21. heinäkuuta 2011 amerikkalainen avaruusalus Atlantis teki viimeisen laskeutumisen, joka lopetti pitkän ja jännittävän avaruuskuljetusjärjestelmän ohjelman. Useista teknisistä ja taloudellisista syistä päätettiin lopettaa avaruussukkulajärjestelmän toiminta. Siitä huolimatta ajatusta uudelleenkäytettävästä avaruusaluksesta ei hylätty. Tällä hetkellä useita vastaavia hankkeita kehitetään kerralla, ja jotkut niistä ovat jo onnistuneet osoittamaan potentiaalinsa.
Avaruussukkulan uudelleenkäytettävä avaruusalushanke pyrki useisiin päätavoitteisiin. Yksi tärkeimmistä oli lennon kustannusten alentaminen ja siihen valmistautuminen. Mahdollisuus käyttää samaa alusta useasti teoriassa antoi tiettyjä etuja. Lisäksi koko kompleksin tekninen ulkonäkö mahdollisti merkittävästi hyötykuorman sallittujen mittojen ja painon lisäämisen. STS: n ainutlaatuisena piirteenä oli kyky palauttaa avaruusalukset Maalle tavaratilansa sisällä.
Altantis -avaruusaluksen viimeinen laukaisu 8. heinäkuuta 2011 NASAn kuva
Käytön aikana kuitenkin havaittiin, että kaikkia tehtäviä ei saatu päätökseen. Joten käytännössä aluksen valmistelu lennolle osoittautui liian pitkäksi ja kalliiksi - näiden parametrien mukaan projekti ei sopinut alkuperäisiin vaatimuksiin. Useissa tapauksissa uudelleenkäytettävä avaruusalus ei periaatteessa voisi korvata "tavanomaisia" kantoraketteja. Lopuksi laitteiden asteittainen moraalinen ja fyysinen vanhentuminen johti vakavimpiin riskeihin miehistölle.
Tämän seurauksena päätettiin lopettaa avaruuskuljetusjärjestelmän toiminta. Viimeinen 135. lento tehtiin kesällä 2011. Neljä nykyistä alusta purettiin ja siirrettiin museoihin tarpeettomiksi. Tunnetuin seuraus tällaisista päätöksistä oli se, että amerikkalainen avaruusohjelma jätettiin ilman omaa miehitettyä avaruusalustaan useiden vuosien ajan. Tähän asti astronautit joutuvat kiertämään venäläistä tekniikkaa.
Lisäksi koko planeetta jätettiin ilman uudelleenkäytettäviä järjestelmiä määräämättömäksi ajaksi. Joitakin toimenpiteitä on kuitenkin jo toteutettu. Tähän mennessä amerikkalaiset yritykset ovat kehittäneet useita tällaisen tai toisenlaisen uudelleenkäytettävän avaruusaluksen hankkeita. Kaikki uudet näytteet on ainakin jo otettu testattavaksi. Lähitulevaisuudessa he voivat myös aloittaa täysimittaisen toiminnan.
Boeing X-37
STS -kompleksin pääkomponentti oli kiertorata. Tätä konseptia käytetään parhaillaan Boeingin X-37-projektissa. Jo 1990 -luvun lopulla Boeing ja NASA alkoivat tutkia aihetta uudelleenkäytettävistä avaruusaluksista, jotka voivat olla kiertoradalla ja lentää ilmakehässä. Viimeisen vuosikymmenen alussa tämä työ johti X-37-projektin aloittamiseen. Vuonna 2006 uuden tyyppinen prototyyppi saavutti lentotestit pudotuksella kantolentokoneesta.
Boeing X-37B -lentokone kantorakettien suojuksessa. Kuva: Yhdysvaltain ilmavoimat
Ohjelma kiinnosti Yhdysvaltain ilmavoimia, ja vuodesta 2006 lähtien sitä on toteutettu heidän etujensa puolesta, vaikkakin NASAn avustuksella. Virallisten tietojen mukaan ilmavoimat haluavat saada lupaavan kiertoradan, joka kykenee laukaisemaan avaruuteen erilaisia rahtia tai suorittamaan erilaisia kokeita. Eri arvioiden mukaan nykyistä X-37B-projektia voidaan käyttää myös muissa tehtävissä, mukaan lukien tiedusteluun tai täysimittaiseen taistelutyöhön liittyvät tehtävät.
X-37B-avaruusaluksen ensimmäinen avaruuslento tapahtui vuonna 2010. Huhtikuun lopussa kantoraketti Atlas V laski ajoneuvon ennalta määrätylle kiertoradalle, jossa se oli 224 päivää. Laskeutuminen "kuin lentokone" tapahtui saman vuoden joulukuun alussa. Seuraavan vuoden maaliskuussa alkoi toinen lento, joka kesti kesäkuuhun 2012. Joulukuussa seuraava laukaisu tapahtui, ja kolmas lasku tehtiin vasta lokakuussa 2014. Toukokuusta 2015 toukokuuhun 2017 kokenut X-37B suoritti neljännen lennonsa. Viime vuoden syyskuun 7. päivänä alkoi uusi koelento. Milloin se valmistuu, sitä ei ole määritelty.
Muutamien virallisten tietojen mukaan lentojen tarkoituksena on tutkia uuden teknologian työtä kiertoradalla sekä tehdä erilaisia kokeita. Vaikka kokeneet X-37B: t ratkaisisivat sotilaallisia tehtäviä, asiakas ja urakoitsija eivät paljasta tällaisia tietoja.
Nykyisessä muodossaan Boeing X-37B -tuote on luonteeltaan rakettilentokone. Se erottuu suuresta rungosta ja keskialueen lentokoneista. Käytetään rakettimoottoria; ohjaus suoritetaan automaattisesti tai komennoilla maasta. Tunnettujen tietojen mukaan rungossa on yli 2 m pitkä ja halkaisijaltaan yli 1 m oleva tavaratila, johon mahtuu jopa 900 kg hyötykuormaa.
Tällä hetkellä kokenut X-37B on kiertoradalla ja ratkaisee annettuja tehtäviä. Milloin hän palaa maan päälle, ei tiedetä. Tietoja pilottihankkeen edistymisestä ei myöskään ole tarkennettu. Ilmeisesti uudet viestit mielenkiintoisimmasta kehityksestä ilmestyvät aikaisintaan prototyypin seuraavan laskeutumisen yhteydessä.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Toinen versio kiertoradasta on SpaceDevin Dream Chaser -alus. Tätä hanketta on kehitetty vuodesta 2004 lähtien, jotta se voisi osallistua NASAn kaupallisten kiertoratakuljetuspalvelujen (COTS) ohjelmaan, mutta se ei voinut läpäistä ensimmäistä valintavaihetta. Kehitysyhtiö kuitenkin suostui pian yhteistyöhön United Launch Alliancen kanssa, joka oli valmis tarjoamaan kantorakettinsa Atlas V. Vuonna 2008 SpaceDevistä tuli osa Sierra Nevada Corporationia ja pian sen jälkeen hän sai lisärahoitusta lentokoneiden luomiseen. Myöhemmin Lockheed Martinin kanssa tehtiin sopimus koelaitteiden yhteisestä rakentamisesta.
Kokenut kiertorata Dream Chaser. Kuva: NASA
Lokakuussa 2013 Dream Chaserin lentävä prototyyppi pudotettiin kantohelikopterista, minkä jälkeen se siirtyi luistolentoon ja suoritti vaakasuuntaisen laskeutumisen. Huolimatta rikkoutumisesta laskeutumisen aikana, prototyyppi vahvisti suunnitteluominaisuudet. Jatkossa osastolla tehtiin joitain muita testejä. Niiden tulosten perusteella projekti saatiin päätökseen, ja vuonna 2016 aloitettiin avaruuslentojen prototyypin rakentaminen. Viime vuoden puolivälissä NASA, Sierra Nevada ja ULA allekirjoittivat sopimuksen kahden kiertoradan suorittamisesta vuosina 2020-21.
Ei niin kauan sitten Dream Chaser -laitteen kehittäjät saivat luvan käynnistää vuoden 2020 lopussa. Toisin kuin moni muu nykyaikainen kehitys, tämän aluksen ensimmäinen avaruusoperaatio suoritetaan todellisella kuormalla. Avaruusaluksen on toimitettava tietty rahti kansainväliselle avaruusasemalle.
Nykyisessä muodossaan uudelleenkäytettävä avaruusalus Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser on tyypillisen ulkonäön ilma -alus, joka muistuttaa ulkoisesti joitakin amerikkalaisia ja ulkomaisia tapahtumia. Ajoneuvon kokonaispituus on 9 m ja se on varustettu delta -siivellä, jonka leveys on 7 m. Yhteensopivuutta olemassa olevien kantorakettien kanssa kehitetään taitettava siipi tulevaisuudessa. Lähtöpaino on 11,34 tonnia. Dream Chaser pystyy toimittamaan 5, 5 tonnia rahtia ISS: lle ja palauttamaan jopa 2 tonnia Maalle. Laskeutuminen kiertoradalta "lentokoneen tapaan" liittyy pienempiin ylikuormituksiin, jonka odotetaan olevan hyödyllinen joidenkin laitteiden ja näytteiden toimittamisessa erillisissä kokeissa.
Spacex -lohikäärme
Ajatus kiertävästä lentokoneesta ei ole tällä hetkellä monista syistä kovin suosittu uuden avaruusteknologian kehittäjien keskuudessa. Kätevämpää ja kannattavampaa pidetään nyt "perinteisen" ulkonäön uudelleenkäytettävänä avaruusaluksena, joka laukaistaan kiertoradalle kantoraketin avulla ja palaa maan päälle ilman siipiä. Tällaisen menestynein kehitys on SpaceX: n Dragon.
SpaceX Dragon -rahtialus (CRS-1-operaatio) lähellä ISS: ää. Kuva: NASA
Dragon -hankkeen työ alkoi vuonna 2006 ja toteutettiin COTS -ohjelman puitteissa. Hankkeen tavoitteena oli luoda avaruusalus, jolla on mahdollisuus useisiin laukaisuihin ja palautuksiin. Hankkeen ensimmäinen versio sisälsi kuljetusaluksen luomisen, ja tulevaisuudessa sen pohjalta oli tarkoitus kehittää miehitetty muutos. Tähän mennessä Dragon "kuorma -autojen" versiossa on osoittanut varmoja tuloksia, kun taas aluksen miehitetyn version odotettu menestys muuttuu jatkuvasti ajan suhteen.
Dragon -kuljetusaluksen ensimmäinen laukaisu tapahtui vuoden 2010 lopussa. Kaikkien vaadittujen muutosten jälkeen NASA tilasi tällaisen laitteen täysimittaisen laukaisun kuljettaakseen rahtia kansainväliselle avaruusasemalle. 25. toukokuuta 2012 Dragon onnistui telakoitumaan ISS: lle. Tulevaisuudessa toteutettiin useita uusia laukaisuja tavaroiden toimittamiseksi kiertoradalle. Julkaisusta 3. kesäkuuta 2017 tuli ohjelman tärkein vaihe. Ensimmäistä kertaa ohjelman historiassa korjattu alus laskettiin uudelleen liikkeelle. Joulukuussa toinen avaruusalus lähti avaruuteen ja lensi jo ISS: lle. Kaikki testit huomioon ottaen Dragon -tuotteet ovat tehneet tähän mennessä 15 lentoa.
Vuonna 2014 SpaceX julkisti lupaavan Dragon V2 -ohjatun avaruusaluksen. Väitettiin, että tämä laite, joka on kehitetty nykyiseen kuorma -autoon, pystyy toimittamaan kiertoradalle tai palaamaan kotiin jopa seitsemälle astronautille. Ilmoitettiin myös, että tulevaisuudessa uutta alusta voitaisiin käyttää lentämiseen kuun ympärillä, myös turistien kanssa.
Kuten SpaceX -projekteissa usein tapahtuu, Dragon V2 -projektin aikajana on siirtynyt useita kertoja. Niinpä viivästysten vuoksi väitetyn Falcon Heavy -aluksen kanssa ensimmäisten testien päivämäärä siirtyi vuoteen 2018, ja ensimmäinen miehitetty lento "hiipui" vähitellen vuoteen 2019. Lopulta muutama viikko sitten kehitysyhtiö ilmoitti aikovansa luopua uuden "Dragonin" sertifioinnista miehitettyjä lentoja varten. Jatkossa tällaiset tehtävät on tarkoitus ratkaista käyttämällä uudelleenkäytettävää BFR -järjestelmää, jota ei ole vielä luotu.
Dragon -kuljetusaluksen kokonaispituus on 7,2 m ja halkaisija 3,66 m. Kuivapaino on 4,2 tonnia. Se pystyy toimittamaan 3,3 tonnin painoisen hyötykuorman ISS: lle ja palauttamaan jopa 2,5 tonnia rahtia. Tiettyjen lastien majoittamiseen ehdotetaan suljettua osastoa, jonka tilavuus on 11 kuutiometriä ja paineistamaton 14 kuutiometriä. Tiivistetty osasto pudotetaan laskeutumisen aikana ja palaa ilmakehässä, kun taas toinen lastitilavuus palaa Maalle ja tekee laskuvarjolaskun. Kiertoradan korjaamiseksi avaruusalus on varustettu 18 Draco-tyyppisellä moottorilla. Järjestelmien tehokkuus varmistetaan aurinkopaneeleilla.
"Dragonin" miehitettyä versiota kehitettäessä käytettiin tiettyjä peruskuljetusaluksen yksiköitä. Samaan aikaan suljettu osasto oli uudistettava merkittävästi uusien ongelmien ratkaisemiseksi. Myös muut aluksen elementit ovat muuttuneet.
Lockheed martin orion
Vuonna 2006 NASA ja Lockheed Martin sopivat lupaavan uudelleenkäytettävän avaruusaluksen rakentamisesta. Hanke sai nimensä yhden kirkkaimmista tähtikuvista - Orionista. Vuosikymmenen vaihteessa, osittain työn päätyttyä, Yhdysvaltojen johto ehdotti luopumista tästä hankkeesta, mutta pitkien kiistojen jälkeen se pelastettiin. Työtä jatkettiin ja tähän mennessä on saatu aikaan tiettyjä tuloksia.
Perspektiivialus Orion taiteilijan näkemänä. NASAn piirustus
Alkuperäisen konseptin mukaisesti Orion -alusta oli tarkoitus käyttää eri tehtävissä. Sen avulla sen piti toimittaa tavaroita ja ihmisiä kansainväliselle avaruusasemalle. Sopivilla varusteilla hän voisi mennä kuuhun. Lisäksi selvitettiin mahdollisuutta lentää johonkin asteroideista tai jopa Marsiin. Tällaisten ongelmien ratkaisu luettiin kuitenkin kaukaiselle tulevaisuudelle.
Viimeisen vuosikymmenen suunnitelmien mukaan Orionin ensimmäinen testikäynnistys piti tapahtua vuonna 2013. Vuonna 2014 he suunnittelivat aloittavansa astronautit aluksella. Lento kuuhun voitaisiin suorittaa vuosikymmenen loppuun asti. Myöhemmin aikataulua muutettiin. Ensimmäinen miehittämätön lento siirrettiin vuoteen 2014 ja miehistö käynnisti vuoden 2017. Kuun tehtävät siirrettiin 20 -luvulle. Tällä hetkellä miehistön lennot on siirretty seuraavalle vuosikymmenelle.
Orionin ensimmäinen testikäynnistys tapahtui 5.12.2014. Hyötykuormasimulaattorilla varustettu avaruusalus laukaistiin kiertoradalle Delta IV -kantorakettilla. Muutama tunti laukaisun jälkeen hän palasi Maahan ja roiskui tietyllä alueella. Uusia laukaisuja ei ole vielä tehty. Lockheed Martinin ja NASAn asiantuntijat eivät kuitenkaan istuneet toimettomina. Viime vuosina on rakennettu useita prototyyppejä tiettyjen testien suorittamiseksi maanpäällisissä olosuhteissa.
Vain muutama viikko sitten ensimmäisen Orionin rakentaminen alkoi miehitettyyn lentoon. Sen lanseeraus on suunniteltu ensi vuonna. Avaruusaluksen laukaiseminen kiertoradalle annetaan lupaavalle Space Launch System -kantoraketille. Käynnissä olevan työn valmistuminen näyttää koko projektin todelliset näkymät.
Orion -hankkeessa on tarkoitus rakentaa alus, jonka pituus on noin 5 m ja halkaisija noin 3,3 m. Tämän laitteen ominaispiirre on suuri sisätilavuus. Huolimatta tarvittavien laitteiden ja välineiden asentamisesta, suljettuun osastoon jää hieman alle 9 kuutiometriä vapaata tilaa, joka soveltuu tiettyjen laitteiden, mukaan lukien miehistön istuimet, asentamiseen. Alus voi ottaa alukseen jopa kuusi astronauttia tai tietyn rahdin. Aluksen kokonaismassaksi määritetään 25,85 tonnia.
Suborbitaaliset järjestelmät
Tällä hetkellä toteutetaan useita mielenkiintoisia ohjelmia, jotka eivät sisällä hyötykuorman laukaisua maapallon kiertoradalle. Useiden amerikkalaisten yritysten mahdolliset laitemallit voivat suorittaa vain suborbitaalisia lentoja. Tätä tekniikkaa on tarkoitus käyttää johonkin tutkimukseen tai avaruusturismin kehittämiseen. Tällaisia uusia hankkeita ei oteta huomioon täysipainoisen avaruusohjelman kehittämisen yhteydessä, mutta ne ovat kuitenkin kiinnostavia.
Suborbitaalinen ajoneuvo SpaceShipTwo White Knight Two -lentokoneen siiven alla. Kuva Virgin Galactic / virgingalactic.com
Scale Compositesin ja Virgin Galacticin SpaceShipOne- ja SpaceShipTwo -hankkeet ehdottavat rakennuskompleksin rakentamista, joka koostuu kantokoneesta ja kiertoradasta. Vuodesta 2003 lähtien nämä kahden tyyppiset laitteet ovat suorittaneet huomattavan määrän testilentoja, joiden aikana testattiin erilaisia suunnitteluominaisuuksia ja työmenetelmiä. SpaceShipTwo-tyyppisen avaruusaluksen odotetaan ottavan alukselle jopa kuusi turistimatkustajaa ja nostavan heidät vähintään 100-150 km: n korkeuteen, ts. ulkoavaruuden alarajan yläpuolella. Lentoonlähtö ja lasku on suoritettava "perinteiseltä" lentokentältä.
Blue Origin on työskennellyt toisen version suborbitaalisen avaruusjärjestelmän parissa viime vuosikymmenen puolivälistä lähtien. Hän ehdottaa suorittavansa tällaiset lennot käyttäen kantorakettia ja aluspakettia, joka on samanlainen kuin muissa ohjelmissa. Lisäksi sekä raketin että aluksen on oltava uudelleenkäytettäviä. Kompleksin nimi oli New Shepard. Vuodesta 2011 lähtien uuden tyyppiset ohjukset ja alukset ovat suorittaneet säännöllisesti koelentoja. Se on jo onnistunut lähettämään avaruusaluksen yli 110 km: n korkeuteen sekä varmistamaan sekä avaruusaluksen että kantoraketin turvallisen paluun. Tulevaisuudessa uuden Shepard -järjestelmän pitäisi olla yksi avaruusmatkailun innovaatioista.
Uudelleenkäytettävä tulevaisuus
Kolmen vuosikymmenen ajan, viime vuosisadan 80 -luvun alusta lähtien, Space Transportation System / Space Shuttle -kompleksi on ollut tärkein väline ihmisten ja tavaroiden toimittamiseen kiertoradalle NASA: n arsenaalissa. Siirtojen toiminta lopetettiin moraalisen ja fyysisen vanhenemisen sekä kaikkien toivottujen tulosten saavuttamisen mahdottomuuden vuoksi. Vuodesta 2011 lähtien Yhdysvalloilla ei ole käytössä uudelleenkäytettäviä aluksia. Lisäksi, vaikka heillä ei ole omaa miehitettyä ajoneuvoa, minkä seurauksena astronautit joutuvat lentämään ulkomaisen tekniikan avulla.
Huolimatta avaruuskuljetusjärjestelmän toiminnan lopettamisesta, amerikkalainen astronautia ei hylkää ajatusta uudelleenkäytettävistä avaruusaluksista. Tämä tekniikka on edelleen erittäin kiinnostava ja sitä voidaan käyttää monenlaisissa tehtävissä. Tällä hetkellä NASA ja useat kaupalliset organisaatiot kehittävät useita lupaavia avaruusaluksia kerralla, sekä kiertoradalla että kapseleilla varustettuja järjestelmiä. Tällä hetkellä nämä hankkeet ovat eri vaiheissa ja osoittavat erilaisia menestyksiä. Lähitulevaisuudessa, viimeistään 20-luvun alussa, suurin osa uudesta kehityksestä saavutetaan testi- tai täyslentovaiheessa, mikä mahdollistaa tilanteen uudelleen tarkastelun ja uusien johtopäätösten tekemisen.
