Kiertävällä avaruusaluksella varustetulla ilmailu- ja avaruusjärjestelmällä on useita myönteisiä ominaisuuksia, ja siksi se herättää huomiota. Useita vuosikymmeniä on kehitetty erilaisia tällaisten järjestelmien hankkeita, mutta niiden todelliset näkymät ovat edelleen kyseenalaisia. Tähän mennessä vain muutamia tällaisia hankkeita on otettu käyttöön, ja koko suunnan tulevaisuus on edelleen kyseenalainen.
Menneisyyden onnistumiset
Kiertoradalla sijaitsevan avaruuskoneen käsite mahdollistaa sellaisen lentokoneen luomisen, joka pystyy nousemaan kiertoradalle itsenäisesti tai käyttämällä kantorakettia ja palaamaan sitten Maahan aerodynaamisen lennon avulla vaakasuoralla laskeutumisella. Tämä lentomenetelmä tarjoaa tiettyjä etuja, ja siksi se kiinnostaa raketti- ja avaruusteollisuutta.
Johtavat voimat aloittivat aktiivisen työn tämän aiheen parissa viime vuosisadan 50 -luvulla. Myöhemmin kehitettiin laaja valikoima ilmailu- ja avaruusjärjestelmiä (AKS) eri avaruuskoneilla. Jotkut näistä hankkeista menivät jopa täysimittaisiin kokeisiin, joissa käytettiin kokeellisia tekniikoita.
Samaan aikaan suunta ei edelleenkään ole kovin onnistunut ja kehittynyt. Testattujen näytteiden määrä on paljon pienempi kuin ehdotettujen hankkeiden kokonaismäärä, ja vain yksi kompleksi saavutti todellisen toiminnan.
Menestynein kiertävä lentokone on amerikkalainen avaruussukkula. Vuosina 1981-2011. Tällaiset laitteet tekivät 135 lentoa (2 onnettomuutta), joiden aikana satoja tonneja rahtia ja kymmeniä astronauteja toimitettiin kiertoradalle ja palautettiin Maahan. Tämä ohjelma ei kuitenkaan ratkaissut ongelmaa, joka koski nosto- ja hyötykuorman perimiskustannusten alentamista, ja osoittautui myös liian monimutkaiseksi. Lisäksi kymmenennen vuoden alkuun mennessä avaruuskoneet olivat käyttäneet voimavaransa loppuun, ja uusien rakentaminen osoittautui tarpeettomaksi.
Maassamme avaruuskoneiden työ pysähtyi testausvaiheessa. Niinpä 1970- ja 1980 -luvuilla suoritettiin laaja ohjelma BOR -sarjan laitteiden penkki- ja lentotesteistä, mm. joilla on pääsy kiertoradalle. Vuonna 1988 Buran -avaruusalus teki ainoan avaruuslennonsa. Muut kotimaiset hankkeet eivät edenneet aikaisempien vaiheiden jälkeen.
Lupaava kehitys
The Spaceship Company ja Virgin Galactic testasivat 2000 -luvun alussa kokeellisen avaruusaluksen SpaceShipOne. Myöhemmin tämän tuotteen perusteella kehitettiin uusi avaruusalus SpaceShipTwo, joka pystyi nostamaan pieniä kuormia ulkoavaruuden alarajalle. Tällaisten rajoitusten vuoksi avaruusalusta pidetään vain avaruusmatkailijoiden kuljetusvälineenä tai jonkin tutkimuksen alustana.
Vuosina 2018-19. kokenut SpaceShipTwo kahdessa lennossa nousi yli 80 km korkeuteen. Uusia lentoja suunnitellaan sen jälkeen, kun olemassa oleva alus on modernisoitu ja valmisteltu kaupalliseen käyttöön. Lisäksi rakenteilla on kaksi uutta "sarjamuotoista" avaruuskonetta. On epäselvää, kuinka pian SpaceShipTwo tulee kaupalliseen käyttöön. Hanke on toistuvasti kohdannut lykkäämisongelman, ja tämä suuntaus voi jatkua tulevaisuudessa.
Onnistuneempi ja lupaavampi on Dream Chaser -hanke Sierra Nevada Corp. Hän ehdottaa AKS: n rakentamista, jossa on kantorakettia ja avaruuslentokone, joka pystyy nousemaan matalille kiertoradille. Dream Chaseria kehitetään ensisijaisesti yhteistyöhön kansainvälisen avaruusaseman kanssa; hänen on toimitettava ihmiset ja rahti kiertoradalle ja palattava Maalle. Arvioitu hyötykuorma saavuttaa 5 tonnia, lentoaika on enintään muutama tunti.
Tähän mennessä maa- ja lentotestit on tehty kahdella kokeellisella avaruuskoneella. Ensimmäinen lento on suunniteltu vuonna 2022 käyttäen tavallista Vulcan Centaur -kantorakettia. Sitten suoritetaan koekäynnistys ISS: lle. Vuosikymmenen loppuun mennessä on tarkoitus aloittaa tämän AKS: n täysimittainen toiminta säännöllisillä lennoilla, joissa on yksi tai toinen kuorma. Kuinka realistisia tällaiset suunnitelmat ovat, on epäselvää. NASAn mukaan Sierra Nevadalla on edessään erilaisia haasteita, jotka ainakin vaikeuttavat lennoille valmistautumista.
Kiertoradan testit
2000 -luvun alusta lähtien Yhdysvaltojen ilmavoimat, DARPA, NASA ja Boeing ovat kehittäneet lupaavan avaruusaluksen. X-37A-nimisen tuotteen lentotestit alkoivat vuonna 2006. Sitten luotiin paranneltu X-37B-laite, joka soveltuu rata-laukaukseen. Hanke luotiin ilmavoimien tilauksesta ja sillä oli luultavasti yksinomaan sotilaallinen tarkoitus. Samaan aikaan tämänkaltaisia tarkkoja tietoja ei ole vielä paljastettu.
Kokenut X -37B: n ensimmäinen kiertorata alkoi huhtikuussa 2010 ja kesti 224 päivää - joulukuuhun asti. Sitten tehtiin vielä neljä lentoa, ja viimeinen kesti yli 779 päivää. Viime vuoden toukokuusta lähtien toinen prototyypeistä on ollut kiertoradalla; palautus- ja nousupäivä ei ole tiedossa. Ehkä tällä kertaa he asettavat jälleen ennätyksen lennon kestosta.
Useiden arvioiden ja arvioiden mukaan Yhdysvaltain ilmavoimat käyttävät X-37B: tä jo todellisiin tehtäviin. Laite suorittaa erilaisia liikkeitä ja muuttaa kiertoratojaan. Sen on raportoitu kaatavan hyötykuorman. Siten lentoteknisten valmiuksien kehittämisprosessiin voi liittyä todellista työtä armeijan hyväksi.
Syyskuussa 2020 kiinalaiset asiantuntijat lanseerasivat Changzheng-2F-kantoraketin lupaavalla uudelleenkäytettävällä avaruusaluksella. Jälkimmäinen siirtyi matalan maan kiertoradalle ja alkoi todennäköisesti suorittaa määrättyjä tehtäviä. Kiinan AKC -hankkeen yksityiskohtia ei paljastettu. Jopa tuloksena olevan laitteen luokka on edelleen tuntematon.
Ulkomaisten lähteiden mukaan Kiinan ensimmäinen uudelleenkäytettävä alus on arkkitehtuuriltaan ja ulkonäöltään samanlainen kuin amerikkalainen X-37B ja sillä pitäisi olla samanlaiset ominaisuudet. Tämä tuote on väitetysti valmistettu lentokoneena, jonka delta -siipi on pieni ja sen massa on enintään 8 tonnia. Ratkaistavien tehtävien valikoima ja soveltamisala ovat tuntemattomia. Kiina ei ole vielä paljastanut hankkeensa yksityiskohtia.
Suuntaongelmat
Kaikista ponnisteluista huolimatta AKS: n suunta kiertoradalla on toistaiseksi ollut vain vähäistä. Lähitulevaisuudessa tilanne voi muuttua - mutta nykyisten prosessien ajoitus ja tulokset ovat edelleen kyseenalaisia. Useat luonteenomaiset tekijät ja vaikeudet, joita raketti- ja avaruusalan on kohdattava, ovat johtaneet tähän tilanteeseen.
Avaruuskoneiden suurin ongelma on niiden luomisen monimutkaisuus. Suunnittelijoiden on yhdistettävä kiertoradatekniikan ja aerodynaamisen lennon erityispiirteet ottaen huomioon rakenteelle ominaiset kuormat. Tämä vaatii usein uusien tekniikoiden ja komponenttien kehittämistä. Työn hinta nousee vastaavasti.
Ehdotetut avaruuskoneiden hankkeet eivät voi vielä kilpailla muiden luokkien raketti- ja avaruusjärjestelmien kanssa. Olemassa olevat alukset ja kantoraketit pystyvät toimittamaan erilaisia hyötykuormia eri kiertoradoille - asiakas voi valita optimaalisen järjestelmän. Ehdotettujen tyyppisten avaruuslentokoneiden käyttö ei vielä pysty tarjoamaan tällaista joustavuutta. Tätä varten on tarpeen saattaa loppuun nykyisten hankkeiden kehittäminen ja luoda uusia näytteitä, joilla on erilaisia ominaisuuksia.
Lopuksi, raketti- ja avaruusalan yleinen konjunktura vaikuttaa negatiivisesti suunnan näkymiin. Parhaat menestykset ovat Yhdysvaltain ja Kiinan hankkeita, jotka on luotu asevoimien määräyksestä ja niiden suoralla tuella. Kaupalliset kehittäjät, joilla on ennakoivia projekteja, ja jopa suuret organisaatiot, kuten NASA, eivät vielä pysty itsenäisesti tarjoamaan nopeaa ja korkealaatuista järjestelmää halutuilla ominaisuuksilla.
Objektiivisten rajoitusten ja erilaisten vaikeuksien vuoksi avaruuslentokoneiden kehittäminen tähän mennessä voi ylpeillä vain rajallisilla saavutuksilla. Suurin osa tällaisista hankkeista on jäänyt historiaan ilman todellisia tuloksia, ja suurin osa nykyisestä kehityksestä ei ole vielä syntynyt testausvaiheesta. Kiinnostus tätä aihetta kohtaan on kuitenkin edelleen ja kannustaa työn jatkamiseen. Voidaan olettaa, että tulevaisuudessa tilanne muuttuu vähitellen ja uusia orbitaalimalleja otetaan käyttöön. Kuitenkin vanhan avaruussukkulan analogit, joilla on samat mitat ja hyötykuorma, eivät todennäköisesti ilmesty tulevina vuosina.
