В далеких 70-х годах инженеры мечтали создать космические корабли
будущего, которые в состоянии были бы перевозить грузы и людей на
орбиту, а затем благополучно возвращаться на Землю и заново быть в
строю. Отчасти это им удалось.
В 90-х годах аэрокосмическое агентство NASA вело разработку
космического корабля, который функционировал бы как самолет. Агентство
преследовало цели создать космический аппарат многократного
использования, который был бы эффективным и надежным, а также был
выгоден с экономической точки зрения – в отличие от шаттлов.
Почему дорого запускать шаттлы?
В состав данного устройства входят 4 компонента, только один из
которых был многоразовым, а именно крылатый орбитер. Внешний огромный
бак с топливом отсоединялся от конструкции, а когда горючее было
полностью израсходовано, а это происходило после 8 минут полета, он
попросту сгорал в атмосфере. Расположенные по бокам две ракеты-носителя
также отсоединялись спустя 2 минуты полета. После они приземлялись в
океане и шли на дальнейшее восстановление. Чуть позже ракеты после
разборки заполняли уже твердым топливом. Но все эти процедуры были очень
затратными, так как требовали специального оборудования, поэтому было
легче купить одноразовые ракетоносители для запуска шаттла.
Все эти факторы подняли стоимость запуска шаттла до огромных цифр, а
именно до 400 миллионов долларов, сделав его невероятно дорогим
транспортным средством. Стоит отметить, что это сумма всего лишь одного
полета, не считая лабораторий и спутников на борту. За 40 лет
существования космической эры ракеты разового применения в отличие от
шаттла остаются дешевыми.
Но сама по себе идея одноразового применения казалась более
расточительной, потому что сравнима с выбрасыванием автомобиля после
каждой поездки. Теоретически создать многофункциональный летательный
аппарат можно было уже давно. Но из-за того, что производить материалы,
которые комплектуют различные конструкции, дорого, поэтому использовать
их непрактично.
Технологии сегодняшнего дня на пороге создания многоразовой ракеты
В последние годы некоторые факторы изменились, сделав идею создания
одноступенчатой многоразовой ракеты более реалистичной. С момента
создания шаттла ключевые технологии существенно улучшились. Бурное
развитие композитных материалов, керамики и мощных сплавов позволили
разработать теплозащитные экраны и легковесные топливные баки. Кроме
того, двигатели стали надежнее и легче. Плюс к этому проблемные и
тяжелые гидравлические системы заменили на электромеханические системы
контроля полета. А современные компьютеры и системы навигации улучшили
техническое обслуживание и навигацию.
Технологии данного типа уже используются при строительстве лайнера
Boeing-777 и бомбардировщика F-22. Все эти исследования получили свои
ростки в 80-е годы, когда шла разработка аэрокосмического самолета,
который мог бы выходить на орбиту.
Исследования
В 90-е годы инженеры, поддерживающие использование многоразовых
ракет, смогли убедить DARPA в проведении исследовательских работ, чтобы
убедиться, что одноступенчатые ракеты более практичны и дешевы в
использовании. Первыми такой транспорт под названием Delta Clipper
Experimental разработали и построили в McDonnell Douglas Corporation.
После того, как аппарат был готов, команда была готова продемонстрировать общественности, что DC-X готов к полету.
Соединение с частным сектором
Для снижения стоимости космического полета нужно не так много
операций. По мнению большинства экспертов, снижение затрат поможет
привлечь новых клиентов, среди которых будут и космические туристы.
Другая часть исследователей считает, что затраты возможно уменьшить в
том случае, когда в кресло пилотов правительство пустит частных
предпринимателей.
С такой точкой зрения NASA полностью соглашается. В 90-е годы
аэрокосмическое агентство объявило, что хочет оказывать содействие
частному сектору в развитии экспериментального космического корабля
X-33. Суть данного эксперимента была в том, чтобы показать, что
космические путешествия могут быть вполне экономически эффективными.
Кроме того, была поставлена цель снизить затраты на полезный груз на 90
процентов – примерно до 3 тысяч долларов за килограмм. По прогнозам
NASA, достигнув этой цели, они смогли бы получать многоразовые
ракетоносители за счет частного сегмента, который будет создавать и
поддерживать этот парк.
Но МРН не являлись основной целью, а служили лишь заменой шаттлов.
Необходимости в замене шаттлов не было, так как они могли служить
порядка 15 лет, а при дополнительных улучшениях и до 2030 года. Главной
целью многоразовых ракетоносителей было снижение расходов на запуск.
Тендер NASA выигрывает Lockheed Martin
Три крупные аэрокосмические компании были заинтересованы в развитии
X-33. Крупные версии DC-X, DC-XA или Clipper Graham предлагала компания
McDonnel Douglas. Улучшенное транспортное средство на базе челнока
шаттла предложила корпорация Rockwell International. Но в июле 1996 года
аэрокосмическое агентство приняло решение работать с компанией Lockheed
Martin Corporation, исходя из того, что по плану компании
предполагалось применение большого количества технологических инноваций.
Кроме того, фирма обещала много интересных деталей в развитии
многоразовых ракетоносителей.
Суть плана Lockheed Martin заключалась в оборудовании ракетоносителя
многоразового использования клиновоздушным ракетным движком. Обычно для
этого применялся стандартный кластер конусообразных ракетных сопел, а в
данной конструкции использовались несколько сопел, которые были
расположены вдоль краев прямоугольных клиньев. В этом случае дроссели на
каждом из 7 двигателей самостоятельно регулировались бы автоматической
системой управления. В данный план входила также конструкция «несущего
корпуса», в котором транспортное средство выглядело бы как корпус с
маленькими крыльями. А огромная площадь X-33 задействовала бы тепловые
экраны нового типа и эффективно распределяла тепло при повторном входе в
атмосферу.
Технические характеристики X-33 следующие: длина 20,4 метра, ширина
20,7 метра, скорость составляет 17 000 километров в час. Стоит отметить,
что такая скорость недостаточна для выхода на орбиту. Запуск устройства
планировался на март 1999 года.
Аппарат по имени VentureStar
Свой следующий концепт Lockheed Martin назвала VentureStar, который
должен был выйти после X-33. В целом данное устройство было похоже на
предыдущий аппарат, но при этом было больше раза в два. Старт объекта
планировался на 2004 год.
Данный корабль был полностью автоматизированным и не включал в себя
экипаж. Бортовая компьютерная система сама бы задавала направление для
каждой миссии. А система автоматического контроля регулировала бы все,
начиная от двигателя и заканчивая направлением пути полета. В этом
случае люди на корабле были бы обычными пассажирами. А капсула с
системой жизнеобеспечения располагалась бы в грузовом отсеке корабля.
К сожалению, данный проект был закрыт в 2001 году из-за отсутствия
финансирования и появления серьезных технических проблем. Надежда теперь
на SpaceX Элона Маска, который понимает всю важность создания
многоразового ракетоносителя, которым и занимается SpaceX.
Разработка ракетоносителей частными компаниями должна была снизить
нагрузку по доставке астронавтов на международную космическую станцию.
По сути все так и получилось: аэрокосмическое агентство заключило
контракты с такими компаниями, как Boeing, Lockheed Martin и SpaceX.
Космический шаттл, который впервые был запущен в 1981 году, несмотря
на многие ограничения, был весьма полезным средством. С помощью экипажа
шаттла были запущены военные и коммерческие спутники, ремонтировалось
вышедшее из строя космическое оборудование, велись научные исследования.
С помощью многоразового ракетоносителя в будущем будет легче
осуществлять выход людей в космос. Транспорт такого вида станет отличным
способом расширения рубежей познания.
