Антон Первушин - Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть II)

Программа была поддержана на самом высоком уровне — в 1996 году ее представил публике сам вице-президент США Эл Гор во время торжественной церемонии в Лаборатории реактивного движения, а администратор НАСА Дэн Голдин тогда же продемонстрировал модель перспективного летательного аппарата.

Итогом программы должно было стать создание к 2004 году корабля многоразового использования «Вентура Стар» («Venture Star») конструкции фирмы «Локхид-Мартин». Согласно проекту он способен выводить на околоземную орбиту полезный груз массой 22,5 тонны.

Габариты космического корабля «Вентура Стар»: длина — 54 метра, размах крыла — 60 метров, высота — 16,8 метра.

Стоимость разработки «Вентура Стар» оценивается в 5 миллиардов долларов.

Одной из основных особенностей проекта является использование линейного ЖРД с внешним расширением.

В то время как сопло обычного ЖРД оптимизировано для определенного режима работы и не может одинаково эффективно работать в широком диапазоне высот и давлений — от старта до выхода на орбиту, линейный двигатель использует атмосферу как часть сопла и поток воздуха сам оптимизирует факел. Линейный ЖРД позволяет осуществлять управление вектором тяги в одной плоскости без отклонения его оси путем создания разности тяги верхней и нижней половин, что позволяет отказаться от его подвижной подвески. К тому же линейный ЖРД на 75 % меньше обычного с диалогичной тягой, что еще более снижает массу двигателя, корабля и топлива, уменьшая стоимость вывода полезной нагрузки.

Эта схема разрабатывается фирмой «Рокетдайн» с середины 60-х годов. «Рокетдайн» предложила такой ЖРД для использования на космическом корабле «Спейс Шаттл», но двигатель был отвергнут, так как технологию признали слишком «незрелой». С тех пор специалисты фирмы выполнили 73 лабораторных и наземных испытательных запуска, во время которых двигатель проработал более чем 4000 секунд.

«Рокетдайн» потратила 500 миллионов долларов для улучшения технологии ЖРД.

Атмосферный аналог «Х-33»

Летательный аппарат создавался в рамках программы «РЛВ» как атмосферный аналог космического корабля «Вентура Стар» и демонстратор заложенных в него технических концепций.

Конструктивно «Х-33» является уменьшенной вдвое моделью «Вентура Стар». Он в девять раз легче, а стоимость разработки в четыре раза меньше.

Габариты «Х-33»: длина — 25,3 метра, размах крыла — 28 метров, высота — 8,2 метра.

Фирма «Локхид-Мартин» получила от НАСА контракт на постройку «Х-33» в июле 1996 года. НАСА планировало потратить на этот проект 941 миллионов долларов, фирма «Локхид-Мартин» собиралась инвестировать в него еще как минимум 220 миллионов.

«Х-33» не планировалось выводить на орбиту. Он должен был провести серию полетов в атмосфере над западной территорией США для проверки работы всех систем. Было намечено 15 испытательных полетов. Стартуя вертикально с авиабазы Эдварде в Калифорнии, «Х-33» должен достигать скорости 15 Махов на высотах до 100 километров.

Строительство Центра испытательных полетов «Х-33» началось в ноябре 1997 года и было завершено в соответствии с предварительными планами через 12 месяцев, без перерасхода средств — на строительство было выделено 32 миллиона долларов.

В 1997 году началась серия испытаний линейного ЖРД в полете со скоростью от 0,8 до 3 Махов на высотах от 6 до 24 километров. На летающей лаборатории НАСА «SR-71 #844» был установлен контейнер «Linear Aerospike SR-71 Experiment» длиной 12,3 метра, который представляет собой модель «Х-33» в масштабе 1:10 с восемью секциями двигателя и измерительным оборудованием общим весом 5,8 тонны. Имеющегося топлива хватает для 2–3 секунд работы двигателя с тягой до 2800 килограммов.

Первый полет космического корабля «Х-33» запланировали на март 1999 года. Потом старт был отодвинут на июль, декабрь, а затем — на середину 2000 года. Первая отсрочка была вызвана недостаточной надежностью крепления друг с другом деталей V-образного сопла линейного ЖРД XRS-2200, которые должны выдерживать высокую температуру.

Последний раз полет был отложен из-за проблем со сборкой топливного водородного бака. В декабре 1998 года во время испытаний при высокой температуре внутренняя стенка одного из двух баков для жидкого водорода потеряла герметичность.

Ракетный самолет Х-34

Ракетный самолет Х-34 создавался в рамках программы «РЛВ» для проверки выполнимости запуска небольших коммерческих и научных полезных грузов на борту «Вентура Стар».

В июне 1996 года компания «Орбитал Саенсес Корпорейшен» («Orbital Sciences Corporation») получила контракт на 60 миллионов долларов на проектирование, создание и испытания Х-34.

Х-34 должен был летать при любых погодных условиях, приземляться в автономном режиме и иметь необходимые средства аварийной эвакуации экипажа. Запуск его предполагалось осуществлять с помощью самолетов L-1011, а после набора необходимой высоты должен был включаться собственный ракетный двигатель Х-34, разгоняющий аппарат до скорости 8 Махов и высоты в 75 километров.

Габариты Х-34: длина — 17,78 метра, размах крыла — 8,45 метра, высота — 3,5 метра.

Согласно предварительному контракту предусматривалось только два испытательных полета но уже тогда было понятно, что, возможно, потребуются и дополнительные испытания.

В конце 1998 года НАСА и «ОСК» договорились о проведении 25 дополнительных испытательных полетов Х-34.

В марте 1999 года закончились полномасштабные испытания двигателя для Х-34 на стенде Космического центра имени Стенниса в Миссисипи. Двигатель «Fastrac», разработанный в космическом центре НАСА имени Маршалла проработал в течение 20 секунд. Тяга составила 267 тонн. Двигатель, использующий керосин и жидкий кислород, оказался очень экономичен. Перед установкой на Х-34 планировалось провести до 85 испытаний двигателя «Fastrac».

Однако 1 марта 2001 года НАСА объявило о прекращении финансирования работ в рамках программ Х-33 и Х-34.

Еще за год до этого многим стало ясно, что НАСА не справляется с проектом, переоценив возможности современных технологий. Так, газета «Вашингтон Пост» сообщала своим читателям, что программа Х-33 увязла в проблемах и «слишком амбициозна». Невысокие характеристики линейного ЖРД, неустойчивость клинообразного летательного аппарата при разных скоростях полета, а также «перебор» по массе конструкции буквально замучили проектантов.

Сильнейшая оппозиция программе со стороны других подрядчиков, ведущих альтернативные разработки, в конце концов вынудила НАСА принять решение: программа «РЛВ» была закрыта в пользу конкурентных проектов.

Космоплан Х-37

В 1999 году между авиакомпанией «Боинг» и НАСА было подписано соглашение о строительстве и тестировании небольшого космоплана Х-37, предназначенного для испытания технологий, которые предполагается использовать в космических кораблях многоразового использования нового поколения.

Воздушно-космический корабль Х-37, ранее известный под названием «Future-X Pathfinder», проведет серию испытательных полетов в атмосфере и в космосе для проверки более сорока технических новинок в конструкции корпуса аппарата, в реактивном двигателе, системе теплозащиты двигателя, составе топлива и других системах. Предполагается, что новый корабль будет более безопасным и надежным, чем «Спейс Шаттл». При этом планируется снизить стоимость вывода в космос одного килограмма полезной нагрузки с 25 тысяч долларов до 2,5 тысячи.

Х-37 представляет собой небольшой космоплан длиной 8,3 метра, с размахом крыла 4,5 метра.

На этапе воздушных испытаний космоплан будет подниматься в воздух на самолете К-52. На этапе орбитальных полетов его выведет в космос «Спейс Шаттл» или баллистическая ракета. Предполагается, что космоплан проведет на орбите около трех недель.

В мае 2000 года с завода корпорации «Боинг» на полигон Летно-исследовательского центра НАСА имени Драйдена был доставлен масштабный макет экспериментального космоплана Х-37.

Размеры макета, который получил название Х-40А, составляют 85 % от размеров Х-37. Макету предстоит серия наземных и воздушных испытаний, в том числе десантирование с вертолета для проверки систем навигации и управления, которые будут использоваться в Х-37.

Космоплан Х-38

Космоплан Х-38, известный также под обозначением Х-35 и X–CRV, представляет собой прототип спасательной «шлюпки» для экипажа Международной космической станции (МКС). Он может быть использован и в качестве транспортного корабля, выводимого в космос ракетойносителем «Ариан-5» («Ariane 5»).

Разработка космической спасательной «шлюпки» началась еще в 70-х годах. Современный ее вариант основывается на конструкции челнока Х-24А (его мы обсуждали в главе 8). Главной «изюминкой» нового проекта является использование параплана в качестве тормозящего и посадочного средства. Параплан позволяет осуществить управление посадкой с возможностью бокового маневра на дальность до 1300 километров.