Ideja o raketnem vesoljskem letalu, ki bi se lahko dvignilo v orbito in se kot letalo vrnilo na Zemljo, se je pojavila pred nekaj desetletji. Sčasoma je njegov razvoj pripeljal do t.i. orbitalna letala, vključno s tistimi, ki so našla praktično uporabo. Vendar delo na tem področju do določenega časa ni moglo dati želenih rezultatov. Vodilne države sveta so razvile več projektov vesoljskih letal, vendar niso napredovale dlje od preizkušanja eksperimentalne opreme.
Treba je opozoriti, da vsi zgodnji razvoj ZSSR in ZDA na področju vesoljskih letal, čeprav niso privedli do nastanka in delovanja bistveno nove tehnologije, še vedno niso bili neuporabni. Z njihovo pomočjo so strokovnjaki iz številnih znanstvenih in oblikovalskih ustanov lahko pridobili potrebne izkušnje, izvedli številne študije in poskuse ter določili nadaljnje načine razvoja vesoljske tehnologije. Na podlagi novih tehnologij in razvoja so kmalu nastali pravi vzorci vesoljskih letal z želenimi lastnostmi.
X-20 DynaSoar
Prvi celovit projekt vesoljskega letala, ki je imel priložnost doseči testne lete, je ameriški X-20 DynaSoar. Delo na tem programu se je začelo jeseni 1957 - le nekaj dni po izstrelitvi prvega umetnega satelita Zemlja, narejenega v ZSSR. Vojaško in politično vodstvo ter vodje letalske industrije ZDA so prišli do zaključka, da je treba ustvariti lastne vesoljske sisteme, vključno s tistimi, ki so primerni za vojaško uporabo.
Vesoljsko letalo X-20 DynoSoar vstopa v ozračje. Risba NASA
Sredi decembra je v NACA potekala konferenca o načinih razvoja raketne in vesoljske tehnologije. Razpravljalo se je o treh glavnih vrstah vesoljskih plovil za prevoz ljudi ali tovora: kapsulo z izstrelitvijo v orbito z nosilno raketo in vračanjem po balistični poti; orbiter tipa dvižnega telesa, sposoben izvesti nekatere manevre; pa tudi polnopravno orbitalno vesoljsko letalo. Na podlagi rezultatov razprav je bilo sklenjeno razviti koncepte "balistične" kapsule in vesoljskega letala.
Konec leta je poveljstvo za raziskave in razvoj ameriških letalskih sil začelo nov program s kodo DynaSoar (okrajšava za Dynamic Soaring - »dinamično načrtovanje«), v katerem je bilo načrtovano razvoj vesoljskega letala. Začelo se je oblikovanje zahtev za prihodnje vesoljsko plovilo in zbiranje prijav za sodelovanje v programu. BBC je skupaj prejel več kot sto predlogov, vendar je bilo v program vključenih le 10 podjetij, od katerih so se nekatera odločila za sodelovanje.
Zgodaj spomladi 1958 so se letalske sile seznanile z ducatom predhodnih projektov sistema DynaSoar. Razvojna podjetja so se lotila različnih pristopov in uresničila različne koncepte. Hkrati je imel pomemben del projektov določeno podobnost. Predvideli so konstrukcijo hiperzvočnega raketnega letala, ki naj bi bilo povezano z raketo pospeševalno raketo. Razlike so bile v zasnovi letala, sestavi vgrajenih sistemov in arhitekturi rakete. Letalske sile so menile, da so projekti iz skupin podjetij Boeing-Vought in Bell-Martin najboljša možnost. Prav oni so bili razviti.
Ločitev nosilne rakete in vesoljskega letala. Risba NASA
Vzporedno z iskanjem zmagovalcev natečaja se je vojska pogajala z NACA: ta organizacija naj bi zagotavljala znanstvene in praktične dogodke. Ustrezen sporazum se je pojavil pozno jeseni 1958. Nato so agencija za raziskave in razvoj ter podjetja v letalski industriji sodelovala pod vodstvom letalskih sil. Do takrat je bilo odločeno, da se program izvede v več fazah - od raziskav do izdelave in preskušanja bojne različice vesoljskega letala.
V letu 1959 sta obe skupini podjetij izvajali različne raziskovalne in razvojne dejavnosti. V tem obdobju je naročnik večkrat spremenil zahteve za vesoljsko letalo. V začetku novembra so letalske sile izbrale zmagovalca tekmovanja. Najboljša različica projekta sta predlagala Boeing in Vought. Zanimivo je, da je ta v tem času močno zmanjšala svojo udeležbo v projektu - bila je odgovorna le za nekaj enot prihodnjega aparata. Martin je bil vključen tudi v projekt, ki naj bi razvil zahtevano lansirno vozilo.
Razvoj bodočega prototipa vesoljskega letala se je začel konec leta 1959. Ta faza dela je bila označena kot Phase Alpha. Oblikovanje videza vesoljskega letala z delovno oznako X-20 je privedlo do posebnih rezultatov. Tako se je zasnova izdelka nenehno spreminjala in se vse bolj oddaljila od osnovne različice. Vzporedno je potekal razvoj gradbenega in preskusnega urnika. Od določenega časa sta naročnik in razvijalec načrtovala izvedbo dveh ducatov poskusnih letov - in to le v okviru prvih faz.
Model aparata X-20. Fotografije Boeing
Sredi leta 1961 so udeleženci programa določili končni videz bodočega raketno -vesoljskega kompleksa. Vanj je poleg hipersoničnega vesoljskega plovila vključena še posebej spremenjena nosilna raketa Titan IIIC. Namesto etape z nosilnostjo je bilo predlagano, da se nanjo namesti izdelek DynaSoar. Tristopenjsko raketo bi lahko opremili tudi s posebno četrto stopnjo. Ta enota naj bi ostala na vesoljskem letalu, kar bi rešilo nekatere težave.
Projekt X-20 je vključeval izdelavo srednje velikega vesoljskega letala z značilnim videzom. Za optimalno je veljalo nizko ležeče krilo, nad katerim je bil trup s koničastim nosnim stožcem in par stranskih kobil. Predlagani okvir je bil izdelan iz toplotno odpornih jeklenih zlitin in prekrit s posebnimi keramičnimi ploščami. Načelo hlajenja ohišja so uporabljali tudi s pomočjo notranjih radiatorjev s tekočino. Znotraj trupa je bila enosedežna pilotska kabina, raketni motor s tekočim pogonom in druge potrebne naprave. Dolžina vozila ni presegla 11 m, razpon kril je bil manjši od 6,5 m. Njegova lastna teža je bila 5,16 tone.
Po takratnih predlogih bi lahko vodene rakete postavili v tovorni prostor X-20 za napad na cilje v orbiti ali na Zemlji. Poleg tega ni bila izključena uporaba bomb s prostim padcem. Kolikor je znano, razvoj specializiranih raket vesolje-vesolje in vesolje-zemlja še ni presegel predhodne stopnje raziskav.
Testni pilot v pilotski kabini simulatorja tal. Fotografije Boeing
Septembra 1961 je Boeing kupcu predstavil model vesoljskega letala v polni velikosti. Njegova odobritev bi odprla pot projektu za izgradnjo polnopravnega prototipa. Prav tako so potekale priprave na testiranje: NASA in letalske sile so začele novačiti pilote za sodelovanje v prihodnjih testih. V posebno skupino je bilo izbranih šest pilotov. Izvesti so morali najmanj devet orbitalnih letov.
Vendar ti načrti niso bili izpolnjeni. Že oktobra 1961 je bil v povezavi s pojavom konkurenčnih vesoljskih programov predlagan načrt za zmanjšanje stroškov projekta X-20 DynaSoar. Ta dokument je predvideval zmanjšanje števila poskusnih letov in poenostavitev letalskih programov. Zaradi tega so načrtovali znižanje stroškov preskusov na 920 milijonov dolarjev in zaključili do leta 1967. Zanimivo je, da je bil eden od vzporednih vesoljskih programov v istem obdobju podvržen tako ostri kritiki, da je bil preprosto zaprt.
Vendar glede na to ni bilo razlogov za veselje. Že februarja prihodnje leto je bil program DynaSoar prenesen v raziskovalno kategorijo, kar je nastalo zaradi težav pri razvoju vesoljskega letala in rakete zanj. Poleg tega so bile težave pri pridobivanju sredstev in organizaciji dela. Oktobra se je pojavila nova različica programskega razporeda, ki je ponovno predvidela zmanjšanje porabe.
Postavitev DynaSoar in njeni ustvarjalci iz Boeinga. Fotografije Boeing
Leta 1963 se je projekt DynaSoar soočil z novim konkurentom v obliki vesoljskega plovila Gemini. Pentagon je oba dogodka primerjal in poskušal ugotoviti, kateri od njiju je z vojaškega vidika večji. Sledili so spori na vojaškem oddelku, v ozadju katerih so se pojavile govorice o prekinitvi dela na X-20. Vendar je spomladi Boeing prejel novo pogodbo za nadaljevanje razvojnih del. Vzporedno so se nadaljevale razprave o prihodnjem financiranju in testiranju.
20. decembra 1963 je obrambni minister Robert McNamara odredil prekinitev programa DynaSoar v korist projekta ASSET z ustrezno preusmeritvijo sredstev. Po poročilih je bilo takrat za program DynaSoar porabljenih 410 milijonov dolarjev. Prvi let je zahteval primerljive vsote in še nekaj let dela. Za projekt pa ni bilo dodeljenega potrebnega časa in denarja.
Spirala
Medtem ko je ameriška znanost poskušala ustvariti vesoljsko letalo, so sovjetski strokovnjaki nadaljevali z razvojem kapsulnih ladij z balističnim spustom in so bili pri tem zelo uspešni. Le nekaj let kasneje pa so se pri nas začela dela na ustvarjanju orbitalnega letala. Domači projekt vesoljskega sistema je dobil ime "Spiral".
Model spiralnega vesoljskega sistema v vzletni konfiguraciji. Fotografija Epizodsspace.airbase.ru
Znano je, da so bili eden od razlogov za pojav teme "Spiral" informacije o ameriških načrtih za ustvarjanje vesoljskih letal, in sicer o projektu DynaSoar. Hkrati je mogoče opozoriti, da bi se lahko nadaljnji razvoj astronavtike izvajal na različne načine, tudi z ustvarjanjem vesoljskih letal. Tako lahko "Spiralo", čeprav je nastala s pogledom na tuje vzorce, štejemo za popolnoma lasten projekt, ki temelji na izvirnih zamislih.
Končan koncept sistema, ki združuje zamisli o raketnem letalu in vesoljskem plovilu, je leta 1964 predlagal 30. osrednji raziskovalni inštitut letalskih sil. Ta predlog je zanimal voditelje letalske industrije in leta 1965 se je pojavilo ustrezno naročilo. V skladu z njim je A. I. Mikoyan naj bi razvil projekt za obetaven vesoljski sistem s kodo "Spiral". Delo na to temo se je začelo leta 1966, ki ga je vodil oblikovalec G. E. Lozino-Lozinsky.
30. osrednji raziskovalni inštitut je zaključil pomemben del dela, kar je nalogo oblikovalskega biroja Mikoyan močno poenostavilo. Strokovnjaki inštituta so oblikovali arhitekturo prihodnjega kompleksa ter določili njegove značilnosti in zmogljivosti. Zahvaljujoč temu so morali oblikovalci letal le izvajati razvojna dela. Ta pristop je dal določene prednosti. Tako bi lahko po načrtih sredi šestdesetih let prvi let "Spirale" potekal že v začetku naslednjega desetletja.
Spiralni profil leta. Slika Epizodsspace.airbase.ru
Spiralni sistem je temeljil na posebnem potisnem letalu 50-50 značilnega videza. Imel naj bi pometeno krilo in sklop visokotlačnih reaktivnih motorjev. Na zgornjem delu stroja je bila predvidena ploščad za namestitev orbitalnega vesoljskega letala z zgornjo stopnjo. Po osnovnem konceptu naj bi se ojačevalnik dvignil na višino 30 km in razvil hitrost približno M = 6. Skupna dolžina takega stroja je dosegla 38 m z razponom kril 16,5 m. Vzletna teža celotnega vesoljskega sistema je 52 ton.
Nosilnost pospeševalnika "50-50" je bila t.i. orbitalno letalo z raketnim ojačevalnikom. Vesoljsko letalo je bilo predlagano za gradnjo po shemi s podpornim trupom, pri katerem je bil spodnji del stroja krilo. Sam trup je imel trikotno obliko s spremenljivim prerezom. Na straneh avtomobila je bilo ob straneh podrtih par letal. Na trupu je bila predvidena kobilica. Predlagano je bilo, da je jadralno letalo izdelano iz toplotno odpornega jekla; obloga je dobila posebno keramično prevleko. Po izračunih se je moral nos trupa na določenih stopnjah leta segreti na 1600 ° C, kar je zahtevalo ustrezno zaščito.
Orbitalno letalo "50" je bilo predlagano za opremljanje s podpornimi in krmilnimi motorji. Z maso 8 ton bi lahko nosil najmanj 500 kg. Upoštevana je bila možnost izdelave orbitalnega prestreznika in izvidništva. Poleg tega je bil projekt bombnika vesoljskega letala, ki je lahko prevažal 2 toni tovora. Zaradi ojačevalnega letala in raketnega ojačevalnega bloka se je letalo Spirali lahko dvignilo v orbite z nadmorsko višino najmanj 150 km.
Orbitalna ravnina "50". Slika Buran.ru
Do konca desetletja je oblikovalski biro Mikoyan dokončal večino teoretičnega dela in pripravil opremo za prve praktične preizkuse. Julija 1969 je bil izstreljen poskusni aparat BOR-1 ("Orbitalna raketna letala brez posadke, prva") poenostavljene zasnove. Tekstilitsko jadralno letalo v merilu 1: 3 je s pomočjo modificirane rakete R-12 pripeljalo na suborbitalno pot. Izdelek je zgorel v ozračju, vendar je omogočil zbiranje nekaterih podatkov. Decembra istega leta je bil predstavljen aparat BOR-2 z drugačno zasnovo in konfiguracijo. Med letom so krmilni sistemi odpovedali, prototip pa je pogorel.
Od julija 1970 do februarja 1972 so izvedli še tri izstrelitve prototipov BOR-2. Dva sta se končala z uspehom, eden z neuspehom. V letih 1973 in 1974 sta bila izvedena dva preskusa izboljšanih izdelkov BOR-3. V obeh primerih so se nesreče zgodile iz različnih razlogov. Kljub številnim nesrečam in pomanjkljivostim so testi družinskih izdelkov BOR dali veliko informacij.
Že po začetku projekta BOR je bil izdan ukaz o prekinitvi dela na temo "Spirala". Vodstvo države se je odločilo, da industrijske sile vrže v druge smeri. Vendar se je program že leta 1974 nadaljeval in kmalu so bili doseženi novi rezultati. Najnovejši dosežek pri ustvarjanju vesoljskega sistema "Spiral" lahko štejemo za analogno letalo "105.11", pa tudi za orbiti BOR-4 in BOR-5.
Eden od prototipov BOR-3. Fotografija Buran.ru
"105.11" / MiG-105 je bil približna kopija orbitalnega letala "Spiral", vendar je lahko letel le v ozračju in pri podzvočni hitrosti. Ta stroj je bil namenjen vadbi spuščanja in vodoravnega pristanka vesoljskih letal. 11. oktobra 1976 je bil prvi let "105.11". Avto so pripeljali na določeno višino in smer z letalom Tu-95. Nadalje je maketa padla in je, ko se je spustila, pristala. Opravljenih je bilo sedem letov, nato pa so bili testi prekinjeni zaradi okvare prototipa.
Sredi sedemdesetih let se je pojavila tehnična naloga za ustvarjanje obetavnega vesoljskega sistema za večkratno uporabo-bodočega kompleksa Energia-Buran. Podporniki Spirale in Burana so se več let prepirali in poskušali zagovarjati svojo stran, a je bilo kmalu vprašanje rešeno na najvišji ravni. Odločeno je bilo, da se tema Spirale omeji v korist manj drznega, a obetavnega Burana. Hkrati so v novem projektu načrtovali uporabo številnih razvojnih načrtov Mikoyan Design Bureau in sorodnih podjetij.
V zgodnjih osemdesetih letih je bilo v interesu projekta Buran več izstrelitev BOR orbiterjev s številkami od "4" do "6". Njihova naloga je bila preizkusiti toplotno zaščito bodočega vesoljskega letala in rešiti druge težave. Vsi ti poskusi so prispevali k nadaljnjemu delu na "Buranu". Pomembno je, da se je ohranilo več prototipov, uporabljenih v obeh programih vesoljskih sistemov, ki so zdaj v muzejih.
Uspehi in neuspehi
Od konca petdesetih let sta vodilni državi na svetu, ki razvijata svoje vesoljske programe, razvili več drznih projektov vesoljskih letal. Vendar zaradi številnih takšnih ali drugačnih razlogov ti projekti niso mogli iti predaleč. V najboljšem primeru je šlo le za testiranje analognih naprav.
Izkušeni MiG-105 v letalskem muzeju. Fotografija Wikimedia Commons
Projekt X-20 DynaSoar je bil zaprt zaradi številnih tehničnih, organizacijskih in drugih težav, ki so izhajale iz izjemne zapletenosti tehnične naloge. Oblikovalcem in znanstvenikom je uspelo rešiti številna pomembna vprašanja, vendar te rešitve v praksi niso bile preizkušene s polnopravnim eksperimentalnim vesoljskim letalom. Vendar so bile številne ideje in tehnologije, ustvarjene za prvo ameriško vesoljsko letalo, kasneje uporabljene pri novih projektih. Glavni rezultat vsega tega je bil kompleks vesoljskega transportnega sistema in njegov glavni element - vesoljsko plovilo Space Shuttle za večkratno uporabo.
Zgodovina sovjetskega projekta "Spiral" in njegov zaključek sta bili drugačni. Pojavil se je kot nekakšen odziv na tuji razvoj, hkrati pa se je razvil drugače. Poleg tega se je izkazal za uspešnejšega: A. I. Mikoyan je opravil potrebne teste, tudi s suborbitalnimi leti. Glavni razlog za zavrnitev "spirale" je bil pojav alternativnih predlogov in projektov. Hkrati je razvoj v okviru programa takoj našel mesto v obetavnih projektih in nekaterih eksperimentalnih izdelkih. Pravzaprav se je en projekt takoj "združil" v drugega in zagotovil njegov razvoj.
Znano je, da drzni projekti, ki dajejo začetek novim smernicam, ne dajejo vedno želenih rezultatov. Kljub temu pa z njihovo pomočjo strokovnjaki zbirajo potrebne podatke in pridobivajo dragocene izkušnje, ki jih lahko nato uporabijo pri ustvarjanju novih projektov. To je tisto, kar postane glavni rezultat programov, ki na prvi pogled niso zelo uspešni. Vendar pa je v primeru DynaSoarja in Spirale situacija videti bolj zapletena. Le ena različica vesoljskega letala, ustvarjena z njihovimi izkušnjami, je dosegla polno delovanje in tudi ta je že šla v pokoj.
