСА принять решение: программа «РЛВ» была закрыта в пользу конкурентных проектов.
В июне 1996 года компания «Орбитал Саенсес Корпорейшен» («Orbital Sciences Corporation») получила контракт на 60 миллионов долларов на проектирование, создание и испытания Х-34.
Х-34 должен был летать при любых погодных условиях, приземляться в автономном режиме и иметь необходимые средства аварийной эвакуации экипажа. Запуск его предполагалось осуществлять с помощью самолетов L-1011, а после набора необходимой высоты должен был включаться собственный ракетный двигатель Х-34, разгоняющий аппарат до скорости 8 Махов и высоты в 75 километров.
Габариты Х-34: длина — 17,78 метра, размах крыла — 8,45 метра, высота — 3,5 метра.
Согласно предварительному контракту предусматривалось только два испытательных полета но уже тогда было понятно, что, возможно, потребуются и дополнительные испытания.
В конце 1998 года НАСА и «ОСК» договорились о проведении 25 дополнительных испытательных полетов Х-34.
В марте 1999 года закончились полномасштабные испытания двигателя для Х-34 на стенде Космического центра имени Стенниса в Миссисипи. Двигатель «Fastrac», разработанный в космическом центре НАСА имени Маршалла проработал в течение 20 секунд. Тяга составила 267 тонн. Двигатель, использующий керосин и жидкий кислород, оказался очень экономичен. Перед установкой на Х-34 планировалось провести до 85 испытаний двигателя «Fastrac».
Однако 1 марта 2001 года НАСА объявило о прекращении финансирования работ в рамках программ Х-33 и Х-34.
Еще за год до этого многим стало ясно, что НАСА не справляется с проектом, переоценив возможности современных технологий. Так, газета «Вашингтон Пост» сообщала своим читателям, что программа Х-33 увязла в проблемах и «слишком амбициозна». Невысокие характеристики линейного ЖРД, неустойчивость клинообразного летательного аппарата при разных скоростях полета, а также «перебор» по массе конструкции буквально замучили проектантов.
Сильнейшая оппозиция программе со стороны других подрядчиков, ведущих альтернативные разработки, в конце концов вынудила НАСА принять решение: программа «РЛВ» была закрыта в пользу конкурентных проектов.
Космоплан Х-37
В 1999 году между авиакомпанией «Боинг» и НАСА было подписано соглашение о строительстве и тестировании небольшого космоплана Х-37, предназначенного для испытания технологий, которые предполагается использовать в космических кораблях многоразового использования нового поколения.
Воздушно-космический корабль Х-37, ранее известный под названием «Future-X Pathfinder», проведет серию испытательных полетов в атмосфере и в космосе для проверки более сорока технических новинок в конструкции корпуса аппарата, в реактивном двигателе, системе теплозащиты двигателя, составе топлива и других системах. Предполагается, что новый корабль будет более безопасным и надежным, чем «Спейс Шаттл». При этом планируется снизить стоимость вывода в космос одного килограмма полезной нагрузки с 25 тысяч долларов до 2,5 тысячи.
Х-37 представляет собой небольшой космоплан длиной 8,3 метра, с размахом крыла 4,5 метра.
На этапе воздушных испытаний космоплан будет подниматься в воздух на самолете К-52. На этапе орбитальных полетов его выведет в космос «Спейс Шаттл» или баллистическая ракета. Предполагается, что космоплан проведет на орбите около трех недель.
В мае 2000 года с завода корпорации «Боинг» на полигон Летно-исследовательского центра НАСА имени Драйдена был доставлен масштабный макет экспериментального космоплана Х-37.
Размеры макета, который получил название Х-40А, составляют 85 % от размеров Х-37. Макету предстоит серия наземных и воздушных испытаний, в том числе десантирование с вертолета для проверки систем навигации и управления, которые будут использоваться в Х-37.
Воздушно-космический корабль Х-37, ранее известный под названием «Future-X Pathfinder», проведет серию испытательных полетов в атмосфере и в космосе для проверки более сорока технических новинок в конструкции корпуса аппарата, в реактивном двигателе, системе теплозащиты двигателя, составе топлива и других системах. Предполагается, что новый корабль будет более безопасным и надежным, чем «Спейс Шаттл». При этом планируется снизить стоимость вывода в космос одного килограмма полезной нагрузки с 25 тысяч долларов до 2,5 тысячи.
Х-37 представляет собой небольшой космоплан длиной 8,3 метра, с размахом крыла 4,5 метра.
На этапе воздушных испытаний космоплан будет подниматься в воздух на самолете К-52. На этапе орбитальных полетов его выведет в космос «Спейс Шаттл» или баллистическая ракета. Предполагается, что космоплан проведет на орбите около трех недель.
В мае 2000 года с завода корпорации «Боинг» на полигон Летно-исследовательского центра НАСА имени Драйдена был доставлен масштабный макет экспериментального космоплана Х-37.
Размеры макета, который получил название Х-40А, составляют 85 % от размеров Х-37. Макету предстоит серия наземных и воздушных испытаний, в том числе десантирование с вертолета для проверки систем навигации и управления, которые будут использоваться в Х-37.
Космоплан Х-38
Космоплан Х-38, известный также под обозначением Х-35 и X–CRV, представляет собой прототип спасательной «шлюпки» для экипажа Международной космической станции (МКС). Он может быть использован и в качестве транспортного корабля, выводимого в космос ракетойносителем «Ариан-5» («Ariane 5»).
Разработка космической спасательной «шлюпки» началась еще в 70-х годах. Современный ее вариант основывается на конструкции челнока Х-24А (его мы обсуждали в главе 8). Главной «изюминкой» нового проекта является использование параплана в качестве тормозящего и посадочного средства. Параплан позволяет осуществить управление посадкой с возможностью бокового маневра на дальность до 1300 километров.
Первые испытания параплана состоялись в 1996 году, а первые полеты Х-38 на подвеске самолета В-52 начались в феврале 1997 года.
Спасательный космоплан Х-38 не имеет собственных двигателей и представляет собой летательный аппарат с несущим корпусом. Возвращение на Землю будет проходить по той же схеме, как и возвращение «Спейс Шаттла». И только на завершающем этапе будет выпускаться параплан. На Х-38 не будет ручного управления — процедура входа в атмосферу и спуск предполагается полностью автоматизировать.
Габариты Х-38: длина — 8,7 метра, максимальный диаметр — 4,4 метра, полная масса — 8163 килограмма. Количество спасаемых астронавтов — 6 человек. Система жизнеобеспечения рассчитана на четыре дня. Продолжительность эксплуатации в качестве модуля МКС — 4000 дней.
Испытания демонстрационной модели космоплана Х-38 проводились в Летно-исследовательском центре НАСА имени Драйдена, расположенном на территории базы ВВС Эдвардс (штат Калифорния).
В марте 1998 года первую модель постигла неудача: во время самостоятельного полета парашют-крыло был поврежден и Х-38 разбился. После этого было принято решение об укреплении его конструкции. Уже в феврале 1999 года вторая модель, получившая условное обозначение V-132, была готова к испытаниям. От предшественницы новая модель отличается еще и тем, что на ней установлена активная система управления полетом, которая позволит Х-38 выполнять маневры во время спуска.
Первый самостоятельный полет второй модели состоялся 6 февраля 1999 года. Х-38 отделился от самолета-носителя В-52 на высоте 6700 метров. Несколько минут он находился в свободном полете, после чего над ним раскрылся параплан, и через 12 минут Х-38 приземлился.
Борьба за контракт на производство Х-38 развернется, видимо, между компаниями «Боинг» и «Локхид-Мартин».
Полностью проверенный и готовый к использованию спасательный аппарат предполагается разместить на МКС в 2003 или 2004 году. Он будет пристыковыван к ее внешней поверхности и использован только для экстренной эвакуации экипажа, когда не будет времени дожидаться прилета «Спейс Шаттла». Пока же роль «спасательной шлюпки» на Международной космической станции исполняет российский космический корабль «Союз».
Разработка космической спасательной «шлюпки» началась еще в 70-х годах. Современный ее вариант основывается на конструкции челнока Х-24А (его мы обсуждали в главе 8). Главной «изюминкой» нового проекта является использование параплана в качестве тормозящего и посадочного средства. Параплан позволяет осуществить управление посадкой с возможностью бокового маневра на дальность до 1300 километров.
Первые испытания параплана состоялись в 1996 году, а первые полеты Х-38 на подвеске самолета В-52 начались в феврале 1997 года.
Спасательный космоплан Х-38 не имеет собственных двигателей и представляет собой летательный аппарат с несущим корпусом. Возвращение на Землю будет проходить по той же схеме, как и возвращение «Спейс Шаттла». И только на завершающем этапе будет выпускаться параплан. На Х-38 не будет ручного управления — процедура входа в атмосферу и спуск предполагается полностью автоматизировать.
Габариты Х-38: длина — 8,7 метра, максимальный диаметр — 4,4 метра, полная масса — 8163 килограмма. Количество спасаемых астронавтов — 6 человек. Система жизнеобеспечения рассчитана на четыре дня. Продолжительность эксплуатации в качестве модуля МКС — 4000 дней.
Испытания демонстрационной модели космоплана Х-38 проводились в Летно-исследовательском центре НАСА имени Драйдена, расположенном на территории базы ВВС Эдвардс (штат Калифорния).
В марте 1998 года первую модель постигла неудача: во время самостоятельного полета парашют-крыло был поврежден и Х-38 разбился. После этого было принято решение об укреплении его конструкции. Уже в феврале 1999 года вторая модель, получившая условное обозначение V-132, была готова к испытаниям. От предшественницы новая модель отличается еще и тем, что на ней установлена активная система управления полетом, которая позволит Х-38 выполнять маневры во время спуска.
Первый самостоятельный полет второй модели состоялся 6 февраля 1999 года. Х-38 отделился от самолета-носителя В-52 на высоте 6700 метров. Несколько минут он находился в свободном полете, после чего над ним раскрылся параплан, и через 12 минут Х-38 приземлился.
Борьба за контракт на производство Х-38 развернется, видимо, между компаниями «Боинг» и «Локхид-Мартин».
Полностью проверенный и готовый к использованию спасательный аппарат предполагается разместить на МКС в 2003 или 2004 году. Он будет пристыковыван к ее внешней поверхности и использован только для экстренной эвакуации экипажа, когда не будет времени дожидаться прилета «Спейс Шаттла». Пока же роль «спасательной шлюпки» на Международной космической станции исполняет российский космический корабль «Союз».
Французская космонавтика
Тема аэро-космических систем многоразового использования интересует не только НАСА и министерство обороны США — конструкторы других стран мира предлагают не менее интересные проекты перспективных космических кораблей, которые могли бы заменить «Спейс Шаттл».
Среди ранних разработок в этой области можно отметить, например, проект французской фирмы «Шекма» («SHECMA»). В конце 60-х годов эта фирма разрабатывала двухступенчатый транспортный космический корабль по схеме «воздушный старт».
Тяжелый самолет-носитель (первая ступень) имел силовую установку, включающую четыре ТРД и четыре турбопрямоточных реактивных двигателя на керосине. Было предусмотрено дополнительное впрыскивание криогенных компонентов.
Силовая установка орбитального самолета (вторая ступень) состояла из шесть двигателей, работающих на жидких кислороде и водороде. Четыре силовых двигателя имели тягу по 35 тонн, два двигателя управления — по 700 килограммов.
Планировалось, что разделение ступеней будет происходить при скорости полета 7 Махов на высоте 35 километров.
После этого самолет-носитель возвращается к месту старта, а орбитальная ступень по траектории, близкой к баллистической, выводится на рабочую орбиту.
В 1976 году Французский Национальный Центр космических исследований (CN ES) разработал свой первый проект создания пилотируемой транспортной системы, получивший название «Гермес» («Hermes»). Промышленная разработка осуществлялась параллельно фирмами «Аэроспасьяль» и «Дасо-Авиасьон».
На конференции Европейского Космического агентства, проходившей в Риме в 1985 году, Франция проинформировала партнеров о своем намерении начать осуществление этого проекта. Два года спустя собравшиеся в Гааге представители агентства согласились сделать проект общеевропейским.
Многоразовый космический корабль «Гермес» представляет собой воздушно-космический самолет с низкорасположенным крылом большой стреловидности в плане, выполненный по аэродинамической схеме «бесхвостка».
Как и у других известных воздушно-космических самолетов, крыло имеет тупую лобовую кромку с большим радиусом закругления и оснащено односекционными элевонами. Законцовки крыла плавно переходят в концевые шайбы, являющиеся по сути разнесенным двухкилевым оперением, оснащенным рулями направления. В задней части фюзеляжа установлен ставший уже традиционным для таких аппаратов балансировочный щиток.
Теплозащита использует апробированные теплоизоляционные материалы нескольких типов, расположенные на корпусе в соответствии с максимальными рабочими температурами поверхности. В зонах наибольшего нагрева (более 1400 °C) предполагалось использование углеродных композиционных материалов на основе углеродной матрицы, в других местах — теплозащитные плитки на основе карбида кремния и гибкие теплозащитные покрытия.
Среди ранних разработок в этой области можно отметить, например, проект французской фирмы «Шекма» («SHECMA»). В конце 60-х годов эта фирма разрабатывала двухступенчатый транспортный космический корабль по схеме «воздушный старт».
Тяжелый самолет-носитель (первая ступень) имел силовую установку, включающую четыре ТРД и четыре турбопрямоточных реактивных двигателя на керосине. Было предусмотрено дополнительное впрыскивание криогенных компонентов.
Силовая установка орбитального самолета (вторая ступень) состояла из шесть двигателей, работающих на жидких кислороде и водороде. Четыре силовых двигателя имели тягу по 35 тонн, два двигателя управления — по 700 килограммов.
Планировалось, что разделение ступеней будет происходить при скорости полета 7 Махов на высоте 35 километров.
После этого самолет-носитель возвращается к месту старта, а орбитальная ступень по траектории, близкой к баллистической, выводится на рабочую орбиту.
В 1976 году Французский Национальный Центр космических исследований (CN ES) разработал свой первый проект создания пилотируемой транспортной системы, получивший название «Гермес» («Hermes»). Промышленная разработка осуществлялась параллельно фирмами «Аэроспасьяль» и «Дасо-Авиасьон».
На конференции Европейского Космического агентства, проходившей в Риме в 1985 году, Франция проинформировала партнеров о своем намерении начать осуществление этого проекта. Два года спустя собравшиеся в Гааге представители агентства согласились сделать проект общеевропейским.
Многоразовый космический корабль «Гермес» представляет собой воздушно-космический самолет с низкорасположенным крылом большой стреловидности в плане, выполненный по аэродинамической схеме «бесхвостка».
Как и у других известных воздушно-космических самолетов, крыло имеет тупую лобовую кромку с большим радиусом закругления и оснащено односекционными элевонами. Законцовки крыла плавно переходят в концевые шайбы, являющиеся по сути разнесенным двухкилевым оперением, оснащенным рулями направления. В задней части фюзеляжа установлен ставший уже традиционным для таких аппаратов балансировочный щиток.
Теплозащита использует апробированные теплоизоляционные материалы нескольких типов, расположенные на корпусе в соответствии с максимальными рабочими температурами поверхности. В зонах наибольшего нагрева (более 1400 °C) предполагалось использование углеродных композиционных материалов на основе углеродной матрицы, в других местах — теплозащитные плитки на основе карбида кремния и гибкие теплозащитные покрытия.