👳 👈🏾 🏂🏻 أقل ، ولكن أفضل ، أو عودة المكوكات الصغيرة 🧗🏿 ☑️ ↙️

الحجم في الفضاء مهم. سيكون من الصعب جدًا نقل صاروخ أو سفينة كبيرًا وصيانتها باهظة الثمن ، وسيطلق صغير جدًا حمولة خفيفة جدًا في الفضاء. على سبيل المثال ، بالنسبة لمركبات الإطلاق ، يبلغ قطر الخطوة الأكثر شيوعًا في نطاق 2-4 أمتار ، وتتراوح كتلة الإطلاق في معظم الحالات من 200-800 طن. في بضع قرون ، سيكون من السهل بناء منحنيات انتشار لأحجام مختلفة من السفن المجنحة القابلة لإعادة الاستخدام. في غضون ذلك ، فشلنامشروع مكوك كبير والعديد من مشاريع المكوك الصغيرة. في النصف الثاني من القرن العشرين ، كان هناك العديد من المشاريع للسفن المدارية الصغيرة المجنحة ، حتى أن أحدها طار خارج الغلاف الجوي. الآن تقوم إحدى الحافلات الصغيرة بمهام سرية لعدة سنوات ، والعمل جار على سفن قابلة لإعادة الاستخدام في العديد من البلدان. ما نوع هذه الأجهزة؟

لا مكوك صغير على الإطلاق

عند البدء في الحديث عن سفن الرحلات البحرية القابلة لإعادة الاستخدام ، يجب عليك أولاً تحديد ما يجب تضمينه وما يجب استبعاده من القائمة. كان هناك الكثير من الأجهزة القابلة لإعادة الاستخدام ذات الأجنحة ، وكان هناك المزيد من مشاريعها غير المحققة. وعلى سبيل المثال ، طارت X-15 و SpaceShipOne إلى الحدود الشرطية للمسافة 100 كم. لكنها لم تكن مصممة بشكل هيكلي للطيران المداري. وسيتم النظر في الأجهزة الأخرى فقط ، على الأقل من الناحية النظرية قادرة على الذهاب إلى المدار والعودة. أيضا ، نظرا لوفرة المشاريع التي لم يتم تنفيذها في المعدن ، ليست كلها مدرجة في القائمة.

يمكن أن ترتفع الإصدارات اللاحقة من X-15 إلى 100 كم وحتى تحمل طبقة واقية من الحرارة ، ولكنها لا تستطيع دخول المدار

X-20

حتى قبل الحرب ، في عام 1934 ، اقترح الفيزيائي النمساوي Eigen Zenger مشروع قاذفة صواريخ بعيدة المدى. بعد احتلال النمسا ، بدأ تطوير المشروع في ألمانيا النازية ، ولكن تم إغلاقه في عام 1941 لأنه لم يعد بعودة سريعة. في عام 1944 ، عندما تمكنت معجزة فقط من إنقاذ ألمانيا من الهزيمة ، تم استئناف المشروع ، ولكن ، بالطبع ، لم يتمكنوا من فعل أي شيء. تظهر حسابات ما بعد الحرب أن المشروع ، في شكله الأصلي ، كان ، من حيث المبدأ ، غير قابل للتحقيق ، لأنه كان يتم التقليل من سخونة الحرارة من الحركة في الغلاف الجوي. لكن فكرة القاذفة المدارية أصبحت معروفة في كل من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة. وبعد إطلاق أول قمر صناعي من قبل الاتحاد السوفيتي ، كان الأمريكيون خائفين للغاية. وفي 24 أكتوبر 1957 ، بدمج العديد من التطورات المنفصلة ، بدأ برنامج X-20 Dyna-Soar (من عبارة Dynamic Soarer - طائرة شراعية ديناميكية ،في اللغة الإنجليزية يبدو وكأنه "ديناصور"). كانت نتيجتها أن تكون طائرة مدارية ، يمكن أن تكون بمثابة استطلاع ، وقاذفة ، ومستكشف ومقاتل لسواتل العدو.

X-20

اعتمادًا على المهمة ، يمكن إطلاق X-20 على مركبة إطلاق Titan-II أو Titan-III. في الحالة الأولى ، دخل الجهاز مسارًا دون مداري ، وانغمس في الغلاف الجوي ، وانخفض إلى ارتفاع 40-60 كم ، وصوَّر هدفًا أو أسقط قنبلة ذرية عليه ، وعاد بالرفع من الأجنحة ، إلى الفضاء. كان المسار دون المداري يعني أن الجهاز طار ، مرتدًا من الغلاف الجوي ، مثل حجر مسطح من الماء ، وكان عليه أن يهبط في الدور الأول. سمحت Titan-III ، وهي مركبة إطلاق أكثر حمولة ، لـ X-20 بدخول المدار. من الغريب أنه في هذه الحالة ، اعتبر الغوص في الغلاف الجوي ممكنًا ، ولكن في حالة "سباق" خلف القمر الصناعي المناور للعدو. يمكن أن تغير X-20 بسبب الأجنحة ميل المدار أكثر من أي قمر صناعي بدون أجنحة. الى جانب ذلكفي متغير Titan-III ، دخلت X-20 إلى مدار ملتصق بوحدة رفع تردد التشغيل TransStage ولديها مساحة واسعة للمناورة بسبب إمدادات الوقود الكبيرة.

Titan-I X-20 1961

كانت الحماية الحرارية للجهاز مثيرة للاهتمام للغاية. لم يكن X-20 يحمل حماية حرارية استباقية لمرة واحدة تبخرت من الحرارة ، ولم يكن العزل الحراري الخزفي ، مثل تلك الموجودة في مكوك الفضاء وبوران ، معروفًا بعد. لذلك ، كان يجب أن تستخدم X-20 مواد وسبائك حرارية - الموليبدينوم والزركونيوم وسبائك Rene-41. عند الكبح في الغلاف الجوي ، تم تسخين الحماية الحرارية وبدأت تتوهج ، وتفرغ الحرارة عن طريق الإشعاع. وبسبب هذا ، على سبيل المثال ، لم يكن للسفينة هيكل - لن يتحمل المطاط مثل هذا التسخين ، وكانت مقصورة التبريد المنفصلة ترفا. لذلك ، كان مشروع X-20 هو التزلج على المعادن الحرارية. كما لم يكن الزجاج قادرًا على تحمل التسخين ، لذلك تم إغلاق النافذة الأمامية بستارة معدنية ، والتي كان من المقرر إعادة ضبطها فقط قبل الهبوط. وفي الرحلة ، يمكن للطيار أن ينظر إلى النوافذ الجانبية.

في عام 1962 ، تم تقديم المشروع رسميًا للجمهور. ربما هذا هو السبب في أنه مشهور للغاية ، على الرغم من حقيقة أنه لم يتم الانتهاء من رحلة واحدة في البرنامج. كانت الثقة في النجاح كبيرة لدرجة أنهم سجلوا حتى سبعة طيارين. تضمنت القائمة أيضًا القائد المستقبلي لـ Apollo 11 Neil Armstrong ، الذي تمكن من المغادرة في الوقت المحدد ما يصل إلى برنامجين - X-15 و X-20. في عام 1963 ، وبقرار من وزير الدولة للأمن القومي ، روبرت ماكنمارا ، تم إغلاق المشروع لصالح برنامج Gemini المدني (كان ناجحًا جدًا) والمشروع العسكري لمحطة MOL المدارية (تم إغلاقه أيضًا لاحقًا).

دوامة ، BOR و EPOS

في عام 1965 ، تم إطلاق برنامج طموح في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية لإنشاء نظام قابل لإعادة الاستخدام ، حيث كانت المرحلة الأولى طائرة تسريع تفوق سرعتها سرعة الصوت ، والمرحلة الثانية والثالثة - مركبة مدارية ذات كتلة متسارعة. كان على الطائرة الداعمة أن ترتفع إلى ارتفاع 30 كم وتسارع إلى 6 سرعات صوتية ، ثم ذهب المدار إلى المدار في مرحلة صاروخية لمرة واحدة.

لحظة الفصل

وإذا كان العمل على الطائرة المعززة بطيئًا - فهذا أمر صعب للغاية ، محركات تفوق سرعتها سرعة الصوت ، فإن اختبارات السيارة المدارية المسماة BOR (Unmanned Orbital Rocket Launcher) بدأت بالفعل في عام 1969. في الإطلاق الأول ، في 15 يوليو ، تم إطلاق الجهاز بدون حماية حرارية. وبطبيعة الحال ، تم إحراقه ، ولكن تم تلقي معلومات عن بعد عن نجاح هبوط متحكم به على ارتفاع 60-70 كم. في الإصدار الثاني ، في 6 ديسمبر ، نجح الجهاز بنجاح في التلاعب بالجو ، ولكن بسبب فشل نظام التحكم في الدوران ، لم تتمكن المظلات من الفتح بشكل طبيعي ، وتحطم BOR. بعد ذلك ، تم إجراء خمسة عمليات إطلاق أخرى ، منها في حالة واحدة فقط لم يدخل الجهاز المدار بسبب تدمير الهدية على مركبة الإطلاق. في البدايات الأربع المتبقية ، اختبرنا لوحة النيوبيوم المقاومة للحرارة ، ودققنا في زوايا الهجوم المختلفة ، وحتى إذا تعطل الجهاز في النهاية ،جلب كل إطلاق بيانات مهمة ومثيرة للاهتمام.

في عام 1966 ، تم تشكيل فرقة خاصة لرواد الفضاء بتوجيه من رائد الفضاء رقم 2 الألماني تيتوف ، الذي قام برحلات على تناظرية تلقت مؤشر MiG-105 (الرحلة الأولى في 11 أكتوبر 1976):

في الثمانينيات ، بدأت الاختبارات على جهاز BOR-4 ، الذي عمل على الحماية الحرارية لبوران. تمت خمس رحلات ناجحة ، منها واحدة شبه مدارية على جهاز مبسط. كان البرنامج يسمى الآن EPOS (الطائرات المدارية التجريبية المأهولة).

يظهر بلاط الحماية الحرارية المميز على السطح السفلي ،

ولكن وقت اللولب قد انقضى بالفعل. لم يتم تطوير الطائرة المعززة مطلقًا ، وتم إلغاء المدار لأسباب سياسية ، لأن أعلى وزارة الدفاع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أراد "مكوكًا مثل الأمريكيين". لذلك ، كان BOR-5 بالفعل نسخة أصغر من بوران ، وتم إغلاق Spiral مع EPOS في نهاية المطاف.

الجزء الأول - اختبارات BOR-2،3 ؛ الثاني (اللون) - BOR-4:

مشاريع مغلقة

أنتج النجاح الأولي لمكوك الفضاء بعض الأزياء لمثل هذه السفن. في أوروبا في عام 1985 بدأت المقترحة في عام 1975 مشروع HERMES، التي كانت قد بدأت في تطوير في نفس الوقت مركبة الاطلاق آريان 5. ومع ذلك، خلافا لصواريخ، تم إغلاق HERMES في عام 1992.

"تنورة" في نهاية الذيل - محول القطر الكبير للوحدة المركزية Ariane 5

في اليابان ، تم تطوير المكوك HOPE-X في الثمانينيات. أكملت البرنامج رحلتان تحت المدارية من المتظاهرين التكنولوجيين Hyflex و OREX ؛ في عام 1997 ، نشأت فكرة تعديل شحن السفينة ، مما سيساعد على التعامل مع مشاكل تزويد ISS بمكوكات في ذلك الوقت. ولكن في عام 1998 ، تم تخفيض الميزانية بشكل كبير في المشروع ، وفي عام 1999 تم إغلاقها بالكامل.

في ألمانيا في عام 1985 ، بدأوا في تطوير نسختهم الخاصة من Spiral ، المسماة Zenger. في عام 1991 ، تمكن المشروع حتى من إنشاء محرك يجمع بين المحركات النفاثة والمحركات النفاثة ، والذي سيوفر على الأقل سرعة تفوق سرعة الصوت لطائرة المسرع ، ولكن خلال مراجعة المشروع ، تم تقدير أن فائدة 10-30 ٪ مقارنة بـ Ariane 5 ليست تبرير تكاليف التطوير الضخمة. تم إغلاق المشروع في عام 1995.

في روسيا ، في أواخر الثمانينيات ، تم تقديم مشروع MAKS - نظام الفضاء متعدد الأغراض. في ذلك ، تم تحديد المشاكل المتعلقة بتطوير طائرة معززة تفوق سرعتها سرعة الصوت بالتغلب على استخدام الطائرة الثقيلة AN-225 Mriya ، أو ، وفقًا لمصادر أخرى ، تعديلها الأكثر حملًا. لم يتم إغلاق المشروع رسميًا ، في بداية العاشر ، على سبيل المثال ، كانت هناك أخبار عن تكييف النظام مع الرحلات السياحية تحت المدارية ، ولكن لا توجد معلومات حول العمل الجاري بنشاط.

وأخيرًا ، في النصف الثاني من التسعينات ، تم تنفيذ العمل في RSC Energia ، حيث نما مشروع سفينة كليبر. حوالي عام 2006 ، تم اعتبار الجهاز بديلاً واعدًا لـ Soyuz وسقط في مفهوم تطوير استكشاف الفضاء المأهول. ولكن في عام 2009 ، تم إغلاق المشروع ، وبدأت الطاقة في تطوير PTK NP ، والتي تسمى الآن الاتحاد.

الصين الغامضة

بشكل منفصل ، تجدر الإشارة إلى المشاريع القابلة لإعادة الاستخدام في الصين. في بعض الأحيان تظهر صور جديدة لنماذج مختلفة من الأجهزة القابلة لإعادة الاستخدام على الإنترنت ، ولكن بسبب السرية ، من غير الواضح تمامًا نوع المشاريع هذه وحالتها.

في عام 2007 ، ظهرت صورة لتخطيط ما يمكن أن يكون سفينة Shenlong ،

وتظهر صور أخرى بعض المشاريع الأخرى.

لن تنجح عمليات الإطلاق المدارية في الوقت الحالي ، لذلك إذا كان أي من المشاريع في المدار ، فسنكتشف ذلك. على الرغم من أن خصائص الجهاز والغرض منه يمكن أن يظل سرا لفترة طويلة.

X-37

هذا هو الوضع ، عندما يطير الجهاز في المدار ، لكننا لا نعرف الغرض منه ، يحدث الآن مع المكوك الصغير الوحيد قيد التشغيل. بدأ المشروع X-37 ، الذي تم إطلاقه في عام 1999 ، في رحلته الرابعة. كانت مركبة بدون طيار ، تزن حوالي 5.5 طن ، في المدار لفترة طويلة بشكل متزايد. استغرقت المهمة الأولى 224 يومًا ، والثانية 469 ، والثالثة 674 ، لن أتفاجأ إذا كان الجهاز هذه المرة في المدار لأكثر من 800 يومًا. هذه الفترة من الرحلة الذاتية ممكنة لأنه في المدار يفتح X-37 بطارية شمسية من حجرة الشحن.

هذه المرة ، أعلنت البعثة عن تجارب مع محرك نفاث كهربائي جديد وتأثير الفضاء على مواد مختلفة. المعلمات المدارية ليست مناسبة بشكل خاص لساتل الاستطلاع ، يعني ميل طفيف من 30-40 درجة أن الجهاز لن يكون قادرًا على متابعة ، على سبيل المثال ، روسيا ، ولكن لن يكون من الممكن رفض فرض الاستطلاع تمامًا ، لأن أهدافه قد تكون في منطقة خط الاستواء. لا يمكن أيضًا خصم إصدار اعتراض الأقمار الصناعية - على الرغم من حقيقة أن X-37 لم يعترض أو يدمر أي شخص بعد ، فهو جهاز مناورة من الناحية الهيكلية يمكنه الاقتراب من أهدافه المستقبلية. لاحظ علماء الفلك الهواة X-37 وحتى تصويرها:

الخدمات العسكرية للسيطرة على الفضاء الخارجي للدول المتقدمة لديها معدات من فئة أعلى ، لكنها لن تشارك معنا هذه الصور. في الوقت الحالي ، لا يوجد إحساس بالكفاءة الاقتصادية من رحلات X-37 ، ولكن بسبب السرية ، لا يمكننا أن نقول عن نجاح أو فشل المشروع.

التاسع والعشرون

في 11 فبراير 2015 ، تم إطلاق مركبة الإطلاق IXV (المركبة التجريبية المتوسطة - المركبة التجريبية المتوسطة) من Kourou Cosmodrome. كانت الرحلة ناجحة ، ودخلت الغلاف الجوي بسرعة 7.5 كم / ثانية ، وهو نموذجي للعودة من مدار الأرض المنخفض ، رش الجهاز بنجاح في المحيط الهادئ ، وحلقت أقل من ثورة واحدة. على الرغم من عدم وجود أجنحة ، تم التحكم في الجهاز عن طريق الكبح في الغلاف الجوي. من المتوقع أن تتم رحلة أخرى في 2019-2020 ، ومن المرجح أن تهبط على الأرض ، وفي المستقبل ، يمكن الحصول على سفينة شحن قابلة لإعادة الاستخدام من هذا المشروع.

RLV-TD

في 23 مايو 2016 ، أطلقت الهند بنجاح متظاهر تكنولوجيا RLV-TD (مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام - عرض تكنولوجي). صعد الجهاز 60 كم ، وبعد أن نجح في الطيران 450 كم ، اصطدم في الماء وفقًا لخطة الاختبار. في المستقبل ، ستجري وكالة الفضاء الهندية الاختبارات التالية: الهبوط ، الطيران في الغلاف الجوي ، اختبار محرك تفوق سرعته سرعة الصوت ، اختبار الجهاز بسرعة تفوق سرعة الصوت. ونتيجة لذلك ، ترغب ISRO في الحصول على طريقة لتقليل تكلفة وضع كيلوغرام في المدار بسبب إمكانية إعادة الاستخدام.

مطارد الحلم

لم يتجاوز مكوك الحلم المطارد الذي طورته سييرا نيفادا بعد طبقة التروبوسفير ، ولكن على الرغم من خسارتها في منافسة سفن الفضاء الخاصة المأهولة لتسليم رواد الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية ، لم يكتمل المشروع. والحقيقة أنه في بداية عام 2016 فاز في المنافسة على الرحلات الجوية إلى محطة الفضاء الدولية في إصدار البضائع. تضمن وكالة ناسا أن السفينة ستستقبل ست بعثات لتسليم البضائع إلى محطة الفضاء الدولية اعتبارًا من عام 2019. نحن في انتظار أخبار حول الاختبارات الجديدة التي من المؤكد أنها ستكون مطلوبة.

اختبارات التخطيط والهبوط. لم يخرج أحد معدات الهبوط ، وتلف الجهاز.

سكيلون

لكن هذا الجهاز لا يزال في مرحلة منخفضة من الاستعداد الفني. تم تصميمه لتنفيذ المفهوم المعقد لـ Single Stage To Orbit (خطوة واحدة إلى المدار) ويتطلب تطوير محرك خاص يعمل على تسييل الأكسجين من الهواء. لا توجد أخبار حول اختبار تجميع المحرك حتى الآن ، لذلك لن يطير المشروع بالتأكيد في السنوات القادمة.

الخلاصة

إن فكرة المكوك الصغير جذابة لأنها يمكن أن تحقق المزايا التالية:

تكلفة أقل للإنشاء والخدمة بين الرحلات مقارنة بالمكوك "الكبير".
تناسب الدقة الموجهة.
حمولة زائدة طفيفة أثناء الكبح في الغلاف الجوي (1.5-3 جم).
رحلات أكثر تواترا.

في نفس الوقت ، مثل أي نظام قابل لإعادة الاستخدام ، تعتمد الحافلات الصغيرة جدًا على دقة تقدير تكلفة ومدة الخدمة بين الرحلات ، مما قد يجعلها غير مواتية اقتصاديًا. أيضا ، تشمل مشاكل المركبات القابلة لإعادة الاستخدام الحجم الصغير للأسطول ، مما يزيد من الحساسية للحوادث.

تم التقاط بعض الصور من موقع Buran.ru ، وهناك الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام حول الأنظمة القابلة لإعادة الاستخدام.

أقل ، ولكن أفضل ، أو عودة المكوكات الصغيرة