🏇 🧚 👦🏼 Menos, mas melhor, ou o retorno de mini-ônibus espaciais ✂️ ✈️ 🧝🏼

O tamanho no espaço é importante. Um foguete ou navio muito grande será difícil de transportar e caro de manter, e muito pequeno lançará uma carga útil muito leve no espaço. Por exemplo, para veículos lançadores, o diâmetro do degrau mais comum está na faixa de 2 a 4 metros, e a massa de lançamento na maioria dos casos varia de 200 a 800 toneladas. Em alguns séculos, será fácil construir curvas de prevalência para diferentes tamanhos de navios reutilizáveis alados. Enquanto isso, falhámosum grande projeto de transporte e muitos projetos de mini-transporte. Na segunda metade do século XX, houve vários projetos de pequenos navios orbitais alados, um dos quais voou para fora da atmosfera. Agora, um mini-ônibus espacial realiza missões secretas há vários anos e o trabalho está em andamento em navios reutilizáveis semelhantes em vários países. Que tipo de dispositivos são esses?

Nem um mini-transporte

Começando a falar sobre navios de cruzeiro reutilizáveis, você deve primeiro decidir o que incluir e o que excluir da lista. Havia muitos dispositivos reutilizáveis com asas, e havia ainda mais projetos não realizados. E, por exemplo, o X-15 e o SpaceShipOne voaram para a borda condicional do espaço de 100 km. Mas eles não foram projetados estruturalmente para o vôo orbital. Além disso, apenas dispositivos serão considerados, pelo menos teoricamente capazes de entrar em órbita e retornar. Além disso, dada a abundância de projetos que não foram implementados no metal, nem todos estão na lista.

As versões posteriores do X-15 podiam subir para 100 km e até carregavam um revestimento protetor de calor, mas não podiam entrar em órbita

X-20

Mesmo antes da guerra, em 1934, o físico austríaco Eigen Zenger propôs um projeto de bombardeiro de mísseis de longo alcance. Após a ocupação da Áustria, o projeto começou a ser desenvolvido na Alemanha nazista, mas foi fechado em 1941 como não prometendo retornos rápidos. Em 1944, quando apenas um milagre poderia salvar a Alemanha da derrota, o projeto foi retomado, mas, é claro, eles não conseguiram fazer nada. Os cálculos do pós-guerra mostram que, em sua forma original, o projeto era, em princípio, irrealizável, porque estava muito subestimado o aquecimento do movimento na atmosfera. Mas a idéia de um bombardeiro orbital ficou conhecida tanto na URSS quanto nos EUA. E após o lançamento do primeiro satélite pela União Soviética, os americanos ficaram muito assustados. E em 24 de outubro de 1957, combinando vários desenvolvimentos separados, o programa X-20 Dyna-Soar foi iniciado (a partir das palavras Dynamic Soarer - um planador dinâmico,em inglês soa como um "dinossauro"). O resultado foi um avião orbital, que poderia servir como reconhecimento, bombardeiro, explorador e combatente de satélites inimigos.

X-20

Dependendo da missão, o X-20 poderia ser lançado em um veículo de lançamento Titan-II ou Titan-III. No primeiro caso, o aparelho entrou em uma trajetória suborbital, mergulhou na atmosfera, caindo a uma altitude de 40 a 60 km, fotografou um alvo ou jogou uma bomba atômica sobre ele e, com a elevação das asas, voltou ao espaço. Uma trajetória suborbital significava que o aparelho voava, ricocheteando na atmosfera, como uma pedra chata da água, e teve que pousar na primeira curva. O Titan-III, um veículo de lançamento com mais carga, permitiu que o X-20 entrasse em órbita. É curioso que, neste caso, um mergulho na atmosfera tenha sido considerado possível, mas no caso de uma "corrida" por trás do satélite de manobras do inimigo. O X-20 devido às asas pode mudar a inclinação da órbita mais do que qualquer satélite sem asas. Além dena variante Titan-III, o X-20 entrou em órbita atracada com a unidade de overclock do TransStage e tinha amplo espaço para manobras devido ao seu grande suprimento de combustível.

Titan-I X-20 1961

A proteção contra o calor do dispositivo foi muito interessante. O X-20 não possuía proteção térmica ablativa única que evapora do calor, e o isolamento térmico em cerâmica, como os do ônibus espacial e Buran, ainda não era conhecido. Portanto, o X-20 deveria ter usado materiais refratários e ligas - molibdênio, zircônio, liga Rene-41. Ao frear na atmosfera, a proteção térmica foi aquecida e começou a brilhar, descarregando calor pela radiação. Por esse motivo, por exemplo, o navio não possuía chassi - a borracha não teria resistido a esse aquecimento, e um compartimento refrigerado separado era um luxo. Portanto, o projeto X-20 foi o esqui metal refratário. O vidro também não suportava o aquecimento, então a janela da frente era fechada com uma cortina de metal, que deveria ser redefinida apenas antes do pouso. E em voo, o piloto podia olhar pelas janelas laterais.

Em 1962, o projeto foi apresentado oficialmente ao público. Provavelmente é por isso que ele é tão famoso, apesar de não ter sido concluído nenhum vôo no programa. A confiança no sucesso foi tão grande que eles conseguiram até sete pilotos. A lista também incluía o futuro comandante da Apollo 11 Neil Armstrong, que conseguiu sair pontualmente até dois programas - X-15 e X-20. Em 1963, por decisão do Secretário de Estado da Segurança Nacional, Robert McNamara, o projeto foi encerrado em favor do programa civil de Gêmeos (foi muito bem-sucedido) e do projeto militar da estação orbital da MOL (mais tarde também fechada).

Espiral, BOR e EPOS

Em 1965, um programa ambicioso foi lançado na URSS para criar um sistema reutilizável, no qual o primeiro estágio era um avião acelerador hipersônico e o segundo e o terceiro - um veículo orbital com um bloco de aceleração. O avião auxiliar teve que subir até uma altura de 30 km e acelerar até 6 velocidades de som, e o orbitador entrou em órbita em um estágio de foguete único.

Momento de separação

E se o trabalho no avião auxiliar fosse lento - isso é uma coisa muito difícil, motores hipersônicos, então os testes do veículo orbital chamado BOR (Lançador de Foguetes Orbitais Não Tripulados) começaram já em 1969. No primeiro lançamento, em 15 de julho, o dispositivo foi lançado sem proteção térmica. Naturalmente, queimou, mas as informações foram recebidas por telemetria sobre o sucesso de uma descida controlada a uma altitude de 60 a 70 km. No segundo lançamento, em 6 de dezembro, o dispositivo travou com sucesso a atmosfera, mas, devido a uma falha no sistema de controle, os pára-quedas não puderam abrir normalmente e o BOR caiu. Depois disso, ocorreram mais cinco lançamentos, dos quais em apenas um caso o dispositivo não entrou em órbita devido à destruição da carenagem no veículo de lançamento. Nas quatro partidas restantes, testamos o painel de nióbio resistente ao calor, verificamos diferentes ângulos de ataque e, mesmo se o dispositivo eventualmente travar,Cada lançamento trouxe dados importantes e interessantes.

Em 1966, um esquadrão especial de cosmonautas foi formado sob a orientação do cosmonauta alemão nº 2 Titov, que realizou vôos em um análogo que recebeu o índice MiG-105 (primeiro vôo em 11 de outubro de 1976):

Na década de 1980, começaram os testes no aparelho BOR-4, que funcionava como proteção térmica para o Buran. Foram realizados cinco voos bem-sucedidos, dos quais um suborbital em um dispositivo simplificado. O programa passou a se chamar EPOS (Aeronaves Orbitais Tripuladas Experimentais).

Uma superfície característica de proteção térmica é visível na superfície inferior,

mas o tempo da espiral já passou. O avião auxiliar nunca foi desenvolvido, e o orbitador foi cancelado por razões políticas, porque o alto escalão do Ministério da Defesa da URSS queria um "ônibus espacial como os americanos". Portanto, o BOR-5 já era uma cópia menor de Buran, e o Spiral com EPOS foi finalmente fechado.

A primeira parte - testes de BOR-2,3; a segunda (cor) - BOR-4:

Projetos Fechados

O sucesso inicial do ônibus espacial gerou alguma moda para esses navios. Em 1985, o projeto HERMES, proposto em 1975, foi lançado na Europa, que deveria ser lançado no foguete Ariane 5 sendo desenvolvido ao mesmo tempo, mas, diferentemente do foguete, o HERMES foi fechado em 1992. A

"saia" na seção traseira é um adaptador para o grande diâmetro da unidade central Ariane 5

No Japão, o ônibus HOPE-X começou a ser desenvolvido nos anos 80. Dois vôos suborbitais dos demonstradores tecnológicos Hyflex e OREX concluíram com sucesso o programa; em 1997, surgiu a idéia de uma modificação de carga da espaçonave, que ajudaria a lidar com os problemas de suprir a ISS com ônibus espaciais da época. Mas em 1998, o projeto foi bastante cortado no orçamento e em 1999 foi completamente fechado.

Na Alemanha, em 1985, eles começaram a desenvolver sua própria versão do Spiral, chamada Zenger. Em 1991, o projeto até conseguiu criar um motor combinando motores turbojato e ramjet, que proporcionaria pelo menos a velocidade supersônica da aeronave aceleradora, mas durante a auditoria do projeto, estimou-se que o benefício de 10 a 30% em comparação com o Ariane 5 não é justificar os enormes custos de desenvolvimento. O projeto foi fechado em 1995.

Na Rússia, no final dos anos 80, o projeto MAKS foi introduzido - o Sistema Aeroespacial Multipurpose. Nele, os problemas com o desenvolvimento de uma complexa aeronave de reforço hipersônico foram resolvidos com o uso da aeronave pesada An-225 Mriya, ou, de acordo com outras fontes, com uma modificação ainda maior no transporte de carga. O projeto não foi oficialmente fechado, no início do décimo dia, por exemplo, havia notícias sobre a adaptação do sistema a vôos turísticos suborbitais, mas não há informações sobre o trabalho em andamento.

E, finalmente, na segunda metade dos anos 90, o trabalho foi realizado na RSC Energia, a partir do qual o projeto de navios Clipper cresceu. Por volta de 2006, o aparelho foi considerado um substituto promissor para a Soyuz e entrou no conceito de desenvolvimento da exploração espacial tripulada. Mas em 2009, o projeto foi encerrado e a Energy começou a desenvolver o PTK NP, que agora é chamado de Federação.

China misteriosa

Separadamente, vale a pena mencionar projetos reutilizáveis na China. Às vezes, novas fotos de vários modelos de dispositivos reutilizáveis aparecem na Internet, mas devido ao sigilo, não está totalmente claro que tipo de projetos são e qual é o status deles.

Em 2007, apareceu uma foto do layout do que poderia ser o navio Shenlong,

outras fotos mostram outros projetos.

Os lançamentos orbitais não serão bem-sucedidos no momento, portanto, se algum dos projetos estiver em órbita, descobriremos isso. Embora, é claro, as características e o objetivo do dispositivo possam permanecer em segredo por um longo tempo.

X-37

É essa situação, quando o dispositivo voa em órbita, mas não sabemos seu objetivo, agora está acontecendo com o único mini-ônibus em operação. O Projeto X-37, lançado em 1999, está fazendo seu quarto vôo. Um veículo não tripulado, pesando aproximadamente 5,5 toneladas, está em órbita há um tempo cada vez mais longo. A primeira missão durou 224 dias, a segunda 469, a terceira 674, não vou me surpreender se desta vez o dispositivo ficar em órbita por mais de 800 dias. Essa duração do vôo autônomo é possível porque, em órbita, o X-37 abre uma bateria solar do compartimento de carga.

Desta vez, a missão anunciou experimentos com um novo motor a jato elétrico e o efeito do espaço em vários materiais. Os parâmetros orbitais não são particularmente adequados para um satélite de reconhecimento, uma leve inclinação de 30-40 ° significa que o dispositivo não poderá seguir, por exemplo, a Rússia, mas não funcionará para rejeitar completamente a hipótese de reconhecimento, porque seus alvos podem estar na região do equador. A versão do interceptador de satélite também não pode ser descartada - apesar do X-37 ainda não ter interceptado ou destruído ninguém, é estruturalmente um dispositivo de manobra que pode atingir seus objetivos futuros. Astrônomos amadores observaram o X-37 e até fotografaram:

Os serviços militares de controle do espaço sideral dos estados desenvolvidos possuem equipamentos com classe superior, mas não compartilharão essas fotos conosco. Por enquanto, não há senso de eficiência econômica nos vôos X-37, mas, devido ao sigilo, não podemos dizer sobre o sucesso ou fracasso do projeto.

Ixv

Em 11 de fevereiro de 2015, o veículo de lançamento IXV (Veículo Experimental Intermediário - Veículo Experimental Intermediário) foi lançado a partir do Cosmódromo de Kourou. O vôo foi bem-sucedido e, entrando na atmosfera a uma velocidade de 7,5 km / s, típico do retorno da baixa órbita terrestre, o dispositivo mergulhou com sucesso no Oceano Pacífico, voando menos de uma revolução. Apesar da ausência de asas, o dispositivo era controlado pela frenagem na atmosfera. Espera-se que em 2019-2020 outro voo ocorra, provavelmente aterrissando em terra e, no futuro, um navio de carga reutilizável possa ser obtido a partir deste projeto.

RLV-TD

Em 23 de maio de 2016, a Índia lançou com sucesso o demonstrador de tecnologia RLV-TD (Veículo de Lançamento Reutilizável - Demonstração de Tecnologia). O dispositivo subiu 60 km e, tendo voado 450 km com sucesso, colidiu com a água de acordo com o plano de teste. No futuro, a Agência Espacial Indiana realizará os seguintes testes: pouso, vôo atmosférico, teste de um motor hipersônico, teste do dispositivo em velocidade hipersônica. E, como resultado, o ISRO deseja obter uma maneira de reduzir o custo de colocar um quilograma em órbita devido à reutilização.

Caçador de sonhos

O ônibus espacial Dream Chaser, desenvolvido pela Sierra Nevada ainda não foi além da troposfera, mas, apesar do fato de ter perdido na competição de naves espaciais privadas tripuladas para entregar astronautas à ISS, o projeto não foi concluído. O fato é que, no início de 2016, ele venceu a competição de voos para a ISS na versão de carga. A NASA garante que o navio receberá seis missões para entregar carga à ISS a partir de 2019. Estamos aguardando notícias sobre novos testes que certamente serão necessários.

Testes de planejamento e pouso. Um trem de pouso não saiu, o dispositivo foi danificado.

Skylon

Mas este dispositivo ainda está em um estágio baixo de prontidão técnica. Ele foi projetado para implementar o conceito complexo de Single Stage To Orbit (um passo em órbita) e requer o desenvolvimento de um mecanismo especial que liquefaz o oxigênio do ar. Até o momento, não há notícias sobre o teste da montagem do motor; portanto, o projeto não voará com certeza nos próximos anos.

Conclusão

A idéia de um mini-ônibus é atraente, pois pode obter as seguintes vantagens:

Menor custo de criação e serviço entre vôos do que o ônibus "grande".
Ajuste de precisão guiada.
Ligeira sobrecarga durante a frenagem na atmosfera (1,5-3 g).
Voos mais frequentes.

Ao mesmo tempo, como qualquer sistema reutilizável, os mini-ônibus espaciais dependem muito da precisão de estimar o custo e a duração do serviço de bordo, o que pode torná-los economicamente desvantajosos. Além disso, os problemas dos veículos reutilizáveis incluem o pequeno tamanho da frota, o que aumenta a sensibilidade a acidentes.

Algumas fotos foram tiradas do site Buran.ru , há muitas informações interessantes sobre sistemas reutilizáveis.

Menos, mas melhor, ou o retorno de mini-ônibus espaciais