Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Программа SLI. Изучавшиеся схемы

Приступая к реализации программы SLI, NASA предполагало комплектовать новую МТКС только криогенными ступенями. Ожидалось, что применение одинаковых компонентов позволит снизить затраты на проведение стартов системы.

Однако в ходе последующих исследований была выявлена эффективность использования на первой ступени кислородно-керосинового ракетного блока. Меньшие габариты ступени упростят работы по предстартовому обслуживанию МТКС и, соответственно, снизят затраты на ее эксплуатацию. Кроме того, при меньшей размерности ступени преимущества композитных баков перед металлическими станут незначительными, и это дает основание к применению дешевых баков из традиционных алюминиевых сплавов. И, наконец, остатки бортового запаса керосина можно использовать для ВРД, которые существенно расширят возможности по возвращению разгонных ступеней к месту старта.

Основными исполнителями работ по выработке концепции будущей МТКС стали корпорации «Boeing», «Lockheed Martin» и объединение компаний «Orbital Sciences» и «Northrop Grumman». Каждый из этих участников подготовил несколько вариантов комплектации номенклатуры транспортных систем, необходимых для решения перспективных задач.

Сначала корпорация «Boeing» планировала комплектовать будущую МТКС двумя практически идентичными крылатыми ступенями, работающими на криогенных компонентах. Пилотируемый аппарат CTV или отсек полезного груза предлагалось устанавливать на внешней стороне второй ступени. Предполетное обслуживание и сборка транспортной системы, по длине сопоставимой с МТКС «Спейс Шаттл», должны проводиться в горизонтальном положении, а старт осуществляться в вертикальном.

Затем компания решила изменить размерности обеих ступеней. При этом стали рассматриваться варианты использования на первой ступени кислородно-керосиновых ЖРД, а также различные схемы ее спасения: самостоятельное возвращение к месту старту с помощью ВРД или планирующий спуск на расположенный по трассе аэродром с последующей транспортировкой морским путем. Вторая ступень после доставки на околоземную орбиту третьей ступени должна будет совершить планирующий полет в атмосфере. Третья (орбитальная) ступень такой МТКС проектировалась на базе аппарата Х-37. По предварительным оценкам, длина ее отсека полезного груза составит 13,7 м, а диаметр — 4,6 м.

- Корпорация «Lockheed Martin» сразу же ориентировалась на проекты с кислородно-керосиновым разгонным блоком; в качестве возможных вариантов комплектации силовых установок первых ступеней рассматривались российские двигатели РД-180. Один из проектов предполагал использование углеводородного горючего и на второй ступени.

Компании «Orbital Sciences» и «Northrop Grumman» единственные из участников работ по программе SLI, которые просчитывали варианты МТКС с горизонтальным стартом. Один из их проектов предусматривал создание тяжелого дозвукового самолета-носителя, выполненного по схеме «летающее крыло». Во втором использовалась крылатая первая ступень с комбинированной силовой установкой, включающей турбовентиляторные и ЖРД.

В более традиционном стиле объединение проектировало другую МТКС: две схожие по конструкции крылатые ступени собираются в пакетную схему. Запуск двигателей обеих ступеней производится при вертикальном старте, но подача топлива ко второй ступени до момента ее отделения осуществляется из баков первой.

Учитывая интерес NASA и в известной степени военных организаций к разработке разгонных блоков на углеводородном горючем, компании «Northrop Grumman» и «Orbital Sciences» за непродолжительное время подготовили проект МТКС с двумя стартовыми ускорителями с кислородно-керо-синовыми ЖРД. Отличительными особенностями этих блоков длиной 24—30 м являются складные крылья и воздушно-ре-активные двигатели для возвращения к месту старта.

Использование ВРД позволит существенно увеличить продолжительность работы разгонных блоков, и их отделение будет производиться при большей скорости полета и на большей высоте с меньшими аэродинамическими нагрузками. Тем самым разработчики планировали снизить риск при реализации проекта.

По предварительным оценкам, стартовая масса такой МТКС составит 1812 т, а высота — около 60 м (хотя в зависимости от схемы размещения полезного груза: либо на боковой поверхности центрального блока, либо в его носовой части, как на обычных ракетах, последний параметр может существенно измениться).

Важной особенностью контрактов, заключенных с компаниями «Boeing», «Lockheed Martin» и «Orbital Sciences» на выполнение системных исследований по программе SLI, стало то, что все вышеприведенные концепции считаются корпоративной собственностью, и в отличие от результатов работ по Другим направлениям NASA не может передавать полученные Данные сторонним организациям.

В особом положении среди подрядчиков по программе SLI оказалась корпорация «Kistler Aerospace», которая с середины 1990-х годов ведет разработку двухступенчатой полностью многоразовой транспортной системы К-1 (подробнее см. в Части 3). Для спасения обеих ступеней МТКС, которые должны комплектоваться*российскими двигателями НК-33 и НК-43, предполагается использовать парашютный спуск с посадкой на надувные баллоны.

Исходный контракт стоимостью 10 млн долл., заключенный корпорацией по программе SLI, предполагает передачу NASA всей документации по системе К-1. Оговоренная возможность увеличения объемов работ на сумму 125 млн долл. будет реализована при условии, если подрядчику удастся изыскать необходимые финансовые средства для изготовления МТКС и подготовки ее к демонстрационным полетам. В этом случае NASA планирует использовать созданную транспортную систему для натурных испытаний своих технологий.

Некоторые сложности при проектировании МТКС нового поколения возникли вследствие того, что NASA сразу не определилось с типом пилотируемого аппарата CTV, предназначенного для доставки астронавтов на Международную космическую станцию. За два года реализации программы SLI концепция этого корабля претерпела существенные изменения.

Первоначально компания «Orbital Sciences» проектировала аппарат по схеме несущего корпуса. В качестве базового изделия использовалась экспериментальная модель HL-20, созданная в начале 1990-х годов специалистами Центра Лэнгли. Стартовая масса корабля, получившего название «Space Taxi» («Космическое такси»), оценивалась в 13,6 т, длина — 8,4 м, поперечный размер 5,4 м. Изделие допускало выведение в космос как новой МТКС, так и одноразовыми ракетами.

^{Пилотируемый корабль Space Taxi фирмы Orbital Sciences}

Помимо основного предназначения аппарат «Space Taxi/CTV» предполагалось использовать для решения следующих задач:

— спасения экипажа станции в аварийных ситуациях (вместительность корабля позволит довести число постоянно работающих на МКС астронавтов до 6—7 человек);

— проведения орбитального обслуживания различных объектов типа спутника-обсерватории HST. Для выполнения таких операций в хвостовой части изделия предусматривался одноразовый служебный модуль со шлюзовой камерой для внекорабельной деятельности. При полете к станции этот отсек планировалось загружать дополнительным оборудованием, а при возвращений на Землю сбрасывать в верхних слоях атмосферы с отходами, принятыми с борта МКС.

(Здесь следует отметить работу корпорации «Orbital Sciences» по второму контракту, заключенному по программе SLI, а именно: по созданию экспериментального космического аппарата Dart для отработки операций сближения и стыковки. Данное изделие, летные испытания которого запланированы на 2005 г., проектируется на базе третьей ступени ракеты «Пегас», а в качестве объекта-мишени намечается использовать какой-либо коммерческий спутник.)

В более отдаленной перспективе корабль «Space Taxi/CTV» мог бы выполнять функции космического командного пункта при проведении пилотируемых полетов на высокоэнергетические орбиты, а также участвовать в обеспечении лунных или марсианских экспедиций.

Однако к 2003 г. замысел проекта CTV настолько изменился, что оказал существенное влияние на всю программу SLI в целом. В связи со значительным дефицитом бюджетных средств на развертывание МКС и низкой эффективностью ее использования в научных целях из-за малой численности экипажа NASA решило ускорить работы по созданию пилотируемого корабля за счет снижения приоритета и, соответственно, объемов финансирования исследований по МТКС. В целях быстрейшего введения в эксплуатацию (к 2008—2010 гг.) новый аппарат, названный OSP (Orbital Spaceplane — «Орбитальный ВКС»), было предложено выводить в космос одноразовыми ракетами-носителями.

Для продолжения же изысканий по многоразовым средствам выведения и создания необходимой элементной базы инициируется отдельная программа NGLT («Next Generation Launch Technology» — «Технологии для ТКС следующего поколения»), включившая в себя почти все остальные проекты предшественницы. При этом принятие решения о типе новой МТКС откладывалось до 2009 г.

Изучение концепции аппарата OSP, стоимость разработки которого оценивалась в 9—13 млрд долл., NASA предполагало вести до осени 2004 г. Летные испытания его демонстрационной модели намечались на 2006—2007 гг.

<<<Назад Страница 67 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz