Weniger, ja besser oder Rückgabe von Mini-Shuttles

Published on May 30, 2016

Weniger, ja besser oder Rückgabe von Mini-Shuttles



    Die Raumgröße ist wichtig. Eine zu große Rakete oder ein Schiff ist schwierig zu transportieren und teuer zu warten, und ein zu kleines Stück bringt eine zu leichte Nutzlast in den Weltraum. Zum Beispiel Boostern häufigste Durchmesser Stufe liegt im Bereich von 2-4 Metern, und das Ausgangsgewicht in den meisten Fällen variiert im Bereich von 200-800 Tonnen. Nach einigen Jahrhunderten wird es leicht sein, die Prävalenzkurven für verschieden große geflügelte wiederverwendbare Schiffe zu erstellen. In der Zwischenzeit haben wir versagtein großes Shuttle-Projekt und viele Mini-Shuttle-Projekte. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gab es mehrere Projekte von kleinen Orbitalschiffen mit Flügeln, von denen eines sogar außerhalb der Atmosphäre flog. Nun hat ein Mini-Shuttle seit mehreren Jahren geheime Missionen gemacht, und in mehreren Ländern wird an ähnlichen wiederverwendbaren Schiffen gearbeitet. Was sind diese Geräte?

    Kein Mini-Shuttle überhaupt


    Wenn Sie anfangen, über wiederverwendbare geflügelte Schiffe zu sprechen, müssen Sie zunächst entscheiden, was Sie aufnehmen und was von der Liste ausschließen soll. Wiederverwendbare Fahrzeuge mit Flügeln waren ziemlich viel und ihre nicht realisierten Projekte - und noch viel mehr. Zum Beispiel erreichten X-15 und SpaceShipOne die bedingte Grenze des Weltraums bei 100 km. Sie waren jedoch nicht für den Orbitalflug konzipiert. Und weiter werden nur Geräte betrachtet, die zumindest theoretisch in die Lage sind, in den Orbit zu gehen und zurückzukehren. Angesichts der Fülle von Projekten, die nicht im Metall umgesetzt wurden, stehen nicht alle auf der Liste.


    Spätere Versionen der X-15 konnten bis zu 100 km weit fahren und sogar einen Hitzeschild tragen, konnten jedoch nicht in den Orbit gelangen

    X-20


    Noch vor dem Krieg, im Jahr 1934, schlug der österreichische Physiker Eigen Senger das Projekt eines Langstreckenraketenbombers vor. Nach der Besetzung Österreichs begann sich das Projekt in Nazi-Deutschland zu entwickeln, wurde aber 1941 geschlossen, da es keine schnelle Rückkehr versprach. 1944, als nur ein Wunder Deutschland vor der Niederlage retten konnte, wurde das Projekt wieder aufgenommen, aber sie hatten natürlich keine Zeit, etwas zu unternehmen. Nachkriegsrechnungen zeigen, dass das Projekt in seiner ursprünglichen Form im Prinzip nicht realisierbar war, da darin die Erwärmung durch die Bewegung in der Atmosphäre sehr unterschätzt wurde. Die Idee eines Orbitalbombers wurde jedoch sowohl in der UdSSR als auch in den USA bekannt. Und nach dem Start des ersten Satelliten durch die Sowjetunion hatten die Amerikaner große Angst. Und bereits am 24. Oktober 1957 wurde das X-20 Dyna-Soar-Programm (mehrere dynamische Entwicklungen) miteinander verbunden (aus den Worten Dynamic Soarer - ein dynamischer Segelflugzeug, klingt im Englischen genauso wie "Dinosaurier"). Das Ergebnis war ein Orbitalflugzeug, das als Aufklärer, Bomber, Entdecker und Kämpfer feindlicher Satelliten dienen konnte.


    Lebensgröße X-20

    Je nach Mission kann der X-20 mit einem Titan-II- oder Titan-III-Booster gestartet werden. Im ersten Fall befand sich das Gerät auf einer suborbitalen Flugbahn, tauchte in die Atmosphäre ein, fiel auf eine Höhe von 40 bis 60 km, fotografierte ein Ziel oder ließ eine Atombombe darauf fallen und kehrte mit der Hebekraft von den Flügeln in den Weltraum zurück. Die suborbitale Flugbahn bedeutete, dass der Apparat flog und die Atmosphäre wie ein flacher Stein vom Wasser abprallte und auf der ersten Umlaufbahn landen musste. Der Titan-III Booster Booster ermöglichte den Start der X-20 in den Orbit. Es ist merkwürdig, dass auch in diesem Fall ein Eintauchen in die Atmosphäre für möglich gehalten wurde, jedoch für den Fall eines „Wettlaufs“ für den Manövrier-Satelliten des Feindes. X-20 aufgrund der Flügel könnte die Neigung der Umlaufbahn stärker verändern als jeder flügellose Satellit. Außerdem,


    Auf der ersten linken Rakete des Typs Titan-I X-20 blieb sie 1961 stehen

    Der Hitzeschutz des Gerätes war sehr interessant. Der X-20 hatte keinen einmaligen Wärmeschutz, der vor der Hitze verdampfte, und eine keramische Isolierung wie die des Space Shuttle und Buran war noch nicht bekannt. Daher sollten auf dem X-20 feuerfeste Materialien und Legierungen - Molybdän, Zirkonium und Rene-41-Legierung - verwendet werden. Beim Bremsen in der Atmosphäre erwärmte sich der Hitzeschild, begann zu glühen und strahlte Wärme aus. So hatte das Schiff beispielsweise kein Fahrgestell - die Reifen hätten eine solche Heizung nicht aufrechterhalten können, und das separate Kühlfach war ein Luxus. Daher waren die X-20 auf dem Projekt refraktäre Metallski. Da das Glas der Hitze auch nicht standhalten konnte, wurde das Frontfenster mit einem Metallvorhang geschlossen, der nur vor der Landung fallen gelassen werden sollte. Und im Flug konnte der Pilot in die Seitenfenster schauen.



    1962 wurde das Projekt offiziell der Öffentlichkeit vorgestellt. Vielleicht ist er deshalb so berühmt, obwohl kein einziger Flug unter dem Programm gemacht wurde. Das Vertrauen in den Erfolg war so groß, dass sogar sieben Piloten erzielt wurden. Die Liste enthielt den zukünftigen Kommandanten der Apollo 11, Neil Armstrong, der Zeit hatte, so viele Programme wie X-15 und X-20 zu verlassen. Im Jahr 1963 schloss die vorsätzliche Entscheidung des Staatssekretärs für nationale Sicherheit, Robert McNamara, das Projekt zugunsten des zivilen Zwillingsprogramms (war sehr erfolgreich) und des militärischen Projekts der MOL-Raumstation (später auch geschlossen).



    Spirale, BOR und EPOS


    1965 wurde in der UdSSR ein ehrgeiziges Programm zur Schaffung eines wiederverwendbaren Systems gestartet, in dem die erste Stufe ein Hyperschall-Flugzeugpropeller und die zweite und dritte - ein Orbiter mit einer Beschleunigungseinheit - waren. Der Propeller musste auf eine Höhe von 30 km steigen und auf 6 Schallgeschwindigkeiten beschleunigen. Der Orbiter ging dann in einer einmaligen Raketenstufe in den Orbit.


    Moment der Trennung

    Und wenn die Arbeit an den Flugzeugen der Oberstufe langsam verlief - dies ist eine sehr schwierige Sache, Hypersonic-Triebwerke -, begannen bereits 1969 die Tests des Orbiters namens BOR (Unmanned Orbital Rocket Plane). Bei der ersten Einführung am 15. Juli wurde das Gerät ohne Wärmeschutz gestartet. Natürlich brannte es ab, aber per Telemetrie wurden Informationen über den Erfolg des kontrollierten Abstiegs in einer Höhe von 60 bis 70 km erhalten. Beim zweiten Start, am 6. Dezember, bremste das Gerät erfolgreich gegen die Atmosphäre ab, aber aufgrund des Ausfalls des Steuersystems konnte es nicht richtig geöffnet werden, und die Fallschirme konnten sich nicht richtig öffnen, und BOR stürzte ab. Danach fanden fünf weitere Starts statt, von denen nur in einem Fall das Gerät aufgrund der Zerstörung der Verkleidung des Startfahrzeugs nicht in den Orbit gelangte. In den verbleibenden vier Starts testeten sie ein hitzebeständiges Niob-Panel, prüften verschiedene Anstellwinkel und selbst wenn das Gerät schließlich abstürzte.



    1966 wurde unter der Leitung des Kosmonauten Nr. 2 German Titov eine spezielle Kosmonautenabteilung gebildet, die Flüge auf einem Analogflugzeug durchführte, das den MiG-105-Index erhielt (erster Flug 11. Oktober 1976):




    In den 1980er Jahren begannen Tests des BOR-4-Apparats, bei dem ein Wärmeschutz für Buran erarbeitet wurde. Es wurden fünf erfolgreiche Flüge durchgeführt, von denen einer mit einem vereinfachten Fahrzeug suborbital ist. Das Programm heißt jetzt EPOS (Experimental Maned Orbital Plane).


    Die charakteristische Fliese des Wärmeschutzes ist auf der Unterseite sichtbar,

    aber die Zeit der Spirale lief bereits ab. Sie entwickelten keinen Flugzeugpropeller, und der Orbiter wurde aus politischen Gründen abgesagt, weil die Spitze des Verteidigungsministeriums der UdSSR einen "Shuttle wie die Amerikaner" wollte. Daher war BOR-5 bereits eine reduzierte Version von Buran und Spiral with EPOS wurde schließlich geschlossen.



    Der erste Teil - testet BOR-2,3 Sekunden (Farbe) - BOR-4:



    Abgeschlossene Projekte


    Der anfängliche Erfolg des Space Shuttles war für solche Schiffe ein wenig Mode. In Europa wurde 1985 das bereits 1975 vorgeschlagene Projekt HERMES lanciert, das gleichzeitig mit der Trägerrakete Ariane 5 gestartet werden sollte, aber im Gegensatz zur Rakete wurde HERMES 1992 geschlossen. Der


    "Rock" im Heckbereich - der Adapter an großer Durchmesser der Zentraleinheit Ariane 5

    In Japan begann in den 80er Jahren das Shuttle HOPE-X zu entwickeln. Das Programm hat die beiden suborbitalen Flüge der Technologiedemonstratoren Hyflex und OREX erfolgreich abgeschlossen. 1997 entstand die Idee einer Änderung des Frachtfahrzeugs, die dazu beitragen sollte, die damaligen Probleme der Versorgung der ISS mit Shuttles zu bewältigen. Im Jahr 1998 wurde das Budget jedoch stark gekürzt und 1999 vollständig geschlossen.



    In Deutschland begannen sie 1985, ihre Version der Spirale namens Zenger zu entwickeln. Im Jahr 1991 gelang es sogar, einen Motor zu entwickeln, der Turbojet- und Direct-Flow-Jet-Triebwerke kombiniert, wodurch das Projekt mindestens die Überschallgeschwindigkeit des Propellerflugzeugs gewährleisten würde. Bei der Projektprüfung wurde jedoch ein Vorteil von 10 bis 30% gegenüber der Ariane 5 ermittelt Rechtfertigen Sie die enormen Entwicklungskosten. Das Projekt wurde 1995 geschlossen.

    In Russland wurde Ende der 80er Jahre das MAKS-Projekt, das Multi-Purpose Aviation and Space System, vorgestellt. Dabei haben sich die Probleme bei der Entwicklung eines komplexen Hyperschall-Flugzeugpropellers dazu entschieden, den Einsatz des schweren Flugzeugs An-225 "Mriya" zu umgehen, oder nach anderen Angaben seine noch größere Tragfähigkeit. Das Projekt ist nicht offiziell geschlossen, zu Beginn der Zehntel gab es beispielsweise Nachrichten über die Anpassung des Systems an suborbitale Touristenflüge, aber es gibt keine Informationen über das aktive Arbeiten.



    Schließlich wurde in der zweiten Hälfte der 90er Jahre bei RSC Energia gearbeitet, woraus das Clipper-Schiffsprojekt wuchs. Um das Jahr 2006 galt das Gerät sogar als vielversprechender Ersatz für die Sojus und ging in das Konzept der Entwicklung der bemannten Kosmonautik ein. Im Jahr 2009 wurde das Projekt jedoch geschlossen, und Energia begann mit der Entwicklung des PTK NP, der jetzt Föderation genannt wird.



    Geheimnisvolles China


    Unabhängig davon sind die wiederverwendbaren Projekte Chinas zu erwähnen. Im Internet gibt es manchmal neue Fotos von verschiedenen Modellen wiederverwendbarer Geräte, aber aufgrund der Geheimhaltung ist es völlig unverständlich, was diese Projekte sind und welchen Status sie haben.

    Im Jahr 2007 gab es Fotos vom Layout des Schiffs "Shenlong",


    auf den anderen Fotos sind einige andere Projekte zu sehen.











    Orbital-Starts können nun nicht mehr unmerklich durchgeführt werden. Wenn also eines der Projekte im Orbit ist, werden wir davon erfahren. Obwohl die Eigenschaften und der Zweck des Geräts natürlich lange Zeit geheim bleiben können.

    X-37




    Dies ist die Situation, in der das Gerät im Orbit fliegt, das Ziel aber nicht bekannt ist. Es geschieht jetzt mit dem einzigen in Betrieb befindlichen Mini-Shuttle. Das 1999 gestartete Projekt X-37 macht nun seinen vierten Flug. Das rund 5,5 Tonnen schwere, unbemannte Fahrzeug ist umso länger im Orbit. Die erste Mission dauerte 224 Tage, die zweite 469, die dritte 674, es würde mich nicht wundern, wenn das Gerät diesmal mehr als 800 Tage im Orbit bleiben wird. Eine solche autonome Flugdauer ist möglich, weil die X-37 im Orbit eine Solarbatterie aus dem Frachtraum freigibt.



    Diesmal kündigte die Mission an, Experimente mit einem neuen Elektrojet-Triebwerk und den Auswirkungen des Weltraums auf verschiedene Materialien durchzuführen. Die Parameter des Orbits sind für Aufklärungssatelliten nicht besonders geeignet, eine kleine Neigung von 30-40 ° bedeutet, dass das Gerät beispielsweise Russland nicht überwachen kann. Die Intelligenzhypothese kann jedoch nicht abgelehnt werden, da sich ihre Ziele in der Nähe des Äquators befinden können. Die Satelliten-Interceptor-Version kann auch nicht außer Acht gelassen werden - trotz der Tatsache, dass der X-37 noch niemanden abgefangen oder zerstört hat, ist er konstruktiv ein Manövriergerät, das sich seinen zukünftigen Zielen nähern kann. Amateurastronomen sahen X-37 und fotografierten sie sogar:





    Die Ausrüstung der höheren Klasse steht den Militärdiensten zur Verfügung, die den Weltraum in den entwickelten Ländern kontrollieren, aber sie werden diese Fotos nicht mit uns teilen. Die Wirtschaftlichkeit des Fliegens der X-37 riecht immer noch nicht, aber aufgrund der Geheimhaltung können wir nicht über die Erfolge oder Misserfolge des Projekts berichten.

    IXV




    Am 11. Februar 2015 wurde der IXV-Technologie-Demonstrator (Intermediate eXperimental Vehicle) aus dem Kosmodrom Kourou herausgebracht. Der Flug war erfolgreich, und nachdem er mit einer Geschwindigkeit von 7,5 km / s, die typisch für die Rückkehr aus einer erdnahen Umlaufbahn ist, in die Atmosphäre eingedrungen war, spritzte das Gerät erfolgreich im Pazifischen Ozean und flog weniger als eine Umlaufbahn. Trotz fehlender Flügel wurde das Gerät beim Bremsen in der Atmosphäre kontrolliert. Es wird erwartet, dass ein weiterer Flug in den Jahren 2019-2020 stattfinden wird, höchstwahrscheinlich bei einer Landung an Land, und später könnte sich aus diesem Projekt ein wiederverwendbares Frachtschiff ergeben.



    RLV-TD




    Am 23. Mai 2016 startete Indien erfolgreich einen Technologie-Demonstrator RLV-TD (Wiederverwendbares Trägerfahrzeug - Technologie-Demonstration - ein Technologie-Demonstrator für ein wiederverwendbares Startsystem). Das Gerät stieg auf 60 km und nachdem es 450 km erfolgreich geflogen war, stieß es laut Testplan gegen das Wasser. In Zukunft wird die indische Raumfahrtbehörde die folgenden Tests durchführen: Landung, Flug in der Atmosphäre, Testen eines Hyperschallmotors, Testen des Geräts mit Hyperschallgeschwindigkeit. Daher möchte ISRO einen Weg finden, die Kosten für das Einbringen eines Kilogramms in den Orbit aufgrund der Wiederverwendbarkeit zu senken.



    Traumjäger




    Der von Sierra Nevada entwickelte Dream Chaser-Shuttle („Running for a Dream“) ist nicht über die Troposphäre hinausgegangen. Trotz der Tatsache, dass er bei der Konkurrenz von bemannten Privatschiffen für die Lieferung von Astronauten an die ISS verloren ging, ist das Projekt nicht abgeschlossen. Tatsache ist, dass er Anfang 2016 den Wettbewerb für Flüge zur ISS in der Cargo-Version gewonnen hat. Die NASA garantiert, dass das Schiff ab 2019 sechs Missionen für die Lieferung von Fracht zur ISS erhalten wird. Wir warten auf Neuigkeiten zu den neuen Tests, die sicherlich benötigt werden.

    Testplanung und Landung. Ein Rack des Chassis kam nicht heraus, das Gerät wurde beschädigt.


    Skylon




    Und dieses Gerät befindet sich noch in einem niedrigen technischen Bereitschaftszustand. Es wurde entwickelt, um das komplexe Konzept des Single Stage To Orbit (einen Schritt in den Orbit) zu implementieren und erfordert die Entwicklung eines speziellen Motors, der den Sauerstoff aus der Luft verflüssigt. Bisher gibt es keine Nachrichten über die Motortestmontage, daher wird das Projekt in den nächsten Jahren nicht genau fliegen.

    Fazit


    Die Idee eines Mini-Shuttles ist attraktiv, da folgende Vorteile realisiert werden können:
    • Geringere Kosten für die Erstellung und den Flugverkehr als der "große" Shuttle.
    • Passgenau verwaltet.
    • Leichte Überlast beim Bremsen in der Atmosphäre (1,5-3 g).
    • Häufiger Flüge.

    Wie bei jedem wiederverwendbaren System sind Mini-Shuttles jedoch in hohem Maße von der Genauigkeit der Schätzung der Kosten und der Dauer des Flugbetriebs abhängig, was sie wirtschaftlich unrentabel machen kann. Zu den Problemen wiederverwendbarer Fahrzeuge zählt auch die geringe Größe der Flotte, wodurch die Unfallsicherheit erhöht wird.

    Einige Bilder stammen von der Website Buran.ru , es gibt viele interessante Informationen zu wiederverwendbaren Systemen.