Самолеты в космосе

Орбитальный самолёт

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 11 января 2014 года.
Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование. Добавьте , в противном случае она может быть выставлена на удаление.
Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. (11 января 2014)

Орбитальный самолёт (ОС), воздушно-космический самолёт (ВКС), воздушно-космический летательный аппарат — крылатый летательный аппарат самолётной схемы, выходящий или выводимый на орбиту искусственного спутника Земли посредством вертикального или горизонтального старта и возвращающийся с неё после выполнения целевых задач, совершая горизонтальную посадку на аэродром, активно используя при снижении подъёмную силу планёра. Сочетает в себе свойства как самолёта, так и космического корабля.

ОС (ВКС) является авиакосмической (аэрокосмической) системой (АКС) либо её частью. В зависимости от способа выхода на орбиту ОС (ВКС) подразделяются на космопланы и космолёты.

Космопланы и космолёты необязательно являются орбитальными — они могут быть также суборбитальными, предназначенными лишь для превышения границы космоса в 100 км.

Космопланы

Космоплан — ОС (ВКС) как вторая ступень авиакосмической системы (АКС), выводимый на орбиту не только за счёт собственных двигателей, но и с помощью ракеты-носителя (РН), а также ракетных ступеней-ускорителей, либо крылатой 1-й ступенью АКС при вертикальном старте или самолётом-разгонщиком либо крылатой 1-й ступенью АКС при горизонтальном старте. В системах с горизонтальным стартом для запуска космопланов используется технология воздушный старт.

Фактически первым в истории из реализованных космопланов, совершавших суборбитальные пилотируемые космические полёты и на 20 лет единственной АКС, был гиперзвуковой самолёт-ракетоплан North American X-15 США 1960-х годов. В США 13 его полётов выше 80 км, а в мире (ФАИ) — 2 из них, в которых была превышена граница космоса в 100 км, признаны суборбитальными пилотируемыми космическими полётами, а их участники — астронавтами.

В 1960-х и позже годах в США и СССР существовали, но не были реализованы проекты орбитальных самолётов-космопланов. Проекты X-20 Dyna Soar в США и Лапоток, ЛКС в СССР предусматривали вертикальный запуск космопланов на обычных РН. В нереализованном проекте АКС СССР Спираль ОС-космоплан совершал горизонтальный старт с помощью крылатой первой ступени (гиперзвукового самолёта-разгонщика).

В США в 1980-х—2000-х гг. была совершена обширная программа из более 100 полётов первого в истории МТКК Спейс Шаттл с орбитальным самолётом-космопланом. Аналогичный, но запускаемый на РН, космоплан СССР Буран совершил только один полёт на орбиту. Ему предшествовали испытательные суборбитальные и орбитальные полёты прототипов космопланов БОР-4 и БОР-5, также запускаемых на РН.

В 1990-х и 2000-х годах существовали, но были отменены до стадии практической реализации проекты ряда многоразовых транспортных АКС с космопланами: в России — запускаемый с обычного самолёта ракетоплан-космоплан МАКС, во Франции и Евросоюзе — запускаемый на РН космоплан Гермес, в Японии — запускаемый на РН космоплан HOPE (полёт на орбиту совершил его прототип HIMES) и двухступенчатый ASSTS с горизонтальным стартом и посадкой, в Германии — двухступенчатый Зенгер-2 с горизонтальным стартом и посадкой, в Индии — запускаемый на РН космоплан Hyperplane и др.

В начале XXI века в России существовал, но был отменён проект частично-многоразового крылатого космического корабля Клипер, запускаемого на обычной РН.

В США продолжается с полётами на орбиту проект Boeing X-37 экспериментального космоплана, запускаемого на РН. Разрабатываются проекты: в Индии — запускаемый на РН космоплан-прототип одноступенчатой АКС-космолёта RLV/AVATAR, в Китае — запускаемый на РН космоплан и его прототип «Шэньлун» и двухступенчатый МТКК с горизонтальным стартом и посадкой, на Украине — двуступенчатая АКС вертикального старта «Сура» и др.

В начале XXI века начал развиваться частный космический туризм, в числе которого возникло и развивается несколько проектов частных суборбитальных пилотируемых космических кораблей многоразового использования — космопланов. В 2004 году были совершены полёты первого из таких аппаратов испытательного SpaceShipOne компании «Virgin Galactic». Развитием программы стал SpaceShipTwo для штатных полётов. Следующими предполагаются не доходящие до космоса суборбитальные XCOR, LYNX и другие частные аппараты-космопланы.

Космолёты

Космолёт — одноступенчатая АКС, выходящая на орбиту за счёт собственных двигателей при вертикальном или горизонтальном старте.

Ввиду необходимости при создании космолётов на порядок более сложных двигательных и конструкционных технологий ни один из проектов космолётов к настоящему времени реализован не был.

Одним из первых детальных проектов АКС и космолётов был нереализованный проект Зенгера по созданию частично-орбитального боевого космолёта-бомбардировщика «Зильберфогель» в Нацистской Германии.

В 1990-х и 2000-х годах существовали, но были отменены до практической реализации проекты ряда многоразовых транспортных АКС-космолётов: в России — РАКС, в США — VentureStar с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой и NASP (Rockwell X-30) с горизонтальным стартом и посадкой, в Великобритании — HOTOL с горизонтальным стартом и посадкой, в Индии — RLV/AVATAR с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой и др.

В настоящее время британской компанией Reaction Engines ведется разработка многоразовой одноступенчатой АКС-космолёта Skylon. Примечательным является то, что Скайлон будет способен подниматься в воздух как обычный самолёт и, достигнув скорости в 5,5 М и высоты в 26 километров, переходить на питание кислородом из собственных баков, чтобы выйти на орбиту. Садиться он будет тоже как самолёт. Таким образом, британский космолёт не только должен выходить в космос без применения разгонных ступеней, внешних ускорителей или сбрасываемых топливных баков, но и осуществлять весь этот полёт, используя одни и те же многорежимные двигатели (в количестве двух штук) на всех этапах, начиная с рулёжки по аэродрому и заканчивая орбитальным участком. Предварительная экспертиза этого проекта признала, что технических и конструктивных ошибок в нём нет. По оценкам, Скайлон снизит стоимость выведения грузов в 15-50 раз. В 2013 году правительство Великобритании объявило о выделении на разработку двигателя будущего космолёта 60 млн фунтов стерлингов.

Для отработки возможностей создания двух- и одно- ступенчатых многоразовых транспортных АКС (космопланов и космолётов) следующих поколений создаются беспилотные гиперзвуковые летательные аппараты, которые сами по себе могут быть космопланами и космолётами или нет. Существовали доведённые до разных начальных степеней реализации проекты беспилотных гиперзвуковых летательных аппаратов в США Boeing X-43, в России «Холод» и «Игла», в Германии SHEFEX (прототип космоплана/космолёта), в Австралии AUSROCK и др.

По данным South China Morning Post (за 8 июня), Китай добился существенных успехов в разработке воздушно-космического самолёта. Предполагается, что он будет взлетать горизонтально, и может использоваться как для доставки грузов на орбитальную станцию, так и в военных целях. Финансирование проекта проводится НОАК.

Перспективный одноступенчатый космический самолет России

Исследования тенденций развития и возможностей создания отечественных многоразовых средств выведения проводятся в соответствии с Государственной космической программой в рамках научно-исследовательской и экспериментальной работы «Орел», выполняемой по заказу Российского космического агенства. С 1993 по 1996 работы по теме «Орел» велись в ЦНИИ машиностроения, ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, Исследовательском центре им. М.В.Келдыша, ЦИАМ им. П.И. Баранова и др. Проведенные в ЦНИИМаш параметрические расчеты и сравнительный анализ полностью многоразовых одно- и двухступенчатого носителей с различными двигателями показали, что при снижении сухой массы ЛА примерно на 30% по сравнению со «Спейс шаттлом» или системой «Энергия-Буран» одноступенчатый носитель грузоподъемностью 10-20 тонн должен иметь преимущества перед двухступенчатыми той же массы как по затратам на разработку, так и по удельной стоимости выведения.

Среди выдвинутых проектов одноступенчатых воздушно-космических самолетов были Ту-2000, МиГ-2000 и модификации крылатого аппарата «Нева».

МиГ-2000 — беспилотный ОВКС со взлетным весом 300 тонн, который должен был выводить полезную нагрузку до 9 тонн на орбиту 200 км с наклонением 51°. После разгона ускорителем до М=0,8, ПВРД с дозвуковым горением обеспечивал дальнейший разгон до М=5. В качестве ракетного топлива должен был использоваться переохлажденный водород и жидкий кислород. При возращении был возможен боковой маневр до 3000 км.

Предпочтение было отдано проекту Ту-2000.

В России создали перспективный двигатель для воздушно-космического самолета

Двигатель для перспективного воздушно-космического самолета, который будет применяться как в Вооруженных силах РФ, так и в гражданской сфере, создали в серпуховском филиале Военной академии РВСН имени Петра Великого.

Комбинированный воздушно-ракетный двигатель с прямоточной камерой пульсирующего горения, форкамерой и системой воздушного запуска создан для обеспечения возможности работы двигательной установки как в атмосфере, так и в космическом пространстве. Перспективный самолет с таким двигателем может с большей выгодой доставлять грузы на орбитальные станции, отметил собеседник агентства.

— Решена задача создания комбинированной силовой установки летательного аппарата для перевода двигателя с воздушного режима работы при полете в атмосфере на ракетный — в космическом пространстве. Двигатель включает силовую установку, работающую на двух контурах — воздушном и ракетном, — пояснил представитель академии в ходе выставки «День инноваций Минобороны РФ — 2015».

Принцип работы, по его словам, таков:

— Самолет патрулирует воздушное пространство, взлетает с обычного аэродрома, дальше получает команду на отработку в космосе, например перехват боевых блоков, уничтожение целей, выходит в космическое пространство, там отрабатывает и возвращается в атмосферу.

Представитель академии отметил, что самого воздушно-космического самолета пока еще нет, сначала для него создают двигатель, а потом запустят в работу саму машину:

— Проект этой модели был разослан в ведущие российские организации, были получены отзывы и замечания. Два завода уже берутся сделать опытный образец в натуральную величину.

НПО «Молния» ведет сейчас разработку НИРа по гиперзвуковому воздушно-космическому самолету, но у них нет двигательной установки, мы пытаемся с ними начать проводить научную работу вместе».

По его словам, размерность двигателя будет зависеть от стартовой массы самолета и полезной нагрузки, которую он понесет.

Представленная на «Дне инноваций» модель — действующая, она прошла огневые испытания — работоспособность агрегата доказана.

В силовой установке на воздушном режиме использовалось керосиновое топливо, а для космоса — метан и газообразный кислород. Задач делать двигатель с экологически чистым топливом пока не стоит, так как будущий летательный аппарат возвращаемый, многоразовый и не будет иметь проблем с отработанными ступенями, как у обычных космических ракет.

По предварительным оценкам академии, стоимость созданного двигателя — 90 миллионов рублей, тогда как жидкостные ракетные двигатели на ракету с одной ступенью стоят порядка 120–140 миллионов. Таким образом, установка выходит гораздо выгоднее как по собственной стоимости, так и с учетом многоразового ее использования.

Одноступенчатый воздушно-космический самолет «Нева»

На базе концепции «Аякс» сотрудниками Научно-исследовательского предприятия гиперзвуковых систем разработано целое семейство гиперзвуковых летательных аппаратов «Нева», предназначенных для транспортировки полезных грузов на дальние расстояния или на орбиту.

Среди них — многоцелевой гиперзвуковой самолет «Нева» для метеорологических и астрофизических исследований, геологической разведки, экологического контроля и даже для генерации озона; легкий административный аппарата «Нева»; гиперзвуковые самолеты «Нева-М1», «Нева-М6», «НеваМ7» для транспортных операций; гиперзвуковой гражданский самолет «Нева-7А» для перевозки 77 пассажиров и 4 членов экипажа со скоростью 15000 км/час.

Характеристики многоцелевого гиперзвукового самолета «Нева»: взлетная масса — 200 тонн, масса полезной нагрузки — 10 тонн, максимальная скорость — 4000 м/с, максимальная высота — 36 километров, дальность — 10 000 километров.

Характеристики гиперзвукового транспортного самолета «Нева-М1»: взлетная масса — 390 тонн, масса полезной нагрузки — 10 тонн, максимальная скорость — 4600 м/с, максимальная высота — 36 километров, дальность — 12 000 километров.

Особый интерес для нас представляет воздушно-космический самолет «Нева». Его характеристики таковы: взлетная масса — 364 тонны, масса полезной нагрузки, выводимой на орбиту , — 3 тонны, масса подвесных топливных баков — 37 тонн, максимальная скорость полета на высоте 100 километров — 7500 м/с.

Вполне естественно, что концепция «Аякс» имеет не только сторонников, но и противников. Многим отечественным специалистам представляется достаточно спорной рациональность и эффективность технического исполнения вышеперечисленных нововведений. До настоящего времени ни одно из них не получило признания. Финансовая поддержка проекта со стороны государства также отсутствует.

В результате создание гиперзвуковых летательных аппаратов типа «Нева» в обозримом будущем представляется маловероятным.

Россия хочет создать космический самолёт

Россия хочет построить воздушно-космический самолет. Уже на выставке «День инноваций Минобороны РФ – 2015» была представлена действующая модель двигателя для перспективного воздушно-космического самолета. Двигатель разработан в Серпуховском филиале Военной академии Ракетных войск стратегического назначения.

Особенностью новой двигательной установки является ее способность работать и в космосе, и в атмосфере. Воздушно-космический самолет, снабженный подобным комбинированным воздушно-ракетным двигателем с прямоточной камерой пульсирующего действия, форсажной камерой и системой воздушного запуска, может неоднократно выходить в космическое пространство, а взлетать с обычного аэродрома.

При создании двигателя для воздушно-космического самолета была решена основная задача по переключению установки с воздушного режима на ракетный . В воздушном режиме двигатель использует в качестве горючего керосин, а в ракетном режиме – смесь метана с кислородом.

Стоимость двигателя по предварительным оценкам специалистов составит около 90 миллионов рублей. К примеру, стоимость ЖРД для одноступенчатых ракет одноразового использования составляет 120-140 миллионов рублей. Поэтому разработка воздушно-космического самолета намного выгоднее не только из-за возможности многоразового использования, но и с учетом стоимости двигательной установки.

Надо отметить, что самого летательного аппарата еще нет, поскольку для его разработки сначала необходимо было создать двигатель. Но поскольку двигатель теперь практически имеется, то и до создания ВКС, над которым работают в НПО «Молния», уже недалеко.

На выставке ученые представили только проект модели новой двигательной установки, которая уже успешно прошла огневые испытания. Опытный образец, размеры и мощность которого будут определяться стартовой массой и полезной нагрузкой ВКС, может быть построен в ближайшее время, и уже два российских завода выразили готовность воплотить эту разработку в жизнь.

Подготовлен проект космического корабля, который сможет обойтись без ракет-носителей

Сейчас для вывода грузов и космонавтов на орбиту используются ракеты-носители с отделяемыми ступенями. И не первый год разрабатываются проекты, в рамках которых можно было бы использовать «обычные» самолеты. Конечно, существуют корабли многоразового использования, к примеру, американский «Спэйс Шаттл», но задумка российского конструктора и автора проекта несколько интереснее.

За авторством проекта стоит отечественный конструктор Владимир Денисов, согласно его проекту, новый космический корабль сможет обойтись без привычных ракет-носителей. Базой для такого решения может стать суборбитальный самолет МГ-19. МГ-19 — это один из нереализованных советских проектов, добравшихся до стадии прототипа. Интересным является то, что для создания тяги на корабле конструкцией предусмотрены как ракетные двигатели, так и находящаяся на борту ядерная установка. Естественно, проект был доработан с учетом современных реалий и модифицирован для совершения как грузовых, так и пассажирских перевозок.

По подсчетам специалистов, такой космический корабль в производстве и эксплуатации обойдется дешевле любых существующих аналогов, а использовать его можно для совершения длительных полетов на Луну или Марс. Для дозаправки используются специальные космические заправщики, которые также описаны в докладе изобретателя. В данный момент проект находится на рассмотрении, а сроки начала работ по его реализации на данный момент тоже не известны.

Неизвестные космические проекты. МГ-19

30.04.2015 | Техника и технологии06221

В СССР создавались такие полуфантастические проекты, которые и сейчас кажутся малореальными, а ведь тогда подобные проекты вполне могли быть реализованы, и космос был не так далёк.

«Проект одноступенчатого воздушно-космического самолета, прорабатывавался в НИИ-4 (затем ЦНИИ-50) Министерства обороны группой под руководством Олега Гурко. Первоначальный проект аппарата был оборудован силовой установкой, состоящих из нескольких комбинированных прямоточных жидкостных ракетных двигателей, использующих на этапах атмосферного полета (взлет и посадка) атмосферный воздух в качестве рабочего тела.

Основное отличие прямоточных ЖРД от классических ПВРД (прямоточных воздушно-реактивных двигателей) заключалось в том, что если в ПВРД набегающий поток воздуха сначала сжимается за счет кинетической энергии набегающего потока, а затем разогревается при сжигании топлива и выполняет полезную работу, истекая через сопло, то в прямоточном ЖРД воздух разогревается струей ЖРД, помещенного в воздушный тракт прямоточного двигателя. Помимо многорежимности (и возможности работы в безвоздушном пространстве как обычный ЖРД) комбинированный ЖРД на атмосферном участке создает дополнительную тягу за счет возникновения инжекционного эффекта. В качестве топлива предусматривался жидкий водород.

В 1974 году у Гурко возникла новая техническая идея, позволяющая существенно снизить расход топлива за счет размещения в воздушном тракте теплообменника, нагревающего воздух теплом от бортового ядерного реактора. Благодаря такому техническому решению появилась возможность в принципе исключить расход топлива при полете в атмосфере и соответствующие выбросы в атмосферу продуктов сгорания.

Окончательный вариант аппарата, получивший обозначение МГ-19 (Мясищев-Гурко, М-19, «гурколет»), был выполнен по схеме несущий корпус, обеспечивающей высокое весовое совершенство аппарата, и был оснащен комбинированной двигательной установкой в составе ядерного реактора и комбинированного прямоточного водородного ЖРД.

В первой половине 1970-х годов МГ-19 рассматривался как серьезный конкурент МКС «Энергия-Буран», однако ввиду меньшей степени проработки и большей степени технического риски при реализации, а также из-за отсутствия зарубежного аналога, проект МГ-19 дальнейшего развития не получил. Тем не менее этот проект до сих пор не рассекречен, и информация о нем и по сей день крайне скудна.»

История

Внешние видеофайлы

X-37 ALTV

Лётные испытания

Работы над созданием Boeing X-37 начались в 1999 году NASA совместно с Boeing. Ранее с 1998 по 2001 год NASA совместно с Boeing проводила отработку маневрирования и захода на посадку X-40 (англ.)русск..

В ноябре 2002 c Boeing был заключён новый контракт на 301 млн долларов. Он предусматривал создание двух экспериментальных аппаратов для атмосферных испытаний (Approach and Landing Test Vehicle, ALTV) и одного для орбитального полёта.

В июле 2003 Boeing провёл наземные испытания X-37, предназначенного для отработки маневрирования и захода на посадку.

После ряда задержек, вызванных в том числе недостатком финансирования, 13 сентября 2004 года разработка X-37 была передана из НАСА в Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA).

Первый тестовый полёт X-37A — испытание путём сбрасывания, был совершён 7 апреля 2006 года, полёт прошёл успешно, а при посадке аппарат выкатился за пределы ВПП и повредил носовую стойку шасси. Ещё два успешных свободных полёта путём сбрасывания были совершены 18 августа и 26 сентября 2006.

17 ноября 2006 ВВС США объявили, что они будут продолжать развивать орбитальный проект, получивший название X-37B Orbital Test Vehicle (OTV) (орбитальная летающая лаборатория). Орбитальный аппарат X-37 NASA не был построен.

Цели создания аппарата

Внешние видеофайлы

X-37 B

Boeing X-37B Orbital Test Vehicle

Подробно назначение и задачи, для которых ВВС США использует орбитальный самолёт, не разглашаются. Официально ВВС США заявляют, что основными задачами X-37B являются многоразовые технологии космических аппаратов, а также эксперименты, которые могут быть возвращены на Землю. При первом запуске в 2010 году считалось, что, согласно официальной версии, основной его функцией станет доставка на орбиту грузов.

По другим версиям, X-37 будет применяться в разведывательных целях. По мнению российского писателя-историка А. Б. Широкорада, высказанному в 2010 году, вышеупомянутые предположения несостоятельны (ввиду экономической нецелесообразности), а наиболее правдоподобным предназначением этого аппарата является обкатка технологий для будущего космического перехватчика, позволяющего инспектировать чужие космические объекты и, если нужно, выводить их из строя кинетическим воздействием. И такое предназначение аппарата полностью соответствует документу «Национальная космическая политика США» 2006 года, провозглашающему право США частично распространить национальный суверенитет на космическое пространство.

В январе 2012 года высказывалось предположение, что находившийся на орбите с 5 марта 2011 года X-37B (OTV-2) использовался для слежения за китайским модулем Тяньгун-1, запущенным в сентябре 2011 года. Однако анализ орбиты аппарата продемонстрировал, что он ни разу не приближался к китайскому аппарату так близко, чтобы наблюдение могло иметь смысл.

Перед первым запуском ВВС США заявляли, что X-37B имеет в технических требованиях условие нахождения на орбите свыше 270 дней. Во время четвертого полёта космический корабль находился на орбите 718 дней.

Миссии

Первый космический полёт

Внешние видеофайлы

Запуск

Посадка

Первый космический полёт состоялся 22 апреля 2010 года. Для запуска использовалась ракета-носитель «Атлас-5», место запуска — стартовая площадка SLC-41 базы ВВС США на мысе Канаверал.

В ходе полёта были испытаны навигационные системы, управление, теплозащитная оболочка и система автономной работы аппарата.

3 декабря 2010 года Х-37В совершил ночную посадку на взлётно-посадочную полосу базы ВВС США Ванденберг в штате Калифорния. Во время посадки лопнуло колесо шасси. Отлетевшие куски резины нанесли незначительные повреждения нижней части фюзеляжа аппарата. Несмотря на то, что покрышка лопнула при касании, аппарат не отклонился от курса и продолжил торможение, держась ровно середины посадочной полосы.

Х-37В провёл в космосе 224 дня. В ходе пребывания на орбите X-37B получил семь повреждений обшивки в результате столкновения с космическим мусором.

Второй космический полёт

Внешние видеофайлы

Запуск

Посадка

5 марта 2011 года аппарат X-37B (OTV-2) был запущен с помощью ракеты-носителя «Атлас-5», место запуска — стартовая площадка SLC-41 базы ВВС США на мысе Канаверал.

Согласно заявлениям ВВС США, с помощью второго аппарата X-37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников, программа OTV-2 будет расширена по сравнению с OTV-1, испытания аппарата будут проводиться на более широкой орбите при усложненных условиях схода с неё и захода на посадку.

16 июня 2012 года аппарат приземлился на базе ВВС США «Ванденберг» в штате Калифорния, проведя 469 дней на орбите.

Третий космический полёт

Внешние видеофайлы

Запуск

Посадка

11 декабря 2012 года космический аппарат X-37B (OTV-3) был запущен с помощью ракеты-носителя «Атлас-5», место запуска — стартовая площадка SLC-41 базы ВВС США на мысе Канаверал.

ВВС США не заявляли о конкретных целях миссии или полезной нагрузке, они только заявили что миссия будет включать уроки, извлечённые в процессе восстановления OTV-1. Поскольку программа X-37B изучает доступность и повторного использования космических аппаратов, проверка путём тестирования является жизненно важной. Как и в предыдущих миссиях, фактическая продолжительность будет зависеть от исполнения тестовых задач на орбите, работы транспортного средства и условий на посадочной площадке. Это второй пуск аппарата, совершившего полет OTV-1.

17 октября 2014 года Х-37В совершил посадку на базе ВВС США «Ванденберг» в штате Калифорния, проведя на орбите 675 дней.

Четвёртый космический полёт

Внешние видеофайлы

Сборка

Моделирование запуска

Запуск

Посадка

20 мая 2015 года космический аппарат X-37B (OTV-4) был запущен с помощью ракеты-носителя «Атлас-5», место запуска — стартовая площадка SLC-41 базы ВВС США на мысе Канаверал.

Было заявлено Исследовательской лабораторией военно-воздушных сил (AFRL) о проведении экспериментов по программе ионного двигателя на основе эффекта Холла компании Aerojet Rocketdyne XR-5A, а также экспериментов НАСА по воздействию среды на материалы в космосе (METIS).

7 мая 2017 года совершил посадку на посадочную полосу Космического центра Кеннеди, расположенного в штате Флорида, проведя на орбите 718 дней. Данная посадка X-37B на территории Космического центра Кеннеди была выполнена впервые.

Пятый космический полёт

Внешние видеофайлы

Транспортировка под обтекателем

Запуск

В июне 2017 года Хизер Уилсон, министр военно-воздушных сил США, заявила перед Комитетом Сената США по вооружённым силам, что SpaceX запустит X-37B в августе 2017 года на ракете-носителе «Falcon 9».

7 сентября 2017 года космический аппарат X-37B (OTV-5) был запущен с помощью ракеты-носителем «Falcon 9», место запуска — стартовая площадка LC-39А Космического центра Кеннеди. Первая ступень «Falcon 9» успешно совершила посадку на площадке Посадочной зоны 1 (LZ-1). Этот запуск «Falcon 9» являлся вторым в рамках национальной безопасности США.

Было заявлено, что эта миссия продемонстрирует более широкие возможности для быстрого доступа к космосу и тестирования на орбите новых космических технологий. Также было заявлено о запуске нескольких спутников. Также было заявлено, что Исследовательская лаборатория военно-воздушных сил (AFRL) будет проводить Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader (ASETS-II) для тестирования экспериментальной электроники и колебательных тепловых труб в длительном космическом полете.

Список полётов

Полёт Аппарат РН Дата запуска (UTC) Дата посадки (UTC) Продолжительность
1 OTV-01 (USA-212) OTV-1 Атлас-5 22.04.2010 03.12.2010 224
2 OTV-02 (USA-226) OTV-2 Атлас-5 05.03.2011 16.06.2012 469
3 OTV-03 (USA-240) OTV-1 Атлас-5 11.12.2012 17.10.2014 675
4 OTV-04 (USA-261) ? Атлас-5 20.05.2015 07.05.2017 718
5 OTV-05 (USA-277) ? Falcon-9 07.09.2017

Примечания

  1. Berger, Brian. NASA Transfers X-37 Project to DARPA // Space.com, 15 September 2004
  2. David, Leonard. X-37 Flies At Mojave But Encounters Landing Problems // Space.com, 7 April 2006
  3. X-37 Test Flight B-Roll (No Audio) U.S. Air Force на YouTube, 22 April 2010
  4. David, Leonard. U.S. Air Force Pushes For Orbital Test Vehicle // Space.com, 17 November 2006. Retrieved: 17 November 2006.
  5. 1 2 3 4 5 6 X-37B Orbital Test Vehicle Fact Sheet (англ.). Defense Video & Imagery Distribution System (7 May 2017).
  6. В США запустили первый беспилотный орбитальный самолёт. Подробности (23 апреля 2010). Архивировано 23 мая 2015 года.
  7. Многоразовый аэрокосмический корсар Х-37. Независимое военное обозрение (30 апреля 2010). Архивировано 3 мая 2010 года.
  8. X-37B spaceplane ‘spying on China’ (англ.). BBC (5 January 2012).
  9. US ‘space warplane’ may be spying on Chinese spacelab
  10. ‘No Chance’ Secret X-37B Space Plane Spying on China Module: Expert (англ.). Space.com (6 January 2012).
  11. Expert: U. S. Secret Space Plane Not Likely ‘Spying’ on China Module Архивировано 11 января 2012 года.
  12. Clark, Stephen. «Air Force X-37B spaceplane arrives in Florida for launch». Spaceflight Now, 25 February 2010. Retrieved: 3 March 2010.
  13. Boeing-built Orbital Test Vehicle X-37B Begins 1st Flight (англ.). Boeing (22 апреля 2010). Архивировано 16 февраля 2015 года.
  14. Clark, Stephen Atlas rocket delivers Air Force spaceplane to orbit (англ.). Spaceflight Now (22 April 2010). Архивировано 9 апреля 2012 года.
  15. Новости космонавтики Архивировано 20 октября 2010 года.
  16. Boeing-built X-37B Orbital Test Vehicle Successfully Completes 1st Flight (англ.). Boeing (3 декабря 2010). Архивировано 16 февраля 2015 года.
  17. Х-37В вернулся на Землю
  18. 2nd Boeing-built Orbital Test Vehicle X-37B Begins Flight (англ.). Boeing (5 марта 2011). Архивировано 16 февраля 2015 года.
  19. В США запустили второй космический беспилотник. Лента.ру (6 марта 2011).
  20. ВВС США отправят в космос второй орбитальный беспилотник
  21. 2nd Boeing-built X-37B Orbital Test Vehicle Successfully Completes 1st Flight (англ.). Boeing (16 июня 2012). Архивировано 16 февраля 2015 года.
  22. Boeing’s Reusable, Unmanned X-37B Orbital Test Vehicle Begins 2nd Flight (англ.). Boeing (11 декабря 2012). Архивировано 16 февраля 2015 года.
  23. Badger, Eric Air Force launches 3rd X-37B Orbital Test Vehicle. AF.mil. U.S. Air Force (11 December 2012). Дата обращения 24 декабря 2012. Архивировано 21 февраля 2013 года.
  24. X-37B Orbital Test Vehicle-3 Lands at Vandenberg AFB (англ.). Vandenberg Air Force Base (18.10.2014). Архивировано 18 октября 2014 года.
  25. Boeing-built X-37B Orbital Test Vehicle Successfully Completes 3rd Flight (англ.). Boeing (17 октября 2014). Архивировано 19 октября 2014 года.
  26. Орбитальный самолёт США приземлился после двухлетней засекреченной миссии
  27. Секретный американский беспилотник провел на орбите почти два года
  28. Загадочный аппарат Пентагона вернулся из космоса
  29. Atlas V to Launch AFSPC-5 for the U.S. Air Force (англ.). ULA. Архивировано 24 мая 2015 года.
  30. United Launch Alliance Successfully Launches X-37B Orbital Test Vehicle for the U.S. Air Force (англ.). ULA (20 мая 2015). Архивировано 21 мая 2015 года.
  31. AFSPC-5 Atlas V MISSION OVERVIEW (англ.). ULA (20 мая 2015). Архивировано 24 мая 2015 года.
  32. AFRL thruster experiment to fly on X-37B (англ.). Air Force Research Laboratory (27 апреля 2015). Архивировано 7 мая 2017 года.
  33. Aerojet Rocketdyne’s Modified XR-5 Hall Thruster Demonstrates Successful On-Orbit Operation (англ.). Aerojet Rocketdyne (1 июня 2015). Архивировано 9 июля 2015 года.
  34. NASA Test Materials to Fly on Air Force Space Plane (англ.). NASA (6 мая 2015). Архивировано 9 мая 2015 года.
  35. NASA gives more information on its experiment aboard the X-37B (англ.). spaceflightnow.com (6 мая 2015). Архивировано 7 мая 2015 года.
  36. Mysterious mini spaceplane the next Atlas 5 payload (англ.). spaceflightnow.com (30 марта 2015). Дата обращения 7 апреля 2015. Архивировано 2 апреля 2015 года.
  37. ULA Atlas V conducts X-37B spaceplane launch (англ.). nasaspaceflight.com (19 мая 2015). Архивировано 24 мая 2015 года.
  38. X-37B — OTV-4 Mission Updates (англ.). spaceflight101.com (20 мая 2015). Архивировано 24 мая 2015 года.
  39. X-37B Orbital Test Vehicle-4 lands at Kennedy Space Center (англ.). U.S. Air Force (7 May 2017). Архивировано 7 мая 2017 года.
  40. AF X-37B ORBITAL TEST VEHICLE 4 LANDING (англ.) (недоступная ссылка). Defense Video & Imagery Distribution System (7 May 2017). Архивировано 8 мая 2017 года.
  41. OTV-5 transport B-Roll (англ.) (5 сентября 2017).
  42. Elon Musk’s SpaceX to conduct first mission with U.S. Air Force (англ.), Fox Business (6 June 2017). Дата обращения 6 июня 2017.
  43. As hurricane approaches, SpaceX poised to launch Air Force’s X-37B spaceplane (англ.), spacenews.com (6 сентября 2017).
  44. Air Force preparing to launch fifth Orbital Test Vehicle mission (англ.). Air Force Space Command (31 августа 2017). Архивировано 1 сентября 2017 года.
  45. Space Vehicles Directorate Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader II (ASETS-II) (англ.). Air Force Research Laboratory (AFRL). Архивировано 31 августа 2017 года.
  46. SpaceX will launch next secret X-37 Air Force mission (англ.). spacenews.com (7 июня 2017).
  47. U.S. Air Force taps SpaceX to launch next X-37B spaceplane mission (англ.). spaceflightnow.com (7 июня 2017). Архивировано 7 июня 2017 года.
  48. OTV 1 (англ.). NASA.
  49. OTV 2 (англ.). NASA.
  50. OTV 3 (англ.). NASA.
  51. OTV 4 (англ.). NASA.
  52. Launch Date Set for X-37B Spaceplane’s 4th Flight (англ.). spacenews.com (24 апреля 2015).
  53. X-37B spaceplane returns to Earth and makes autopilot landing in Florida (англ.). spaceflightnow.com (7 мая 2017). Архивировано 8 мая 2017 года.
  54. OTV 5 (англ.). NASA.
  55. SpaceX readies rocket to launch military spaceplane into orbit (англ.). spaceflightnow.com (6 сентября 2017). Архивировано 15 сентября 2017 года.
  56. 1 2 Boeing: X-37B Orbital Test Vehicle (англ.). Boeing. Архивировано 13 декабря 2014 года.
  57. 1 2 Boeing: X-37B Orbital Test Vehicle (англ.). Boeing. Архивировано 12 мая 2015 года.
  58. Air Force to launch robotic winged space plane (англ.). phys.org (3 апреля 2010). Архивировано 24 мая 2015 года.

Ссылки

  • X-37B Orbital Test Vehicle (англ.). Boeing. Архивировано 13 декабря 2014 года. (архивная копия декабрь 2014)
  • Boeing: X-37B Orbital Test Vehicle (англ.). Boeing. Архивировано 12 мая 2015 года. (апрель 2012)
  • X-37 Demonstrator to Test Future Launch Technologies in Orbit and Reentry Environments (англ.). Marshall Space Flight Center.
  • Россия может запустить в космос аппарат, аналогичный беспилотнику США
  • X-37 (Future-X, Pathfinder, SMV, ALTV, OTV)

Военные самолёты Boeing

Истребители/штурмовики:

Бомбардировщики

Поршневые транспортники

Реактивные транспортники

Воздушные танкеры

Учебные

Патрульные

Разведывательные

Дроны/беспилотники

Экспериментальные/прототипы

Схема освоения приземного воздушного и космического пространства. Коридор возможных высот и скоростей полета крылатых летательных аппаратов. Экспериментальные самолеты Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США для изучения проблем, связанных с освоением гиперзвуковых скоростей полета и созданием многоразового космического транспортного корабля. Самолет-носитель B-52, под фюзеляжем которого подвешен экспериментальный самолет Х-15. Схема полета современного истребителя напоминает схему полета разрабатываемого многоразового космического транспортного корабля. Взлет истребителя с пороховыми ускорителями. Истребители, снабженные под фюзеляжным дополнительным топливным баком. Наука и жизнь // Иллюстрации Наука и жизнь // Иллюстрации Наука и жизнь // Иллюстрации ‹

Когда летишь на современном сверхзвуковом истребителе, забираешься на самый «потолок», на предельную высоту, кажется, что совсем немного недостает машине, чтобы вырваться из пут земного тяготения и выйти на орбиту. А когда возвращаешься из космического полета и корабль входит в плотные спои атмосферы, невольно думаешь о том, как было бы хорошо, если бы он обладал качествами самолета: можно было бы выполнить необходимый маневр и совершить привычную посадку на аэродром.

К сожалению, пока ни самолет, ни космический корабль не обладают такими качествами. Но я глубоко убежден, что дело это временное.

Авиация подготовила научные и технические заделы в области силовых установок, конструкции аппаратов, бортовых систем, приборов и оборудования, которые явились базой для создания ракеткой техники, для рождения космонавтики. И хотя космические корабли пока мало походят на самолет, а их полет мало напоминает полет самолетов, тем не менее в их конструкции и оснащении есть много от крылатых машин.

Авиацию по праву называют колыбелью космонавтики: только овладев полетом на больших скоростях и высотах, научившись создавать совершенные конструкции летательных аппаратов и мощные реактивные двигатели, человечество смогло предпринять штурм космоса. Многие ученые, конструкторы, участвующие в исследовании и освоении космического пространства, были тесно связаны с авиацией. Не случайно и то, что первыми покорителями космоса стали летчики.

В то же время многие проблемы, решаемые при создании ракетно-космической техники, и многие результаты исследований, полученные в космических полетах, имеют важное значение для дальнейшего развития авиации. Это теплозащита конструкции, терморегулирование, биологическая защита от космического излучения и многое другое.

Наблюдая прогресс авиационной и космической техники, мы вправе задать себе такой вопрос: будет ли в дальнейшем происходить сближение этих областей, или их развитие пойдет разными путями? Есть серьезные основания считать, что в недалеком будущем произойдет заметное сближение авиации и космонавтики.

Дальнейший прогресс авиации связывают в основном с двумя направлениями; с созданием аэробусов — крупных самолетов, способных перевозить по нескольку сот пассажиров, и с переходом к еще большим скоростям полета.

В последние годы очень быстро растут пассажирские перевозки на воздушных линиях, связывающих крупные города с местами массового туризма, с курортами. А поскольку значительная часть перевозок приходится сейчас на самолеты небольшой и средней вместимости, некоторые аэропорты работают очень напряженно.

Выход из создавшегося положения авиационные конструкторы видят в создании аэробусов — крупных самолетов для обслуживания линий небольшой и средней протяженности. Это будут представители третьего поколения реактивных пассажирских лайнеров. Большая коммерческая нагрузка, высокая крейсерская скорость, низкий расход топлива на километр пути, небольшие затраты на техническое обслуживание, большой ресурс самолета, двигателей и всех агрегатов — таковы должны быть достоинства аэробусов.

В Советском Союзе конструкторским бюро Сергея Владимировича Ильюшина разрабатывается аэробус «Ил-86». Он сможет перевозить 350 пассажиров со скоростью 950 километров в час на дальность до 4 600 километров.

Граница скорости полетов в пределах Земли известна — ее уже достигли баллистические ракеты и искусственные спутники Земли. Это первая космическая скорость — 7,9 км/сек. До нее авиации пока еще далековато — мировые достижения скорости самолетов находятся где-то в районе 3—4 тысяч километров в час, то есть 1 км/сек.

Что же стоит на пути достижения авиацией больших скоростей полета?

Своим возникновением и развитием авиация обязана воздушной оболочке планеты. Воздух создает опору летящему самолету, позволяет маневрировать в пространстве, он же используется для «дыхания» двигателей. Но одновременно воздух создает и аэродинамическое сопротивление, на преодоление которого тратится значительная мощность двигателей, причем с увеличением скорости это сопротивление резко возрастает. Кроме того, воздух ставит на пути к большим скоростям полета ряд пороговых препятствий, барьеров. Это хорошо известный теперь звуковой барьер. Его уже преодолела не только военная, но и гражданская авиация. Однако далось это не легко и не сразу. Это также тепловой барьер — недопустимый нагрев самолетов при полете на скоростях, в три и более раз превышающих скорость звука. К этому барьеру несколько лет назад вплотную подошла военная авиация. Экспериментальные самолеты предпринимают вылазки за его пределы. Но пока это лишь проба сил.

Попутно хочется отметить, что само название «барьер» для авиации не совсем удачно. Это не барьеры в обычном понимании слова — преодолел, а дальше снова легкая дорога. Это скорее рубеж, на котором авиация встречается с новыми серьезными трудностями, причем, появившись однажды, они уже не исчезают, а требуют к себе постоянного внимания.

Самолет, превысив скорость звука, преодолев звуковой барьер, все время как бы несет его на себе в виде ударной волны и становится своеобразным источником непрерывного, бесконечно растянутого взрыва. Такое же положение с тепловым барьером.

По мере развития авиации конструкторам приходится решать все более сложные задачи.

Если, к примеру, для небольших скоростей полете в атмосфере аэродинамические расчеты производятся независимо от тепловых, то при полетах на сверхзвуковых скоростях в аэродинамических расчетах приходится уже учитывать теплообмен, решать вопрос о тепловой защите аппарата, то есть решать типичную задачу теории тепломассообмена.

Современные лайнеры летают обычно на высоте 8—10 километров со скоростью около 900 километров в час. В этих условиях аэродинамический нагрев незначителен, и его во внимание не принимают. Если же самолет будет лететь на этой высоте со скоростью в 3 тысячи километров в час, то, как показывают простейшие расчеты, температура заторможенного воздушного потока — слоев воздуха, омывающих поверхность самолета,— составит плюс 280 градусов Цельсия. На гиперзвуковых скоростях (превышающих скорость звука в пять и более раз) она превысит тысячу градусов. При скорости 10 тысяч километров температура достигнет уже 3 600 градусов,

С трудными задачами теплозащиты уже столкнулись создатели космической техники. Были разработаны так называемые абляционные покрытия, теплозащитные свойстве которых основываются на переходе материала из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Абляционные покрытия защищают спускаемый аппарат космического корабля, тормозящийся при спуске в атмосфере Земли, от тепловых потоков, достигающих 6—8 тысяч градусов. Но действие таких покрытий связано с укосом массы, а следовательно, с изменением формы покрытия, что совершенно нежелательно для аппаратов, использующих в полете подъемную силу крыльев и корпуса, снабженных аэродинамическими органами управления.

Но даже если бы удалось создать надежную тепловую защиту, попет с гиперзвуковыми скоростями на освоенных высотах был бы невыгоден по экономическим соображениям — расход энергии на преодоление аэродинамического сопротивления воздуха был бы слишком большим.

Вот почему летать с большими скоростями можно лишь в разреженной атмосфере. Здесь и задачи теплозащиты аппарата могут быть решены доступными средствами. Другими словами, надо подниматься в область не освоенных еще высот, в область верхней атмосферы, которая лежит между высотами 30 и 150 километров. Самолеты не могут здесь летать вследствие недостаточной подъемной силы крыльев и тяги воздушно-реактивного двигателя, а орбитальный полёт космического корабля на таких высотах невозможен из-за большого аэродинамического торможения. Эта область разреженной атмосферы пока разделяет авиацию и космонавтику, не дает установить между ними более тесное взаимодействие.

А нужно ли такое взаимодействие? Да, нужно. В околоземном космическом пространстве без него вряд ли можно будет обойтись. С дальнейшим расширением деятельности человека в этом районе все обслуживание между Землей и околоземными орбитами, очевидно, придется взять на себя аппаратам самолетного типа.

Есть ли какие-либо данные о том, что авиация и космонавтика стремятся освоить пространство верхней атмосферы?

Есть… И уже немало.

В частности, экспериментальные пилотируемые самолеты с ракетными жидкостными двигателями, запускаемые в США с самолетов-носителей, достигали высоты более 80 километров и скорости полета около 6 тысяч километров в час. После отделения от носителей самолеты разгонялись и выходили на баллистическую траекторию, Для управления вне пределов плотной атмосферы на них использовались не аэродинамические, а струйные рули. Однако ограниченный запас топлива позволял самолетам выполнять лишь своеобразный подскок вверх, после чего они планировали и совершали посадку.

В полетах экспериментальных ракетных самолетов ученым и конструкторам удалось получить ответы на многие вопросы. В частности, немало нового узнали они об аэродинамике и устойчивости аппаратов, летающих на гиперзвуковых скоростях, о воздействии аэродинамического нагрева на их конструкцию и на работоспособность систем, об особенностях входа в плотные слои атмосферы на больших скоростях с использованием подъемной силы.

Авиация подбирается к области неосвоенных высот снизу, космонавтика — сверху.

Как известно, снижение кораблей «Восток» и «Восход» происходило по баллистической траектории. Рассеивание (проще говоря, показатель неточности попадания в расчетную точку приземления) и перегрузки при таком спуске были довольно значительными, ибо аппарат полностью отдавался во власть стихии — управлять им не представлялось возможным.

Меньшие перегрузки при снижении и значительно большую точность приземления можно было получить лишь при управляемом спуске, то есть при таком спуске, когда в атмосфере происходит управление траекторией спуска корабля. Именно так происходит спуск «Союзов». Правда, этот способ снижения с орбиты потребовал преодоления ряда технических трудностей. Во-первых, нужно было придать спускаемому аппарату форму, обеспечивающую ему аэродинамическое качество. (Эта характеристика, пришедшая из авиации, есть отношение подъемной сипы аппарата к величине его лобового сопротивления.) Кроме того, нужно было создать систему, управляющую кораблем как на внеатмосферном, так и на атмосферном участках полета, и решить ряд других задач. Но зато управляемый спуск позволил снизить перегрузки в 2—3 раза (с 8—10 до 3—4 единиц) и значительно уменьшить рассеивание точки приземления.

От управляемого спуска космического корабля до управляемого полета в верхней атмосфере дистанция еще, конечно, огромного размера. Но тем не менее можно считать, что определенный шаг в этом направлении был сделан и космонавтикой.

В последние годы советские ученые провели ряд других экспериментов, имеющих важное значение для сверхвысотной и сверхскоростной авиации будущего. Я имею в виду эксперименты на автоматических ионосферных лабораториях «Янтарь».

На борту этих лабораторий, запускавшихся с помощью геофизических ракет, устанавливались электрореактивные двигатели. Испытания показали достаточно устойчивую работу этих двигателей на разных высотах и в разных режимах. Примечательно то, что на борту не было ни горючего, ни окислителя. Рабочим телом служил азот атмосферы, правда, предварительно ионизированный. Таким образом, была доказана реальная возможность применения электрических реактивных двигателей для транспортных средств, совершающих полет в верхней атмосфере.

Процесс взаимопроникновения авиации и космонавтики начался уже давно, а в последнее время идет особенно активно. Если лет десять назад еще трудно было говорить об аппаратах, сочетающих качества космического корабля и самолета, то теперь положение изменилось. Облик таких аппаратов предстает достаточно отчетливо. И не только потому, что проведены многие фундаментальные исследования. Главное — конкретнее, определеннее стали цели их создания.

Будущее космонавтики в значительной мере связано с долговременными орбитальными станциями и лабораториями различного назначения. Советская наука рассматривает их создание как магистральный путь человека в космос.

Опыт создания и эксплуатации орбитальных станций советской «Салют» и американской «Скайлэб» показал, что современной космонавтике такая задача уже по плечу.

Но сами станции представляют лишь часть космической системы. Для их эксплуатации— смены экипажей, доставки запасов продовольствия, топлива для двигателей и других материалов — нужны транспортные корабли, которые совершали бы регулярные рейсы по трассе Земля — орбита — Земля.

Это звено системы оказалось пока наиболее слабым. Современные ракетно-космические транспортные средства сравнительно дороги, недостаточно грузоподъемны, требуют долгого времени для подготовки к старту. Все космические аппараты (пилотируемые и беспилотные) выводятся сейчас в космос с помощью одноразовых ракет-носителей. Сложные космические корабли также предназначаются лишь для одного полета.

Разве можно примириться, например, с тем, чтобы крупный океанский лайнер, строящийся несколько лет, предназначался для одного-единствениого рейса? А в космонавтике именно так дело и обстоит.

Возьмем, к примеру, американскую ракету-носитель «Сатурн-5», которая обеспечивала полеты кораблей «Аполлон» к Луне. Этот исполин высотой более 100 метров и весом почти в 3 тысячи тонн фактически прекращал свое существование через несколько минут после старта. А ведь каждая такая ракета стоит ни много ни мало 280 миллионов долларов. Через 10—12 дней от всей сложнейшей системы «Сатурн» — «Аполлон» оставалась лишь небольшая обгоревшая в атмосфере и практически непригодная для дальнейшей эксплуатации спускаемая капсула, в которой экипаж возвращался на Землю. Победная дорога космонавтики усеяна сгоревшими обломками ракет, блоков космических кораблей и брошенными на орбитах спутниками.

Такая «одноразовость» техники превращается в серьезный тормоз дальнейшего развития космонавтики и космических исследований. На первых порах, когда запусков было не так много, а исследования не косили столь большого масштаба, с этим можно было мириться. В дальнейшем же подобное расточительство станет невозможным.

Выход из создавшегося положения специалисты видят в разработке принципиально новых космических транспортных кораблей. Существует много различных проектов, но все такие корабли по замыслу конструкторов должны «уметь» летать в атмосфере, выходить на околоземную орбиту, находиться на ней достаточно продолжительное время, а затем совершать посадку по-самолетному, на свой аэродром. И, что особенно важно, сохранять как можно больше элементов системы для повторного использования.

Чтобы удовлетворять этим требованиям, новые космические корабли должны существенно отличаться от нынешних. Во всяком случае, их орбитальные ступени должны обладать многим из того, что есть у современного самолета.

В поисках схемы нового космического транспортного корабля научно-техническая мысль прошла долгий и сложный путь. Идеальной схемой корабля, отвечающей самым строгим требованиям, сейчас считается двухступенчатая схема с параллельным расположением ступеней. Обе ступени, возвращаемые, пилотируемые, снабжены крылом; как и самолет, они стартуют с аэродрома и садятся на аэродром. Такой корабль можно представить в виде двух самолетов: внизу большой — самолет-разгонщик, а на нем меньший. Большой взлетает с аэродрома, и после того, как достигнута расчетная скорость, меньший отделяется от него и с помощью своих двигателей выходит на орбиту. Самолет-разгонщик тем временем возвращается на аэродром. Выполнив задачу, орбитальный самолет сходит с орбиты и также совершает посадку на аэродром.

Горизонтальный, или самолетный, старт предпочтительнее для многоразового космического корабля, хотя при ракетном старте выводится большая полезная нагрузка. Горизонтальный старт дает возможность выполнять боковой маневр при выведении корабля и запускать вторую ступень практически в любое время без ограничения по азимуту. А это значит, что транспортная система с горизонтальным стартом более маневренна.

Однако реализация такого проекта сегодня еще слишком сложна. Он опережает время, включает еще много нерешенных проблем.

Наиболее приемлемым пока считается проект транспортного корабля, у которого первая ступень — непилотируемая, частично восстанавливаемая для повторного использования, а вторая ступень — пилотируемая, самолетного типа. Отход от «идеальной» схемы означает прежде всего возвращение к вертикальному ракетному старту, утрату в полете некоторых элементов системы. Заметьте: утрату не всей ракеты-носителя и не всего корабля, как сейчас, а лишь некоторых элементов.

В США разрабатывается космический транспортный корабль под названием «Шаттл» («Челнок»). Он имеет двухступенчатую схему с параллельным расположением ступеней, обе ступени возвращаемые; двигательные установки ступеней включаются одновременно. Первая ступень состоит из двух спасаемых (то есть возвращаемых на Землю и пригодных для повторного использования) непилотируемых ракетных блоков с двигателями, работающими на твердом топливе. Вторая ступень крылатая, пилотируемая, оснащенная в водородно-кислородными ЖРД и сбрасываемым перед выходом на орбиту топливным баком. В этой схеме используются преимущества ракетной техники, в частности, применяется высокоэнергетическое топливо и вертикальный старт. Единственная часть системы, которая будет утрачиваться в полете, — топливный бак второй ступени.

Вся эта система чем-то напоминает истребитель, снабженный подфюзеляжным дополнительным топливным баком и двумя пороховыми ускорителями. Взлет такого самолета не раз демонстрировался на воздушных парадах. Только в отличие от него космический транспортный корабль будет иметь топливный бак огромных размеров, превышающий по размерам и весу сам корабль почти вдвое. А вместо компактных пороховых ускорителей — два больших спасаемых твердотопливных ракетных блока.

Отмечая недостатки существующих пилотируемых космических кораблей, мы назвали два: одноразовость и недостаточную грузоподъемность. В действительности недостатков гораздо больше, В частности, нынешние корабли мало маневренны, выполняют только парашютную поездку, для поиска и эвакуации их спускаемых аппаратов требуется специальная служба. Пока все они совершают полет по «жестким» орбитам, не производят маневра плоскостью орбиты, поскольку такой маневр связен с огромным расходом топлива. Вследствие этого корабли не могут спускаться в заданный район, если через него не проходит очередной виток.

Создание аппарата, обладающего большими маневренными возможностями на орбите, заметно расширило бы перспективы всей околоземной космонавтики. Можно было бы уже не запускать, а просто доставлять спутники не орбиты в грузовом отсеке корабля, обслуживать и ремонтировать их в космосе, возвращать на Землю материалы исследований и наблюдений, выполненные спутниками, и даже сами спутники е случае их выхода из строя. Не пришлось бы больше решать сложные проблемы, связанные, в частности, с отделением носовых обтекателей, раскрытием антенн, панелей солнечных батарей. На орбите перед отделением спутника от корабля можно проверить работу его аппаратуры. Значительно снизились бы затраты на разработку выводимых на орбиту аппаратов, поскольку менее жесткими оказались бы ограничения их веса и габаритов. Кроме того, можно было бы обходиться без сложных мер защиты от воздействия больших перегрузок, вибрации, шумов.

С помощью маневрирующих пилотируемых аппаратов может быть организована эффективная служба помощи в космосе.

Ныне спасательный корабль может сблизиться с кораблем, терпящим бедствие, лишь в том случае, если он запущен в тот момент, когда орбита корабля, терпящего бедствие, проходит над местом старта. А повторяется это лишь раз в сутки.

Теперь представим себе, что необходимо срочно эвакуировать экипаж орбитальной станции и что в космосе уже находится пригодный для этого корабль, но угол наклона его орбиты относительно плоскости земного экватора не такой, как у орбиты станции. Сейчас в подобной ситуации для сближения корабля и станции ничего сделать нельзя. А вот транспортный корабль, обладающий аэродинамическим качеством, в состоянии выполнить нужный маневр. Для этого ему придется погрузиться в атмосферу, проделать необходимые эволюции, а затем снова выйти на орбиту. Путем многократного погружения в атмосферу можно значительно изменить плоскость орбиты космического аппарата. Конечно, это также требует расхода топлива, но значительно меньшего, чем маневрирование на орбите, ибо в осуществлении маневра такому кораблю помогает атмосфера.

Когда в свете новых требований, предъявляемых к космическому полету, начинаешь думать: что же надо совершенствовать — современный космический корабль или современный самолет, то неизбежно приходишь к выводу, что путь к новому кораблю от авиации, пожалуй, ближе, чем от космонавтики. Орбитальная ступень этого корабля должна иметь все, чем располагает самолет: фюзеляж достаточно большой длины, крылья, систему для захода на посадку, шасси, аэродинамические органы управления.

Но разработка такого корабля (его с полным основанием можно назвать воздушно-космическим самолетом) — задача не простая. Ряд научных и технических проблем, решенных ранее применительно к нуждам космонавтики, приходится решать заново. Возьмем хотя бы теплозащиту орбитальной ступени при входе в плотные спои атмосферы. Возникает необходимость в разработке новых методов теплозащиты и новых теплозащитных материалов.

В отличие от спускаемого аппарата космического корабля орбитальная ступень воздушно-космического самолета должна рассеивать значительную часть кинетической энергии не в плотной атмосфере, а на больших высотах, вследствие чего ее нагрев будет определяться прежде всего углом входа в атмосферу. Облегчить тепловой режим орбитальной ступени при входе в плотные слои атмосферы может спуск ее на больших углах атаки. Тогда непосредственному воздействию набегающего потока будут подвергаться только нижние поверхности ступени, площадь которых составляет примерно одну треть от всей поверхности. То есть большая часть поверхности орбитальной системы не потребует сложной теплозащиты. И самое главное — не будет областей с очень большими температурами, что наблюдается при малых углах атаки.

Продолжительность полета на атмосферном участке снижения нового космического аппарата может возрасти с десяти минут, так обстоит дело сейчас, до часа и более. В этих условиях температура большей части, если не всей конструкции аппарата, будет близка к равновесной температуре излучения, что позволит не применять для теплозащиты абляционные материалы.

Однако проектирование конструкции, охлаждаемой излучением, требует точного знания местных тепловых потоков по всей поверхности. Выбор материалов должен быть сделан без ошибок, которые допустимы при более толстом теплозащитном покрытии из абляционного материала. Поскольку тепловые потоки связаны с распределением давления, выбор геометрической формы аппарата приобретает огромное значение.

При исследовании различных форм космических самолетов особое внимание уделяется их маневренности на гиперзвуковой скорости и величине аэродинамического качества. Чем большим аэродинамическим качеством будет обладать такой самолет, тем меньше ему придется ожидать момента схода с орбиты для возвращения в заданный район земного шара. При достаточно большом значении аэродинамического качества аппарат может достичь любой точки на земной поверхности, спускаясь с орбиты в любой момент.

У техники уже есть опыт создания универсальных транспортных средств, таких, скажем, как плавающие и летающие автомобили или самолеты-амфибии. В большинстве случаев в них механически объединены и самостоятельно действуют разные машины. Плавающий автомобиль, например, и до сих пор имеет все необходимое для движения по суше плюс водонепроницаемый корпус, винт или водометный движитель. Самолет-амфибия — это лодка или катамаран плюс самолет.

Полет в двух столь отличных друг от друга средах, как атмосфера и космический вакуум, потребует оснащения нового аппарата как аэродинамическими, так и газореактивными органами управления. Первые (киль, руль поворота, элевоны) будут предназначаться для полета в плотных слоях атмосферы, вторые (группы реактивных двигателей или газовых сопел) — для полета в космосе и в верхней разреженной атмосфере. Такое сочетание считается в технике вынужденным, нежелательным, но неизбежным,

В принципе новый аппарат можно было бы снабдить только газореактивными органами управления — реактивная тяга универсальна для обеих сред, но в этом случае пришлось бы отказаться от многих преимуществ, которые дает атмосфера, иметь значительно больший запас топлива или газа, причем носить этот запас до конца полета.

Боковой маневр и маневр по дальности (к примеру, при выборе точки приземления) космический самолет будет выполнять за счет аэродинамических сил, изменяя свои угол крена и угол атаки. Величина боковой дальности (максимальное отклонение вправо и влево) зависит от аэродинамического качества орбитальной ступени: чем оно выше, тем больше боковая дальность. Чтобы получить, например, боковую дальность ±2 000 км, орбитальная ступень должна иметь аэродинамическое качество на спуске около 1,3.

Напрасно стали бы мы рассматривать все проблемы, связанные с созданием космического аппарата нового типа — их очень много. Это устойчивость и управляемость аппарата, особенно при входе в атмосферу и при посадке, это двигательные установки для обеих ступеней, заправка и хранение топлива. Для нового космического аппарата понадобятся малогабаритные источники электроэнергии — на нем негде установить панели солнечных батарей. Не обойтись без усовершенствования командно-измерительного комплекса, разработки новых систем спасения космонавтов на всех этапах полета, без разрешения многих вопросов эксплуатации. Однако решение всех этих проблем по силам современной науке и технике. Создание космического самолета — вполне реальное дело, и, очевидно, недалеко время, когда мы станем свидетелями его первого полета.

От тесного содружества авиации и космонавтики, этих передовых областей науки и техники, выиграет не только космонавтика. Не менее впечатляющими могут стать в недалеком будущем достижения авиации. Освоение сверхзвуковых скоростей и больших высот даст толчок развитию гиперзвуковых самолетов как транспортного средства. Самолеты, которые придут на смену современным сверхзвуковым лайнерам, смогут за несколько часов доставлять людей и грузы в любую точку земного шара.

Правда, что в космосе можно летать на обычном самолете?

Летать действительно можно, но только не на обычном самолете, а на специальном. Еще в 1981 г. в США был осуществлен запуск первой многоразовой космической системы, получившей название «Спейс Шаттл» что в переводе звучит как «Космический челнок». Конструктивно самолет для полета в космос состоит из трех частей: двух твердотопливных ускорителей, внешнего бака для топлива и орбитального «самолета». Последний по форме действительно напоминает обычный самолет и предназначается для доставки на околоземную орбиту космонавтов и полезного груза. Космический челнок устроен так, что на его борту кроме грузов могут одновременно проживать и работать до 10 членов экипажа. В нашей стране, также чуть позже был создан орбитальный многоразовый космический корабль, получивший громкое название «Буран». Он был больше и мощнее Американского.

Свой первый полет Буран совершил 15 ноября 1988 года, причем без экипажа, под управлением компьютера расположенного на его борту. Создание «Бурана» пришлось на сложное время, которое сейчас называют перестройкой, поэтому в серийное производство он, к сожалению, не пошел, в 1993 году программа строительства таких космических самолетов у нас в стране была свернута из-за отсутствия финансов и ее экономической нецелесообразности, после каждого полета космический самолет все равно необходимо ремонтировать. Американцы по той же причине отказались от продолжения программы»Спейс Шаттл».

Что еще почитать по теме: