Проект X-37

Автор: admin   
марта 6,
2011

Этот относительно небольшой многоразовый крылатый челнок способен решать в космосе самые разнообразные задачи – от научных до военных. Его запуск — это практическая реализация давней идеи универсальных космопланов-беспилотников.

Внешне X-37B напоминает миниатюрное подобие обычного шаттла. Он рассчитан на полёты на высоте от 177 до 804 километров и может использоваться многократно. Свою работу он выполняет по командам с Земли или автономно по заранее заложенной программе. Человек в X-37B если и уместится, то долго не проживёт: на борту нет ни системы жизнеобеспечения, ни даже места для неё. Грузовой отсек длиной 2,1 метра и шириной 1,2 метра для этого явно не годится.

Новый многоразовый крылатый челнок с характерным наклонным оперением зовут X-37B OTV-1. OTV означает Orbital Test Vehicle.

Первоначально проект X-37 находился в ведении NASA, позже он перешёл под крыло пентагоновского агентства по передовым исследованиям DARPA, а ныне руководят этой программой ВВС США (USAF), что прозрачно намекает на военные возможности машины, хотя она проектировалась как универсальная.

Специалисты NASA остаются в контакте с ВВС, рассчитывая получить от теста OTV-1 свою порцию новых знаний о разных аспектах работы такого челнока, особенно его теплозащиты. Керамические плитки и композитные элементы теплового щита нового аппарата – следующий шаг в технологии, они более долговечны и стойки к ударам, чем те, что применялись на шаттле.

Построила X-37B группа Phantom Works – отделение передовых исследований компании Boeing. На фото – финальная проверка X-37B OTV-1 перед отправкой на космодром (фото USAF).

Работы по созданию X-37 велись в США еще с 1950-х годов. Однако в фазу испытаний проект вступил только в 1986 году. Испытания аппарата проводились с 1986 по 2007 год.

В октябре 1996 фирмой Boeing был заключен контракт с ВВС США на создание небольшого беспилотного многоразового космического корабля по программе Space Maneuver Vehcile (SMV). Задачи SMV включали бы доставку на орбиту небольшой полезной нагрузки, проверку спутников и орбитальную разведку. Созданный по этой программе X-40A, после статических испытаний был испытан на базе ВВС США Holloman. 11 августа 1998 года он был сброшен с высоты 2740 м с вертолета UH-60 и совершил автоматическую посадку на ВВП.

С 1996 NASA проводила исследования по программе Future-X, которая предусматривала создание многоразового КА X-37 в дополнение к программам X-33 и X-34. В августе 1998 NASA объявила конкурс по созданию летающего демонстратора технологий, которые предполагается использовать в космических кораблях многоразового использования нового поколения. Для осуществления программы в декабре 1998 была выбрана компания Boeing, с которой 14 июля 1999 был подписан 4-летний контракт на $173 млн. с разделением финансирования 50/50 (Boeing вкладывал в программу $67 млн.).

Автономный беспилотный аппарат, получивший название X-37 (ReFly™ SMV), предполагалось запускать на орбиту кораблем Space Shuttle или одноразовой ракетой. Он мог бы оставаться в космосе 21 день, выполняя разнообразные эксперименты на орбите, а потом возвращаться в атмосферу и совершать горизонтальную автоматическую посадку на ВПП аэродромов, оперативно выбранных незадолго до этого.

Кроме того, по замыслу разработчиков, X-37 должен функционировать как малоразмерная многоцелевая платформа для размещения спутникового оборудования, автоматический корабль снабжения или многоразовая верхняя ступень – обладая большим характеристическим запасом скорости, он сможет совершать полеты на геостационарную орбиту и обратно.

По форме ЛА представляет собой масштабно увеличенный (на 120%) Х-40А, дополнительно оснащенный теплозащитой, двигателем, экспериментальным оборудованием. Размах крыла X-37 определен шириной грузового отсека возможного носителя — Space shuttle.

Отличительные черты Х-37: модульное размещение ПГ, возможность длительного (до года) пребывания на орбите в законсервированном состоянии, высокие характеристики пространственного маневра (различные орбиты вплоть до высот 150 км).

Преимуществами программы ReFly SMV являются:

  • уменьшение затрат на разработку и интеграцию ПГ, используемого в составе ЛА в варианте спутниковой платформы;
  • многократное возвращение ПГ на Землю для ее модификации и усовершенствования для последующего запуска на орбиту.

Проект ЛА на базе маневрирующего КА Х-40 «…будет служить для проверки 41 технологии, предлагаемой компанией Boeing в области конструкции, двигательной установки и способов эксплуатации, что позволит в будущем сделать космические транспортные операции действительно общедоступными», – сказал Рон Проссер (Ron Prosser), вице-президент перспективного космического отдела предприятия «Фантом Уоркс» (Phantom Works) компании Boeing в Сил-Бич, Калифорния. – Потенциальный рынок для коммерческого и военного использования нового КА простирается от ремонта спутников до использования в составе полностью многоразовых носителей следующего поколения. Технологии, разработанные и продемонстрированные на X-37, в конечном счете сделают доступ в космос безопасным, дешевым и надежным. Мы рассматриваем эту программу как значительный шаг вперед для достижения целей NASA по десятикратному снижению удельных затрат на запуск ПГ на орбиту, вплоть до 2200 $/кг».

В ряду правительственных организаций, работающих по программе Х-37 во главе с Центром космических полетов им. Маршалла (Хантсвилл, Алабама), стоят научно-исследовательский центр им.Эймса (Маунтэйн Вью, Калифорния), Космический центр им.Кеннеди, Флорида, Космический центр им.Годдарда, (Гринбелт, Мерилэнд), Научно-исследовательский центр Лэнгли (Хэмптон, Вирджиния) и летно-исследовательский центр им.Драйдена/летный центр ВВС на авиабазе Эдвардс, Калифорния.

В мае 2000 г. с завода корпорации Boeing на полигон NASA в космическом центре Dryden Flight Research Center был доставлен модернизированный макет экспериментального корабля многоразового использования X-40A. Он доставлен на полигон для проведения очередной серии наземных и воздушных испытаний. С 4 апреля по 19 мая 2001 было успешно выполнено 7 свободных полетов, в ходе которых выполнялось десантирование с вертолета CH-47D на высоте 4500 км для проверки систем навигации и управления, которые будут использоваться в X-37.

В ноябре 2002 c Boeing Company был заключен новый контракт на $301 миллион. Он предусматривал создание 2 экспериментальных аппаратов — X-37A для атмосферных испытаний и X-37B для орбитального полета. В июле 2003 Boeing провел наземные испытания X-37A (Approach and Landing Test Vehicle, ALTV), предназначенного для отработки маневрирования и захода на посадку.

После ряда задержек в сентябре 2004 программа была передана из NASA в Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

21 июня 2005 был выполнен полет X-37A под фюзеляжем носителя Scaled Composites «White Knight» с аэродрома в Мохаве, затем в марте 2006 было еще 2 полета, а с 7 апреля по 26 сентября 2006 — 3 свободных полета с отделением от носителя. Все они прошли успешно, только при посадке 7 апреля X-37A выкатился за пределы ВВП и повредил носовую стойку шасси.

В ноябре 2006 ВВС США заявили о возобновлении орбитального варианта X-37B OTV (Orbital Test Vehicle). В конце 2009 была определена дата первого космического полёта. Он был намечен на 19 (20) апреля 2010 года. Для запуска использовалась ракета-носитель «Атлас-5», место запуска — стартовая площадка SLC-41 авиабазы «Мыс Канаверал».

По конструкции X-37B напоминает привычный всем шаттл, но намного меньше и легче него. X рассчитан на куда меньшую полезную нагрузку (точное её значение неизвестно, но соответствующий отсек в X-37B обладает размерами примерно как у кузова американского пикапа). И аппарат не несёт никакого экипажа.

ВВС США давно мечтают получить в своё распоряжение лёгкий пилотируемый многоразовый шаттл, способный быть подготовленным к старту в минимальные сроки и умеющий быстро достигать удалённых районов земного шара.

X-37B – это самое серьёзное приближение к такой мечте, какое пока могут получить военные. И это возможность обкатать в реальности все узлы и все технологии, необходимые для такого «расторопного гонца». А на основе подобного проекта спроектировать пилотируемый вариант будет уже проще, чем с нуля.

Основные характеристики X-37B OTV-1: полный вес почти 5 тонн, масса полезного груза – 900 кг, длина – 8,8 метра, высота – 2,9 м, размах крыльев – около 4,5 м. Габариты грузового отсека 1,22 х 2,13 м. Высота орбиты – до 925 км (иллюстрация NASA Dryden Flight Research Center).

В хвосте X-37B установлен ракетный двигатель Rocketdyne AR-2/3, работающий на перекиси водорода и керосине. Он может менять орбиту челнока в относительно широких пределах. В каких именно точно – ВВС умалчивает.

В любом случае добирающийся до космоса на плечах классической ракеты-носителя X-37B должен далее быть более свободным в манёврах, чем традиционный шаттл.

Это свойство, как и молчаливость всех организаций, занятых в проекте, сразу породили различные спекуляции о возможных областях применения нового аппарата.

Первая версия – носитель ракет-перехватчиков спутников, способный подолгу дежурить на орбите и менять её параметры для выхода на новую цель.

Вторая – носитель «cтрел Бога» — кинетического оружия для разрушения наземных объектов из космоса.

Подкалиберный противотанковый снаряд с отделяющимся поддоном — всего лишь стрела, но тяжёлая и очень быстрая (иллюстрация с сайта cseserv.engr.scu.edu).

«Стрелы Бога» (Rods from God) — такое неофициальное наименование получило у американских военных новое оружие.

Это группа низкоорбитальных спутников, работающих попарно. Один из них несёт систему управления и коммуникации, второй служит пусковой платформой для боеприпасов.

Последние представляют собой вольфрамовые стрелы, длиной 6,1 метра и диаметром 30 сантиметров, несущие нехитрую электронику для управления аэродинамическими рулями на конечном этапе наведения непосредственно перед поражением цели.

И никакой взрывчатки. Стрелки входят в атмосферу на скорости 11 километров в секунду, выдерживая нагрев за счёт специального теплозащитного покрытия.

В нижних слоях атмосферы скорость несколько падает, но остаётся достаточно высокой, чтобы испарить цель при столкновении.

Менее чем через 15 минут после старта подправляемая электроникой «стрелка» пронзает крышу бункера или здания.

Нечто подобное было предложено американской корпорацией RAND ещё в 1950-х годах. Только тогда система выглядела более реалистичной — набор управляемых «стрел» предлагалось размещать в головках межконтинентальных баллистических ракет.

Кинетическое оружие космического базирования в представлении американских военных (иллюстрация с сайта popsci.com).

Третья – универсальная система разведки, запускаемая по требованию в момент необходимости (сам челнок также способен выпускать в космос миниатюрные специализированные спутники). Сюда же следует отнести разведку не Земли из космоса, а инспекцию чужих орбитальных аппаратов с максимальным сближением для подробной съёмки.

Четвёртая – научная ипостась. Вывод исследовательских аппаратов и также возврат экспериментов на Землю с целью изучения результатов. Пятая – многоразовый грузовик-снабженец для орбитальных станций, той же МКС, к примеру.

Однако о полезной нагрузке, которая будет (если будет) размещена в грузовом отсеке мини-челнока в первом полёте, ВВС ничего не говорит. Да и будущее применение X-37B – покрыто завесой тайны.

Но ясно одно: наипервейшая задача нынешнего аппарата – шлифовка самой технологии автоматического шаттла, способной оказать влияние на развитие космической отрасли. Потому так важно, что данный проект, хотя и с задержками, остановками и периодическими «пропажами» и «находками» финансирования, упорно движется вперёд.

В 2005 году было объявлено о начале атмосферных испытаний первого прототипа X-37. Аппарат должны были сбрасывать с самолёта-носителя WhiteKnight.

Однако в том году удалось лишь выполнить испытания в воздухе в прицепленном к «Рыцарю» режиме, а первые броски и планирующие полёты с последующим приземлением на полосу X-37 совершил в 2006-м.

Минус космического беспилотника в том, что для запуска нужна специальная ракета. Пока ее заправишь топливом, пока установишь на стартовую позицию... Оперативно закидывать X-37B на орбиту не получится. Зато — и это, конечно, достижение американских конструкторов — находиться на дежурстве на орбите корабль может 270 дней. Энергией его обеспечивает разворачиваемая в космосе солнечная батарея. То есть не нужны будут срочные запуски. Беспилотники будут, сменяя друг друга, постоянно находиться на дежурстве.

Размещение X-37B при запуске. В отличие от обычного шаттла, использующего для старта свои двигатели плюс ускорители, новый мини-челнок полетит на орбиту как полезная нагрузка, к тому же бережно защищённая обтекателем – пришлось взять самый крупный из всех имеющихся для ракеты Atlas V (иллюстрация United Launch Alliance).

Весь полёт и приземление OTV-1 вплоть до пробега по взлётно-посадочной полосе должны пройти полностью в автоматическом режиме. Фактически американский орбитальный беспилотник повторит то, что проделал советский челнок «Буран» в своём первом и единственном космическом рейсе в 1988 году.

X-37B – это шаттл, выучивший уроки истории. Радикальное сокращение массы и габаритов, как и удаление экипажа (нужного на самом деле далеко не во всех задачах), должно сделать новую машину куда более дешёвой, чем предшественник, и, соответственно, оправданной и экономной.

Обычный шаттл для выработки электроэнергии полагается на топливные элементы, X-37B оборудован выдвижной солнечной батареей. Для управления аэродинамическими поверхностями X-37B использует электромеханические приводы вместо гидравлики. Есть и другие отличия – в известной степени X-37B извлёк из классического челнока самое лучшее и пошёл дальше.

23 апреля в 03:52 по московскому времени, ВВС США (USAF) успешно запустили в космос экспериментальный беспилотный многоразовый челнок X-37B OTV-1.

Шаттл-робот отправился в свой первый полёт с космодрома ВВС во Флориде (Cape Canaveral Air Force Station), который соседствует со знаменитым космическим центром Кеннеди (NASA KSC).

Его изюминкой является способность к полностью автоматическому полёту по программе, в том числе — спуску в атмосфере и «самолётной» посадке на полосу — впервые для США и во второй раз в мире.

X-37B демонстрирует также новую для космических челноков аэродинамическую схему (V-образное оперение, большой центральный аэродинамический тормоз в верхней части фюзеляжа), более совершенные, чем на классических шаттлах, материалы теплозащиты. Ещё одним отличием X-37B от большого собрата является намного более быстрая подготовка к повторному полёту после приземления и вообще сравнительная простота обслуживания перед запуском, — говорят представители ВВС.

Технически мини-шаттл рассчитан на 270 суток полёта (чему должны способствовать его галий-арсенидные солнечные батареи и литиево-ионные аккумуляторы).

X-37B перед самым закрытием обтекателя и на стартовом комплексе (фотографии USAF, Pat Corkery/United Launch Alliance).

X-37B перед стартом (фото USAF).

Схема X-37B и его возвращение в атмосферу в представлении художника (иллюстрация Karl Tate/Space.com; NASA/MSFC).

Космические беспилотники разрабатывали и в СССР. Потом такие работы пробовали вести в России. Многоцелевую авиационно-космическую систему (МАКС) создавали на НПО «Молния» в Москве (это же предприятие было базовым по созданию «Бурана»). Главным конструктором и «Бурана», и МАКС был Глеб Лозино-Лозинский. Российская система могла бы выводиться на орбиту с самолета, что гораздо экономичнее, и — главное — позволяет запускать на орбиту корабль в считанные часы. В середине 90-х работы по МАКС были фактически свернуты.

Аппарат Orbital Test Vehicle 1, стартовавший из Флориды 22 апреля 2010 года (по московскому времени — рано утром 23-го), приземлился на авиабазе Ванденберг (Vandenberg Air Force Base) в Калифорнии 3 декабря. X-37B OTV-1 пробыл на орбите 244 дня.

Костюмы химзащиты у первых встречающих – мера предосторожности. Может, на случай утечки невыработанного топлива, а может быть, из каких-то иных соображений (фотографии Boeing, USAF, Vandenberg News, Michael Stonecypher).

Домой OTV-1 возвращался полностью в автоматическом режиме, начиная со схода с орбиты и заканчивая самолётной посадкой на бетонную полосу. Ранее такой трюк был проделан лишь однажды в истории космонавтики: 22 года назад в автоматическом режиме с орбиты вернулся советский челнок «Буран».

Новый аппарат гораздо меньше своих предшественников — классических шаттлов или того же «Бурана». В длину X-37B насчитывает около 9 метров, а весит 5 тонн. Но у него тоже есть небольшой грузовой отсек, в котором челнок-робот может нести лёгкий спутник или иное оборудование. Создатели автоматического шаттла, — инженеры Phantom Works (передового отделения Boeing).

Во время пребывания на орбите аппарат получил семь повреждений обшивки в результате столкновения с космическим мусором. При посадке лопнула покрышка левого колеса основной стойки шасси и отлетевшие куски резины нанесли незначительные повреждения нижней части фюзеляжа аппарата.

Несмотря на то, что покрышка лопнула при касании посадочной полосы, аппарат не отклонился от курса и продолжил торможение, держась ровно середины посадочной полосы.

Официальных сведений о том, какие данные были получены в ходе первой миссии, нет. Неизвестно также и основное назначение X-37B.

5 марта в 12-46 по московскому времени США успешно запустили второй образец орбитального беспилотного самолета X-37B. Запуск был произведен с космодрома на мысе Канаверал. Об этом сообщили 6 марта 2011 года на сайте концерна-разработчика ракеты Atlas 5 United Launch Alliance.

Согласно заявлениям ВВС Соединенных Штатов, с помощью второго X-37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников. Полет космического беспилотника распланирован с учетом данных, которые удалось получить во время первой миссии X-37B.

При приземлении аппарата 3 декабря 2010 года лопнула покрышка левого колеса основной стойки шасси. Для предотвращения этого инженеры снизили давление в колесах OTV-2 на 15 процентов.

ВВС США не раскрывают подробностей о том, какой груз будет находиться на борту OTV-2. Также не раскрывается и объем финансирования программы создания орбитального беспилотника.

Проект X-37 начинался как совместный проект Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Boeing. Позднее его отдали американским ВВС. С тех пор значительная часть целей и задач программы самолетов серии X-37B держится в секрете.

Использованы материалы

membrana.ru

membrana.ru

membrana.ru

membrana.ru

testpilot.ru

lenta.ru

lenta.ru

acmepoug.ru

Tags: , , ,

Эта статья была опубликована: Воскресенье, марта 6, 2011 в 20:36 в категории Космические полеты. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

Ваш комментарий

Имя (*)
email (*)
вебсайт
Комментарий
Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha