Comment faire un vaisseau spatial de décollage et d'atterrissage horizontal sans technologie miracle

Même à l'aube de l'astronautique, l'humanité rêvait d'un accès simple et bon marché à l'orbite des avions spatiaux. Par avion spatial, je veux dire un véhicule ailé avec décollage et atterrissage horizontaux, sans lancements aériens, atterrissages verticaux, etc. La raison est simple - par défaut, les navettes spatiales sont réutilisables et, en théorie, nécessitent une maintenance peu coûteuse par rapport aux fusées. En outre, un argument de poids en leur faveur est la présence de pistes géantes dans le monde, tandis que les missiles doivent construire des infrastructures à partir de zéro. Mais dès que les concepteurs ont essayé de concevoir le vaisseau spatial dans la pratique, ils ont immédiatement eu beaucoup de problèmes insolubles qui ont grandement compliqué la tâche.

Et grand, léger et durable

Les problèmes du vaisseau spatial étaient sa nature à un étage et ses exigences contradictoires pour l'avion et la fusée, ce qui a conduit aux solutions suivantes:

1. Il était nécessaire d'utiliser l'hydrogène comme énergie la plus élevée. Mais l'hydrogène présente de nombreux inconvénients, dont le principal est une densité extrêmement faible, ce qui entraîne des réservoirs de carburant énormes et, par conséquent, lourds, qui créent une grande résistance dans les couches denses de l'atmosphère. De plus, en raison du faible point d'ébullition de l'hydrogène liquide, les réservoirs ont besoin d'une isolation thermique, ce qui les complique davantage. De plus, les moteurs à hydrogène ont moins de poussée que les moteurs à kérosène, ce qui ajoute encore du poids.
2. La conception doit être aussi légère que possible, mais en même temps, elle doit survivre au retour de la vitesse orbitale, ce qui nécessite une protection thermique massive ou des matériaux exotiques. Mais ces matériaux (par exemple, l'inconel cellulaire et l'aluminure de titane) se sont révélés très capricieux par rapport à l'aluminium et l'acier, et ont conduit à la fermeture de plusieurs projets prometteurs.
3. L'exigence de décollage horizontal a créé de nombreux problèmes car le châssis doit supporter le poids énorme d'un vaisseau spatial entièrement chargé, et les freins devraient pouvoir arrêter ce moteur en cas de dysfonctionnements, ce qui conduisait à une énorme masse parasite, totalement inutile en vol sur orbite. Les ailes sont également devenues inutiles dans l'espace, et si vous essayez de les utiliser comme réservoirs de carburant supplémentaires, la conception devra être sérieusement renforcée, ce qui signifiait à nouveau un excès de poids.

Ces trois problèmes principaux ont conduit à la conclusion qu'il était impossible de créer un vaisseau spatial dans un avenir prévisible. Mais existe-t-il une solution disponible avec la technologie actuelle?


Rockwell Star-raker était censé apporter 100 tonnes au DOE en pleine réutilisation, c'est-à-dire c'est une variante du BFR des années 70!

Pour monter plus haut, vous devez couper les ailes

Il y en a, et une très simple, en fait la même chose a longtemps été utilisée par les fusées - à deux étages. Mais comment faire en sorte que l'engin spatial soit à deux étages et conserver sa pleine réutilisabilité? Ici, nous serons aidés par deux très anciens projets des années 50, dont l'un n'est pas directement lié à l'astronautique, et le second a le plus direct et connaît même une renaissance. Ce sont des consoles d'ailes réarmables et une prise d'hélicoptère .


Premier concept du bombardier supersonique XB-70 Valkyrie

L'idée de laisser tomber les consoles d'aile a été proposée pour la première fois en 1955 lors du développement du bombardier supersonique XB-70 Valkyrie pour atteindre une portée intercontinentale. Par la suite, des améliorations de l'aérodynamique ont conduit à l'abandon de cette idée, mais pour notre vaisseau spatial hypothétique, il s'intègre parfaitement. La console réinitialisable peut être un réservoir de kérosène, comme c'est le cas dans tous les avions modernes, et un moteur de fusée à couple élevé peut être placé dans le carénage central, réduisant ainsi la taille et le poids du fuselage rempli d'hydrogène et d'oxygène. Il contiendra également un énorme train d'atterrissage (et des plaquettes de frein) pour supporter son propre poids sur la piste. Une fois que les moteurs à pétrole ont rempli leur rôle de première étape, la plupart des consoles sont séparées du fuselage, car pour atterrir un vaisseau spatial presque vide, vous n'avez pas besoin d'une grande surface d'aile et d'un train d'atterrissage lourd.


Le carénage lourd du faucon hypersonique revient sur Terre

Mais comment remettre la console au sol? Vont-ils s'éteindre en entrant dans l'atmosphère? Ils ne brûleront pas et ne survivront pas, pour la même raison qu'une feuille de papier résistant à la chaleur peut survivre à l'entrée dans l'atmosphère terrestre à partir de la vitesse orbitale - une aile vide a une haute qualité aérodynamique et, en conséquence, ralentit plus lentement et en douceur. Ainsi, ils n'ont pas besoin de protection thermique et n'ont pas besoin de le faire glisser en orbite et en arrière.

Mais comment faire un atterrissage en douceur en surface? Il y a deux options ici - dans la première, vous pouvez essayer de mettre les consoles d'ailes sur la bande le long de l'avion, mais ensuite vous devrez ajouter beaucoup d'équipement supplémentaire et il n'y aura peut-être pas d'aérodrome le long du chemin. Dans le deuxième cas, utilisez une autre idée des années 1950 (c'était une décennie créative!) - l'interception d'hélicoptère.


Le concept du retour sur Terre du premier étage du RN Electron par hélicoptère

L'inconvénient de cette approche est exactement une - mauvaise évolutivité, un hélicoptère peut capturer une cargaison pesant environ la moitié de sa capacité de charge maximale. Autrement dit, lorsque vous utilisez le plus grand hélicoptère Mi-26, le poids de la console vide avec le moteur et le châssis ne doit pas dépasser 10 tonnes, ce qui semble tout à fait faisable pour un vaisseau spatial dont la masse au décollage ne dépasse pas 1000 tonnes. Deux hélicoptères seront nécessaires, car il y a également deux consoles, mais cela nécessitera des dépenses relativement faibles.

Ainsi, en utilisant ces solutions simples et éprouvées, il est possible sans aucune technologie futuriste et des moteurs incroyables de réaliser le rêve de longue date de l'humanité - l'accès de routine à l'espace.

PS Cet article n'essaie pas de critiquer d'autres approches, telles que BFR-Starship, mais propose une alternative raisonnable spécifiquement pour la route Terre-NOU, car il est naturellement préférable d'atterrir verticalement sur la Lune et Mars. Je serai heureux d'entendre votre avis dans les commentaires!