Ajatus raketti -avaruusaluksesta, joka pystyy nousemaan kiertoradalle ja palaamaan maapallolle kuin lentokone, ilmestyi useita vuosikymmeniä sitten. Ajan myötä sen kehitys johti ns. kiertoradalla, mukaan lukien ne, jotka ovat löytäneet käytännön sovelluksia. Kuitenkin tietyn ajan kuluttua tällä alalla tehdyt työt eivät voineet antaa toivottuja tuloksia. Maailman johtavat maat ovat kehittäneet useita avaruuskoneiden hankkeita, mutta ne eivät edenneet pidemmälle kuin koelaitteiden testaus.
On huomattava, että kaikki Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen varhainen kehitys avaruuskoneiden alalla, vaikka ne eivät johtaneet perustavanlaatuisen uuden tekniikan syntymiseen ja toimintaan, eivät silti olleet hyödyttömiä. Heidän avullaan asiantuntijat monista tiede- ja suunnittelulaitoksista pystyivät hankkimaan tarvittavan kokemuksen, suorittamaan useita tutkimuksia ja kokeita sekä määrittämään muita tapoja kehittää avaruusteknologiaa. Uuden teknologian ja kehityksen perusteella luotiin pian todellisia näytteitä halutulla ominaisuudella varustetuista avaruuskoneista.
X-20 DynaSoar
Ensimmäinen täysimittainen avaruuslentokonehanke, jolla oli mahdollisuus päästä testilentoihin, on amerikkalainen X-20 DynaSoar. Ohjelman työ alkoi syksyllä 1957 - vain muutama päivä ensimmäisen Neuvostoliitossa valmistetun keinotekoisen Maasatelliitin laukaisun jälkeen. Sotilaallinen ja poliittinen johto sekä Yhdysvaltojen ilmailu- ja avaruusalan johtajat päättivät, että on tarpeen luoda omat avaruusjärjestelmät, mukaan lukien sotilaalliseen käyttöön soveltuvat järjestelmät.
X-20 DynoSoar-avaruuslentokone saapuu ilmakehään. NASAn piirustus
Joulukuun puolivälissä NACA: ssa pidettiin konferenssi raketti- ja avaruusteknologian kehittämistavoista. Se käsitteli kolmea päätyyppistä avaruusalusta ihmisten tai rahdin kuljettamiseen: kapseli, joka laukaistaan kiertoradalle kantorakettia käyttäen ja palaa ballistista liikerataa pitkin; nostolaitetyyppinen kiertorata, joka pystyy suorittamaan joitain liikkeitä; sekä täysimittainen kiertorata-kone. Keskustelujen tulosten perusteella päätettiin kehittää "ballistisen" kapselin ja avaruusaluksen käsitteitä.
Vuoden lopussa Yhdysvaltain ilmavoimien tutkimus- ja kehityskomento käynnisti uuden ohjelman koodilla DynaSoar (lyhenne sanoista Dynamic Soaring - "dynamic design"), jossa suunniteltiin avaruustason kehittämistä. Tulevien avaruusalusten vaatimusten muodostaminen alkoi ja ohjelmaan osallistumista koskevien hakemusten kerääminen. BBC sai yhteensä yli sata ehdotusta, mutta ohjelmaan osallistui vain 10 yritystä, joista osa päätti tehdä yhteistyötä.
Varhain keväällä 1958 ilmavoimat tutustuivat tusinaan DynaSoar -järjestelmän alustavaan hankkeeseen. Kehitysyritykset käyttivät erilaisia lähestymistapoja ja toteuttivat erilaisia konsepteja. Samaan aikaan huomattavalla osalla hankkeista oli jonkin verran samankaltaisuutta. Ne tarjosivat rakentaa hypersonic -rakettikoneen, joka oli tarkoitus liittää tehosterokotusrakettiin. Eroja oli lentokoneen suunnittelussa, junassa olevien järjestelmien koostumuksessa ja kantoraketin arkkitehtuurissa. Ilmavoimat pitivät Boeing-Vought- ja Bell-Martin-yritysryhmien hankkeita parhaina vaihtoehtoina. Heitä kehitettiin.
Kantoraketin ja avaruusaluksen erottaminen. NASAn piirustus
Kilpailun voittajien etsimisen rinnalla armeija neuvotteli NACA: n kanssa: tämän järjestön piti tarjota tieteellisiä ja käytännön tapahtumia. Vastaava sopimus syntyi myöhään syksyllä 1958. Tämän jälkeen T & K -virasto ja ilmailualan yritykset työskentelivät yhdessä ilmavoimien johdolla. Tähän mennessä ohjelma päätettiin suorittaa useissa vaiheissa - tutkimuksesta avaruusaluksen taisteluversion rakentamiseen ja testaamiseen.
Vuonna 1959 nämä kaksi yritysryhmää harjoittivat erilaista tutkimus- ja kehitystoimintaa. Tänä aikana asiakas muutti avaruustasoa koskevia vaatimuksia useita kertoja. Marraskuun alussa ilmavoimat valitsivat kilpailun voittajan. Projektin parhaan version ehdottivat Boeing ja Vought. On uteliasta, että viimeksi mainittu oli vähentänyt jyrkästi osallistumistaan hankkeeseen - hän oli vastuussa vain muutamasta tulevan laitteen yksiköstä. Martin oli myös mukana hankkeessa, jonka tarkoituksena oli kehittää vaadittu kantoraketti.
Tulevan avaruuslentokoneen prototyypin kehittäminen alkoi vuoden 1959 lopussa. Tämä työvaihe nimettiin vaiheen alfaksi. Avaruuskoneen ulkonäön määrittäminen työtunnuksella X-20 johti erityisiin tuloksiin. Siten tuotteen muotoilu muuttui jatkuvasti ja siirtyi yhä kauemmas perusversiosta. Samanaikaisesti kehitettiin rakennus- ja testausaikataulu. Tietyn ajan kuluttua asiakas ja kehittäjä suunnittelivat suorittavansa kaksi tusinaa koelentoa - ja tämä on vain ensimmäisten vaiheiden puitteissa.
X-20-laitteen malli. Boeing -valokuvat
Vuoden 1961 puoliväliin mennessä ohjelman osallistujat olivat päättäneet tulevan raketti- ja avaruuskompleksin lopullisen ulkonäön. Hypersonic -avaruusaluksen lisäksi siihen sisältyi erityisesti muunnettu Titan IIIC -kantorakettia. Hyötykuormalla varustetun lavan sijasta ehdotettiin, että siihen asennetaan DynaSoar -tuote. Kolmivaiheinen raketti voitaisiin varustaa myös erityisellä neljännellä porrasvaiheella. Tämän yksikön piti pysyä avaruusaluksella ja tarjota ratkaisun joihinkin ongelmiin.
X-20-hankkeessa rakennettiin keskikokoinen avaruuslentokone, jolla oli tyypillinen ulkonäkö. Matalaa delta-siipeä pidettiin optimaalisena, jonka yläpuolella oli runko, jossa oli terävä nenäkartio ja pari sivukelaa. Lentokoneen runko ehdotettiin valmistettavaksi kuumuutta kestävistä terässeoksista ja peitetty erityisillä keraamisilla paneeleilla. Kotelon jäähdytysperiaatetta käytettiin myös nesteellä varustettujen sisäisten pattereiden avulla. Rungon sisällä oli yksipaikkainen ohjaamo sekä nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori ja muut tarvittavat laitteet. Ajoneuvon pituus ei ylittänyt 11 m, siipien kärkiväli oli alle 6,5 m. Sen oma paino oli 5,16 tonnia.
Tuon ajan ehdotusten mukaan X-20-tavaratilaan voitaisiin sijoittaa ohjattuja ohjuksia hyökkäämään kiertoradalla tai maan päällä oleviin kohteisiin. Lisäksi vapaapudotuspommien käyttöä ei suljettu pois. Sikäli kuin tiedetään, erikoistuneiden avaruus-avaruuteen ja avaruus-maa-rakettien kehittäminen ei ole vielä edennyt alustavan tutkimusvaiheen jälkeen.
Testauslentäjä maasimulaattorin ohjaamossa. Boeing -valokuvat
Syyskuussa 1961 Boeing esitteli asiakkaalle täysikokoisen avaruuskoneen mallin. Hänen hyväksyntänsä avaisi tien hankkeelle rakentaa täysimittainen prototyyppi. Myös valmistelut testausta varten olivat käynnissä: NASA ja ilmavoimat alkoivat rekrytoida lentäjiä tuleviin testeihin. Kuusi lentäjää valittiin erityisryhmään. Heidän oli suoritettava vähintään yhdeksän kiertorataa.
Nämä suunnitelmat eivät kuitenkaan toteutuneet. Jo lokakuussa 1961 kilpailevien avaruusohjelmien syntymisen yhteydessä ehdotettiin suunnitelmaa X-20 DynaSoar -hankkeen kustannusten vähentämiseksi. Tässä asiakirjassa määrättiin koelentojen määrän vähentämisestä ja lento -ohjelmien yksinkertaistamisesta. Tämän vuoksi testien kustannuksia oli tarkoitus alentaa 920 miljoonaan dollariin ja valmistua vuoteen 1967 mennessä. On uteliasta, että yksi rinnakkaisista avaruusohjelmista samana aikana sai niin ankaraa kritiikkiä, että se yksinkertaisesti suljettiin.
Tätä taustaa vasten ei kuitenkaan ollut syytä iloon. Jo ensi vuoden helmikuussa DynaSoar -ohjelma siirrettiin tutkimusluokkaan, mikä johtui avaruuslentokoneen ja siihen liittyvän raketin kehittämisongelmista. Lisäksi rahoituksen saamisessa ja työn järjestämisessä oli vaikeuksia. Lokakuussa ilmestyi uusi ohjelma -aikataulu, joka taas määräsi menojen vähentämisestä.
DynaSoar -ulkoasu ja sen luojat Boeingilta. Boeing -valokuvat
Vuonna 1963 DynaSoar -hanke kohtasi uuden kilpailijan Gemini -avaruusaluksen muodossa. Pentagon vertasi kahta kehitystä ja yritti selvittää, mikä niistä on sotilaalliselta kannalta kiinnostavampi. Tätä seurasi sotilasosaston kiistoja, joiden taustalla oli huhuja X-20: n työn lopettamisesta. Boeing sai kuitenkin keväällä uuden sopimuksen kehitystyön jatkamisesta. Samanaikaisesti jatkettiin keskusteluja tulevasta rahoituksesta ja testauksesta.
Puolustusministeri Robert McNamara määräsi 20. joulukuuta 1963 DynaSoar -ohjelman lopettamisen ASSET -hankkeen hyväksi ja rahoituksen uudelleenohjauksen. Raporttien mukaan tuolloin DynaSoar -ohjelmaan käytettiin 410 miljoonaa dollaria. Ensimmäinen lento vaati vastaavia summia ja useita vuosia työtä. Hankkeelle ei kuitenkaan varattu tarvittavaa aikaa ja rahaa.
Kierre
Amerikkalaisen tieteen yrittäessä luoda avaruusalusta neuvostoliiton asiantuntijat jatkoivat ballistisen alkuperän kapselilaivojen kehittämistä ja menestyivät tässä asiassa erittäin hyvin. Kuitenkin vain muutama vuosi myöhemmin maassamme alkoi työ kiertoratalentokoneen luomiseksi. Ilmailu- ja avaruusjärjestelmän kotimainen projekti nimettiin "Spiral".
Spiral-ilmailujärjestelmän malli lentoonlähtökokoonpanossa. Kuva Epizodsspace.airbase.ru
Tiedetään, että yksi syy "Spiral" -teeman ilmestymiseen oli tieto amerikkalaisista suunnitelmista luoda avaruuskoneita, nimittäin DynaSoar -projekti. Samalla voidaan huomata, että astronautian kehittämistä voitaisiin jatkaa eri tavoin, myös luomalla avaruuskoneita. Näin ollen "Spiralia", vaikka se luotiin ulkomaisia näytteitä silmällä pitäen, voidaan pitää täysin omana projektina, joka perustuu alkuperäisiin ideoihin.
Ilmavoimien 30. Keski -tutkimuslaitos ehdotti vuonna 1964 lopullista konseptia järjestelmästä, jossa yhdistyvät rakettitason ja avaruusaluksen ideat. Tämä ehdotus kiinnosti ilmailualan johtajia, ja vuonna 1965 ilmestyi vastaava määräys. Sen mukaisesti A. I. Mikoyanin oli määrä kehittää projekti lupaavalle ilmailujärjestelmälle koodilla "Spiral". Työ aiheesta alkoi vuonna 1966 suunnittelija G. E. Lozino-Lozinsky.
30. Keski -tutkimuslaitos sai päätökseen merkittävän osan työstä, mikä yksinkertaisti huomattavasti Mikoyanin suunnittelutoimiston tehtävää. Instituutin asiantuntijat ovat muodostaneet tulevan kompleksin arkkitehtuurin sekä määrittäneet sen ominaisuudet ja kyvyt. Tämän ansiosta lentokoneiden suunnittelijoiden oli tehtävä vain kehitystyötä. Tämä lähestymistapa antoi tiettyjä etuja. Niinpä 60-luvun puolivälin suunnitelmien mukaan "Spiralin" ensimmäinen lento voisi tapahtua jo seuraavan vuosikymmenen alussa.
Spiraaliprofiili. Kuva Epizodsspace.airbase.ru
Spiral-järjestelmä perustui erityiseen 50-50-tehostelentokoneeseen, jolla oli tyypillinen ulkonäkö. Sen piti olla pyyhkäisty siipi ja joukko suuritehoisia suihkumoottoreita. Koneen yläosaan asennettiin alusta ylemmän tason kiertoratalevyn asentamista varten. Peruskonseptin mukaan tehostimen piti nousta 30 km: n korkeuteen ja kehittää noin M = 6 nopeutta. Tällaisen koneen kokonaispituus oli 38 m ja siipiväli 16,5 m. Koko ilmailujärjestelmän lentoonlähtöpaino on 52 tonnia.
Kiihdyttimen "50-50" hyötykuorma oli ns. kiertoradalla lentokone raketinvahvistimella. Avaruuskone ehdotettiin rakennettavaksi suunnitelman mukaisesti tukirungolla, jossa koneen alaosa oli siipitaso. Itse rungolla oli kolmion muoto, jolla oli vaihteleva poikkileikkaus. Auton sivuilla oli pari lentokoneita, jotka olivat romahtaneet sivuille. Rungossa oli köli. Purjelentokone ehdotettiin valmistettavaksi kuumuutta kestävistä teräksistä; verhous sai erityisen keraamisen pinnoitteen. Laskelmien mukaan rungon nenä joutui joissakin lennon vaiheissa lämpenemään 1600 ° C: seen, mikä vaati asianmukaista suojaa.
Orbitaalikone "50" ehdotettiin varustettavaksi tuki- ja ohjausmoottoreilla. Sen paino on 8 tonnia, ja sen kantavuus voi olla vähintään 500 kg. Mahdollisuutta kiertoradan sieppaajan ja tiedustelun luomiseen harkittiin. Lisäksi oli olemassa avaruuslentokoneen pommikone, joka pystyi kuljettamaan 2 tonnia rahtia. Booster -lentokoneen ja raketinvahvistimen ansiosta Spirali -lentokone voi nousta kiertoradalle, jonka korkeus on vähintään 150 km.
Kiertorata "50". Kuva Buran.ru
Vuosikymmenen loppuun mennessä Mikoyan Design Bureau suoritti suurimman osan teoreettisesta työstä ja valmisti laitteet ensimmäisiin käytännön kokeisiin. Heinäkuussa 1969 lanseerattiin yksinkertaistetun koelaitteen BOR-1 ("miehittämätön kiertoraketti, ensimmäinen"). Textolite-purjelentokone mittakaavassa 1: 3 modifioidun R-12-raketin avulla saatiin suborbitaaliseen liikerataan. Tuote paloi ilmakehässä, mutta se antoi mahdollisuuden kerätä tietoja. Saman vuoden joulukuussa lanseerattiin BOR-2-laite, jolla oli erilainen rakenne ja kokoonpano. Lennon aikana ohjausjärjestelmät epäonnistuivat ja prototyyppi paloi.
Heinäkuusta 1970 helmikuuhun 1972 tehtiin vielä kolme BOR-2-prototyypin laukaisua. Kaksi päättyi menestykseen, yksi epäonnistumiseen. Vuosina 1973 ja 1974 tehtiin kaksi parannetun BOR-3-tuotteen testiä. Molemmissa tapauksissa onnettomuuksia sattui eri syistä. Useista onnettomuuksista ja puutteista huolimatta BOR -perheen tuotteiden testit antoivat suuren määrän tietoa.
Jo BOR -projektin käynnistämisen jälkeen annettiin määräys lopettaa "Spiral" -teeman työ. Maan johto päätti heittää teollisuuden voimat muihin suuntiin. Ohjelmaa jatkettiin kuitenkin jo vuonna 1974, ja pian saatiin uusia tuloksia. Viimeisintä saavutusta ilmailu- ja avaruusjärjestelmän "Spiral" luomisessa voidaan pitää analogisena lentokoneena "105.11" sekä kiertäjiä BOR-4 ja BOR-5.
Yksi BOR-3: n prototyypeistä. Kuva Buran.ru
"105.11" / MiG-105 oli likimääräinen kopio "Spiral" -ratalentokoneesta, mutta se pystyi lentämään vain ilmakehässä ja aliäänenopeudella. Tämä kone oli tarkoitettu avaruuskoneiden laskeutumisen ja vaakasuoran laskeutumisen harjoitteluun. Ensimmäinen lento "105.11" tapahtui 11. lokakuuta 1976. Auto tuotiin tietylle korkeudelle ja kurssille Tu-95-kantokoneella. Lisäksi malli pudotettiin, ja laskeutumisen jälkeen se laskeutui. Lentoja tehtiin seitsemän, minkä jälkeen testit keskeytettiin prototyypin rikkoutumisen vuoksi.
1970-luvun puolivälissä ilmestyi tekninen tehtävä lupaavan uudelleenkäytettävän avaruusjärjestelmän luomiseksi-tuleva Energia-Buran-kompleksi. Useiden vuosien ajan Spiralin ja Buranin kannattajat väittelivät keskenään ja yrittivät puolustaa puoltaan, mutta pian ongelma ratkaistiin korkeimmalla tasolla. Spiraaliteemaa päätettiin lyhentää vähemmän rohkean mutta lupaavan Buranin hyväksi. Samaan aikaan useita Mikoyanin suunnittelutoimiston ja siihen liittyvien yritysten kehityksiä oli tarkoitus käyttää uudessa projektissa.
Kahdeksankymmentäluvun alussa Buran -hankkeen vuoksi järjestettiin useita BOR -kiertoradan laukaisuja, joiden numerot olivat "4" - "6". Heidän tehtävänään oli testata tulevan avaruustason lämpösuojaus ja ratkaista muita ongelmia. Kaikki nämä kokeet edistivät "Buranin" jatkotyötä. Tärkeää on, että useissa kahdessa ilmailu- ja avaruusjärjestelmissä käytettyjä prototyyppejä on säilytetty ja ne ovat nyt museoissa.
Onnistumisia ja epäonnistumisia
50 -luvun lopulta lähtien kaksi maailman johtavaa maata ovat kehittäneet avaruusohjelmiaan ja kehittäneet useita rohkeita avaruuslentokonehankkeita. Näistä hankkeista ei kuitenkaan ole päästy liian pitkälle monista syistä. Parhaimmillaan kyse oli vain analogisten laitteiden testaamisesta.
Kokenut MiG-105 ilmavoimien museossa. Valokuva Wikimedia Commons
X-20 DynaSoar -hanke päättyi lukuisten teknisten, organisatoristen ja muiden ongelmien vuoksi, jotka johtuivat teknisen tehtävän äärimmäisestä monimutkaisuudesta. Suunnittelijat ja tutkijat onnistuivat ratkaisemaan useita tärkeitä kysymyksiä, mutta näitä ratkaisuja ei testattu käytännössä täysimittaisen kokeellisen avaruusaluksen avulla. Kuitenkin monia ideoita ja tekniikoita, jotka on luotu ensimmäiselle amerikkalaiselle avaruusalukselle, käytettiin myöhemmin uusissa projekteissa. Kaiken tämän tärkein tulos oli Space Transportation System -kompleksi ja sen pääelementti - Space Shuttle -käyttökelpoinen avaruusalus.
Neuvostoliiton "Spiral" -projektin historia ja sen valmistuminen olivat erilaisia. Se näytti eräänlaisena vastauksena ulkomaiseen kehitykseen, mutta samalla se kehittyi eri tavalla. Lisäksi se osoittautui menestyvämmäksi: A. I. Mikoyan suoritti tarvittavat testit, mukaan lukien suborbitaaliset lennot. Suurin syy "spiraalin" hylkäämiseen oli vaihtoehtoisten ehdotusten ja hankkeiden syntyminen. Samaan aikaan ohjelman kehitys sai heti paikan lupaavissa hankkeissa ja joissakin kokeellisissa tuotteissa. Itse asiassa yksi projekti "sulautui" välittömästi toiseen ja varmisti sen kehityksen.
On tunnettua, että rohkeat hankkeet, jotka antavat alun uusille suunnille, eivät välttämättä aina anna toivottuja tuloksia. Siitä huolimatta asiantuntijat keräävät heidän avullaan tarvittavat tiedot ja saavat arvokasta kokemusta, jota voidaan sitten käyttää uusien hankkeiden luomisessa. Tästä tulee tärkein tulos ohjelmista, jotka eivät ole kovin onnistuneita ensi silmäyksellä. DynaSoarin ja Spiralin tapauksessa tilanne näyttää kuitenkin monimutkaisemmalta. Vain yksi avaruuskoneen versio, joka on luotu heidän kokemuksensa perusteella, saavutti täyden toiminnan, ja jopa se on jo siirtynyt eläkkeelle.
