حتى في فجر الملاحة الفضائية ، كانت البشرية تحلم بوصول بسيط ورخيص إلى المدار على متن الطائرات الفضائية. أعني بالطائرة الفضائية مركبة مجنحة ذات إقلاع وهبوط أفقي ، بدون إطلاقات جوية ، أو هبوط عمودي ، إلخ. السبب بسيط - افتراضيًا ، يمكن إعادة استخدام المكوكات الفضائية ، ومن الناحية النظرية ، تتطلب صيانة رخيصة مقارنة بالصواريخ. وهناك حجة قوية في صالحهم تتمثل في وجود مدارج ضخمة في جميع أنحاء العالم ، بينما تحتاج الصواريخ إلى بناء بنية تحتية من الصفر. ولكن بمجرد أن حاول المصممون تصميم سفينة الفضاء في الممارسة العملية ، واجهوا على الفور الكثير من المشاكل العسيرة التي أدت إلى تعقيد المهمة إلى حد كبير.
وكبيرة ، وخفيفة ، ودائم
كانت مشاكل سفينة الفضاء هي طبيعتها ذات المرحلة الواحدة والمتطلبات المتضاربة للطائرة والصاروخ ، مما أدى إلى الحلول التالية:
- كان من الضروري استخدام وقود الهيدروجين كأعلى طاقة. لكن للهيدروجين العديد من العيوب ، أهمها كثافة منخفضة للغاية ، مما يؤدي إلى خزانات وقود ضخمة ، وبالتالي ثقيلة الوزن ، مما يخلق مقاومة كبيرة في طبقات كثيفة من الغلاف الجوي. أيضًا ، بسبب انخفاض درجة غليان الهيدروجين السائل ، تحتاج الخزانات إلى عزل حراري ، مما يزيد من تعقيدها. بالإضافة إلى ذلك ، محركات الهيدروجين لديها قوة دفع أقل من محركات الكيروسين ، مما يضيف وزناً مرة أخرى.
- يجب أن يكون التصميم خفيفًا قدر الإمكان ، ولكن في نفس الوقت يجب أن يبقى على قيد الحياة من جديد من السرعة المدارية ، والتي تتطلب إما حماية حرارية هائلة أو مواد غريبة. ولكن تبين أن هذه المواد (على سبيل المثال ، inconel الخلوي وألومنيوم أكسيد التيتانيوم) متقلبة للغاية مقارنة بالألمنيوم والصلب ، وأدت إلى إغلاق العديد من المشاريع الواعدة.
- خلقت متطلبات الإقلاع الأفقي العديد من المشاكل لأن الهيكل يجب أن يدعم الوزن الهائل لسفينة الفضاء المحملة بالكامل ، ويجب أن تكون الفرامل قادرة على إيقاف هذا المحرك في حالة حدوث أعطال ، مما أدى إلى كتلة طفيلية ضخمة ، لا لزوم لها تمامًا أثناء الطيران إلى المدار. أصبحت الأجنحة عديمة الفائدة أيضًا ، وإذا حاولت استخدامها كخزانات وقود إضافية ، فيجب تعزيز التصميم بشكل خطير ، مما يعني مرة أخرى زيادة الوزن.
أدت هذه المشكلات الرئيسية الثلاثة إلى استنتاج أنه كان من المستحيل إنشاء سفينة فضاء في المستقبل المنظور. ولكن هل هناك حل متاح مع التكنولوجيا الحالية؟
كان من المفترض أن يقوم Rockwell Star-raker بإحضار 100 طن إلى وزارة الطاقة في حالة إعادة الاستخدام بالكامل ، أي هذا هو البديل من BFR من 1970s!للارتفاع ، تحتاج إلى تقليم الأجنحة
في الواقع ، هناك شيء بسيط للغاية ، وقد استخدم نفس الشيء منذ فترة طويلة بواسطة الصواريخ - على مرحلتين. ولكن كيف نجعل المركبة الفضائية ذات مرحلتين وتحافظ على قابلية الاستخدام الكاملة؟ وسيساعدنا هنا مشروعان قديمان للغاية في الخمسينيات ، أحدهما لا يرتبط مباشرة بالملاحة الفضائية ، والثاني له نهضة مباشرة وأكثرها خبرة. هذه هي
لوحات الجناح إعادة التوطين والصيد هليكوبتر .
مفهوم مبكر من XB-70 فالكيري الانتحاري الأسرع من الصوتتم اقتراح فكرة إسقاط وحدات التحكم في الجناح لأول مرة في عام 1955 عند تطوير قاذفة XB-70 Valkyrie الأسرع من الصوت لتحقيق مجموعة من القارات. في وقت لاحق ، أدت التحسينات في الديناميكا الهوائية إلى التخلي عن هذه الفكرة ، ولكن بالنسبة لمركبتنا الفضائية الافتراضية فهي مناسبة تمامًا. يمكن أن تكون وحدة التحكم القابلة لإعادة التوطين عبارة عن خزان وقود للكيروسين ، كما هو الحال في جميع الطائرات الحديثة ، ويمكن وضع محرك صاروخي عالي الضغط بالكيروسين في الوسط المركزي ، مما يقلل من حجم ووزن جسم الطائرة المملوء بالهيدروجين والأكسجين. سيحتوي أيضًا على جهاز هبوط هائل (ومنصات الفرامل) لدعم وزنه على المدرج. بعد أداء محركات الكيروسين لدورها في المرحلة الأولى ، يتم فصل معظم لوحات المفاتيح عن جسم الطائرة ، لأنه لا تحتاج إلى مساحة كبيرة للجناح ومعدات الهبوط الثقيلة عند الهبوط في مركبة فضائية فارغة تقريبًا.
عودة إلى أعلى الصفحة الصقر الفائق الصوت يعود إلى الأرضولكن كيف يمكن إرجاع وحدة التحكم إلى الأرض؟ هل سيحترقون عند دخول الجو؟ لن يحترقوا ويظلوا على قيد الحياة ، لنفس السبب الذي يجعل ورقة من الورق المقاوم للحرارة قادرة على النجاة من الدخول إلى الغلاف الجوي للأرض من السرعة المدارية - حيث يتميز الجناح الفارغ بجودة هوائية عالية ، وبالتالي يبطئ ببطء أكبر وسلس. وبالتالي ، لا يحتاجون إلى حماية حرارية ولا يحتاجون إلى جرها إلى المدار والعودة.
ولكن كيفية جعل الهبوط السلس على السطح؟ هناك خياران هنا - في الخيار الأول ، يمكنك محاولة وضع لوحات المفاتيح على الشريط على طول الطائرة ، ولكن بعد ذلك سيتعين عليك إضافة الكثير من المعدات الإضافية وقد لا يكون هناك مطار على طول الطريق. في الحالة الثانية ، استخدم فكرة أخرى من الخمسينيات (كان عقدًا إبداعيًا!) - اعتراض المروحية.
مفهوم العودة إلى الأرض من المرحلة الأولى من RN Electron بواسطة طائرة هليكوبترعيب هذا النهج هو بالتحديد ضعف قابلية التوسع ، تستطيع طائرة هليكوبتر التقاط شحنة تزن حوالي نصف قدرتها القصوى من الحمولة. أي عند استخدام أكبر طائرة هليكوبتر من طراز Mi-26 ، يجب ألا يتجاوز وزن وحدة التحكم الفارغة مع المحرك والهيكل 10 أطنان ، وهو ما يبدو ممكنًا تمامًا لسفينة فضاء لا يقل وزن إقلاعها عن 1000 طن. ستكون هناك حاجة لطائرتي هليكوبتر ، نظرًا لوجود اثنين من لوحات المفاتيح ، ولكن هذا سيتطلب نفقات صغيرة نسبيًا.
وبالتالي ، باستخدام هذه الحلول البسيطة والمثبتة ، من الممكن بدون أي تقنيات مستقبلية ومحركات لا تصدق تحقيق حلم الجنس البشري - الوصول الروتيني إلى الفضاء الخارجي.
ملحوظة: لا تحاول هذه المقالة انتقاد الأساليب الأخرى ، مثل BFR-Starship ، ولكنها تقدم بديلاً معقولًا لطريق Earth-NOU ، لأنه من الطبيعي بطبيعة الحال الهبوط على سطح القمر والمريخ عموديًا. سأكون سعيداً لسماع رأيك في التعليقات!