更少,但是更好,或者返回迷你班车



空间大小很重要。太大的火箭或轮船将难以运输且维护成本昂贵,而太小的火箭或轮船将向太空发射太轻的有效载荷。例如,对于运载火箭,最常见的台阶直径在2-4米的范围内,并且在大多数情况下,运载火箭的质量在200-800吨的范围内。在几个世纪以来,很容易为有翼可重复使用的不同尺寸的船舶建立流行曲线。在此期间,我们失败了大型航天飞机项目和许多小型航天飞机项目。在20世纪下半叶,有多个小型翼状轨道船项目,其中一个甚至飞出了大气层。现在,一艘小型航天飞机已经执行了秘密任务数年,并且在一些国家,类似的可重复使用船舶的工作正在进行中。这些是什么样的设备?

根本不是迷你班车


开始谈论可重复使用的游轮时,您必须首先确定要包括的内容和要从列表中排除的内容。有很多带有翅膀的可重复使用的设备,还有更多的未实现项目。例如,X-15和SpaceShipOne飞到100 km的有条件边界。但是它们的结构并不是为轨道飞行而设计的。而且将仅考虑至少在理论上能够进入轨道并返回的设备。同样,鉴于大量未在金属中实施的项目,并非所有项目都在清单中。


X-15的更高版本可以升至100公里,甚至带有隔热涂层,但无法进入轨道

X-20


甚至在战争爆发之前,1934年,奥地利物理学家本杰格(Eigen Zenger)就提出了远程导弹轰炸机计划。奥地利占领之后,该项目开始在纳粹德国开发,但由于无法保证快速回报而于1941年关闭。 1944年,当只有奇迹能使德国免于失败时,该项目得以恢复,但他们当然什么也没做。战后的计算表明,该项目从最初的形式上讲是原则上无法实现的,因为它被低估了大气运动带来的热量。但是轨道轰炸机的想法在苏联和美国都广为人知。苏联发射第一颗卫星后,美国人非常害怕。 1957年10月24日,X-20 Dyna-Soar计划结合了几个单独的开发项目(从Dynamic Soarer-动力滑翔机,在英语中听起来像是“恐龙”)。其结果是成为一架轨道飞机,可以作为敌方卫星的侦察,轰炸机,探索者和战斗机。


X-20

根据任务的不同,X-20可以在Titan-II或Titan-III运载工具上发射。在第一种情况下,该装置进入了亚轨道,潜入大气层,下降至40-60公里的高度,拍摄了目标或在其上投下了原子弹,并从机翼升起,返回了太空。轨道下的轨道意味着该装置飞行,从水中弹起,就像一块平坦的石头从水中弹起一样,必须在第一圈着陆。运载能力更强的运载火箭Titan-III使X-20进入了轨道。奇怪的是,在这种情况下,人们认为可以潜入大气中,但是对于敌人的机动卫星背后的“种族”而言。由于有机翼,X-20可能比任何无翼卫星更能改变轨道的倾角。再说在Titan-III变体中,X-20进入了与TransStage超频单元对接的轨道,并且由于其大量的燃料供应而有足够的回旋余地。


Titan-I X-20 1961

该设备的热保护非常有趣。 X-20并没有一次从热量中蒸发掉的烧蚀性热保护,而像航天飞机和Buran一样的陶瓷绝热材料还不为人所知。因此,X-20应该使用耐火材料和合金-钼,锆,Rene-41合金。在大气中制动时,热保护器被加热并开始发光,并通过辐射散发热量。因此,例如,该船没有底盘-橡胶无法承受这种热量,而单独的冷藏室是一种奢侈。因此,X-20项目是难熔金属滑雪。玻璃也不能承受热量,因此前窗用金属幕关闭,该金属幕只能在着陆之前复位。在飞行中,飞行员可以看着侧窗。



1962年,该项目正式向公众展示。这可能是为什么他如此出名的原因,尽管该程序没有完成一次飞行。对成功的信心如此之大,以至于他们甚至给7名飞行员打了分。名单还包括阿波罗11号的未来司令尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong),他设法按时离开了多达两个程序-X-15和X-20。1963年,根据国家安全大臣罗伯特·麦克纳马拉(Robert McNamara)的决定,该项目被关闭,有利于双子座民用计划(非常成功)和MOL轨道站的军事项目(后来也关闭)。



螺旋,BOR和EPOS


1965年,苏联启动了一项雄心勃勃的计划,以创建可重复使用的系统,其中第一阶段是高超音速加速器飞机,第二和第三阶段是带有加速块的轨道飞行器。助推飞机必须上升到30公里的高度并加速到6声速,然后轨道飞行器进入一次性火箭阶段进入轨道。


分离力矩

如果助推飞机上的工作很慢-这是一件非常困难的事情,即超音速发动机,那么1969年就已经开始对名为BOR(无人轨道火箭发射器)的轨道飞行器进行测试。在7月15日首次启动时,该设备在没有热保护的情况下启动。自然地,它燃烧了下来,但是通过遥测接收到有关在60-70 km高度成功控制下降成功的信息。在12月6日的第二次发射中,该设备成功地在大气层附近制动,但是由于旋转的控制系统故障,降落伞无法正常打开,并且BOR坠毁。此后,又发生了五次发射,其中只有一种情况是由于发射飞行器整流罩的损坏,该装置没有进入轨道。在剩下的四个开始中,我们测试了耐热铌板,检查了不同的迎角,即使设备最终坠毁,每次发布都会带来重要而有趣的数据。



1966年,在2号宇航员德国蒂托夫的指导下,组建了一个特殊的宇航员小队,后者使用接收到MiG-105指数的类似物进行飞行(1976年10月11日首次飞行):




在1980年代,开始对BOR-4装置进行测试,该装置为Buran制定了热保护措施。成功进行了五次飞行,其中一架在简化装置上进行了亚轨道飞行。该程序现在称为EPOS(实验载人轨道飞机)。


底面上可以看到一个特有的隔热砖,

但是螺旋的时间已经过去了。由于苏联的国防部高层希望“像美国人一样穿梭”,因此从未制造出助推飞机,也出于政治原因取消了轨道飞行器。因此,BOR-5已经是Buran的较小副本,并且带有EPOS的Spiral最终被关闭。



第一部分-BOR-2,3的测试;第二部分(彩色)-BOR-4:



封闭项目


航天飞机的最初成功催生了此类飞船的某些时尚。在欧洲,从1985年开始提出的在1975年HERMES项目,该项目已开始在同一时间开发的运载火箭阿丽亚娜5然而,不像导弹,HERMES于1992年被关闭了


“裙子”的尾端-适配器中央单元Ariane 5的大直径

在日本,HOPE-X航天飞机在80年代开始研发。 Hyflex和OREX技术演示者的两次亚轨道飞行成功完成了该计划; 1997年,提出了对航天器进行货物改装的想法,这将有助于解决当时向国际空间站提供航天飞机的问题。但是在1998年,该项目大大削减了预算,并在1999年完全关闭。



1985年在德国,他们开始开发自己的Spiral版本,称为Zenger。 1991年,该项目甚至设法制造出一种将涡轮喷气发动机和冲压喷气发动机相结合的发动机,该发动机至少可以提供油门飞机的超音速速度,但是当对该项目进行审核时,据估计与阿丽亚娜5号飞机相比,收益10-30%并没有证明巨大的开发成本。该项目于1995年关闭。

在80年代末期,在俄罗斯引入了MAKS项目-​​多用途航空航天系统。在其中,决定使用An-225 Mriya重型飞机来解决复杂的高超音速助推飞机的问题,或者根据其他消息来源,对它进行更大的负载修改。该项目尚未正式结束,例如在第十个开始时,有关于该系统适应亚轨道旅游飞行的消息,但没有有关正在进行的工作的信息。



最终,在90年代后半叶,RSC Energia进行了工作,Clipper船项目从此发展起来。在2006年左右,该装置甚至被认为是联盟号的有前途的替代品,并落入了载人太空探索发展的概念。但是在2009年,该项目结束,Energy开始开发PTK NP,现在称为联合会。



神秘的中国


另外,值得一提的是在中国可重复使用的项目。有时,Internet上会出现各种型号的可重复使用设备的新照片,但是由于保密性,目前还不清楚这些项目属于哪种项目,它们的状态如何。

2007年,出现了神龙号船的布局照片,


其他照片则显示了其他一些项目。











轨道发射目前不会成功,因此,如果有任何项目在轨道上,我们将予以了解。当然,尽管设备的特性和用途可以长时间保持秘密。

X-37




正是这种情况,当设备在轨道上飞行,但我们不知道它的目的时,这是唯一的微型航天飞机在运行。 X-37计划于1999年启动,目前正在进行第四次飞行。重量约为5.5吨的无人驾驶飞机进入轨道的时间越来越长。第一次飞行任务持续了224天,第二次飞行任务是469天,第三次飞行任务是674天,如果这次设备在轨道上运行800天以上,我不会感到惊讶。这样的自主飞行时间是可能的,因为X-37在轨道上从货舱打开了太阳能电池。



这次,特派团宣布了使用新型电动喷气发动机的实验以及空间对各种材料的影响。轨道参数并非特别适合于侦察卫星,例如30-40°的微小倾斜意味着该设备将无法跟随俄罗斯,但由于其目标可能在赤道区域,因此无法完全否定侦察假设。卫星拦截器的版本也不容小视-尽管X-37尚未拦截或摧毁任何人,但它在结构上是可以接近其未来目标的机动设备。业余天文学家观察了X-37并拍摄了照片:





发达国家控制外层空间的军事部门使用的装备更高,但是他们不会与我们分享这些照片。目前,X-37航班没有经济效益的感觉,但是由于保密性,我们不能说该项目的成败。

病毒




2015年2月11日,IXV(中级实验车辆-中级实验车辆)运载火箭从库鲁国际机场发射升空。飞行成功,并且以7.5 km / s的速度进入大气层,这通常是从低地球轨道返回的结果,该设备成功地溅入了太平洋,飞行了不到一圈。尽管没有机翼,该装置还是通过在大气中制动来控制的。预计在2019-2020年将进行另一次飞行,很可能降落在陆地上,将来,可以从此项目中获得可重复使用的货船。



RLV-TD




2016年5月23日,印度成功发射了RLV-TD技术演示器(可重复使用的运载火箭-技术演示)。该设备爬升了60公里,成功飞行了450公里,根据测试计划坠入水中。将来,印度航天局将进行以下测试:着陆,大气飞行,测试超音速发动机,以高音速测试设备。结果,ISRO希望找到一种方法,以减少由于可重复使用而使千克进入轨道的成本。



追梦者




内华达山脉公司研制的Dream Chaser航天飞机尚未超越对流层,但是尽管它在载人私人飞船竞争中输掉了将宇航员运送到ISS的事实,但该项目尚未完成。事实是,在2016年初,他赢得了货运版ISS航班的竞赛。美国国家航空航天局(NASA)保证,从2019年起,这艘船将接受六次任务将货物运送到国际空间站。我们正在等待有关肯定需要的新测试的消息。

计划和着陆测试。一个起落架没有出来,设备损坏。


天龙




但是此设备仍处于技术准备阶段。它旨在实现复杂的“ 单级进入轨道” 概念(进入轨道仅一步),并且需要开发一种特殊的发动机来将空气中的氧气液化。到目前为止,还没有关于测试发动机组件的消息,因此该项目在未来几年肯定不会实现。

结论


迷你班车的想法很有吸引力,因为它可以实现以下优点:
  • 与“大型”航天飞机相比,创建和航班间服务的成本更低。
  • 引导式精确配合。
  • 在大气中制动时略有过载(1.5-3克)。
  • 更频繁的航班。

同时,与任何可重复使用的系统一样,微型班车在很大程度上取决于估算航班往返服务的成本和持续时间的准确性,这可能使其在经济上不利。另外,可重复使用的车辆的问题包括车队的规模小,这增加了对事故的敏感性。

一些图片是从Buran.ru网站上拍摄的,有关可重用系统有很多有趣的信息。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394487/


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