مفهوم یک سیستم هوافضا با یک هواپیمای فضایی در مدار دارای تعدادی ویژگی مثبت است و بنابراین توجه را به خود جلب می کند. چندین دهه است که پروژه های مختلفی از چنین سیستم هایی توسعه یافته است ، اما چشم انداز واقعی آنها زیر سوال است. تا به امروز ، تنها تعداد کمی از این پروژه ها به بهره برداری رسیده اند و آینده کل مسیر زیر سوال است.
موفقیت های گذشته
مفهوم یک هواپیمای فضایی در مدار ، هواپیمایی را ایجاد می کند که می تواند به طور مستقل به مدار حرکت کند یا از وسیله پرتاب استفاده کند و سپس از طریق پرواز آیرودینامیکی با فرود افقی به زمین بازگردد. این روش پرواز مزایای خاصی را ارائه می دهد و بنابراین برای صنعت موشک و فضا مورد توجه است.
قدرتهای پیشرو کار خود را در این زمینه در دهه پنجاه قرن گذشته آغاز کردند. پس از آن ، طیف گسترده ای از سیستم های هوافضا (AKS) با استفاده از هواپیماهای فضایی مختلف توسعه یافت. برخی از این پروژه ها حتی با استفاده از تکنیک های آزمایشی تا آزمایشات کامل نیز پیش رفتند.
در عین حال ، جهت هنوز چندان موفق و توسعه نیافته است. تعداد نمونه های آزمایش شده بسیار کمتر از تعداد کل پروژه های پیشنهادی است و تنها یک مجتمع به عملیات واقعی رسید.
موفق ترین هواپیمای در مدار ، شاتل فضایی آمریکایی است. در سالهای 1981 تا 2011 چنین دستگاه هایی 135 پرواز (2 تصادف) انجام دادند که طی آن صدها تن محموله و ده ها فضانورد به مدار تحویل داده شد و به زمین بازگشت. با این حال ، این برنامه مشکل کاهش هزینه برداشت و بازیابی محموله را حل نکرد ، و همچنین بسیار پیچیده ثابت شد. علاوه بر این ، در آغاز سال دهم ، هواپیماهای فضایی منابع خود را به اتمام رسانده بودند و ساخت هواپیماهای جدید غیرمنتظره به نظر می رسید.
در کشور ما ، کار روی هواپیماهای فضایی در مرحله آزمایش متوقف شد. بنابراین ، در دهه های هفتاد و هشتاد ، برنامه گسترده ای از آزمایشات نیمکت و پرواز دستگاههای سری BOR انجام شد ، از جمله. با دسترسی به مدار در سال 1988 ، فضاپیمای "بوران" تنها پرواز فضایی خود را انجام داد. پروژه های داخلی بیشتر فراتر از مراحل اولیه پیشرفت نکردند.
تحولات امیدوار کننده
در اوایل دهه 2000 ، شرکت فضایی و ویرجین گالاکتیک یک هواپیمای فضایی آزمایشی SpaceShipOne را آزمایش کردند. بعداً ، بر اساس این محصول ، یک فضاپیمای جدید SpaceShipTwo ساخته شد که قادر به حمل بارهای کوچک به مرز پایین فضای بیرونی بود. با توجه به چنین محدودیت هایی ، هواپیما تنها به عنوان وسیله نقلیه برای گردشگران فضایی یا به عنوان بستری برای برخی تحقیقات در نظر گرفته می شود.
در سالهای 2018-19 SpaceShipTwo در دو پرواز به ارتفاع بیش از 80 کیلومتر صعود کرد. پروازهای جدید پس از اتمام نوسازی و آماده سازی کشتی موجود برای عملیات تجاری برنامه ریزی شده است. همچنین دو هواپیمای فضایی جدید "ظاهر سریال" در دست ساخت است. مشخص نیست که SpaceShipTwo به چه زودی به استفاده تجاری می رسد. این پروژه بارها با مشکل تعویق روبرو شده است و این روند ممکن است در آینده ادامه یابد.
موفق تر و امیدوار کننده تر ، پروژه Dream Chaser از Sierra Nevada Corp. او پیشنهاد ساخت یک AKS با وسیله پرتاب و یک هواپیمای فضایی با قابلیت صعود به مدارهای پایین زمین را می دهد. Dream Chaser عمدتا برای همکاری با ایستگاه فضایی بین المللی توسعه می یابد. او باید افراد و محموله را به مدار برساند و به زمین بازگردد. بار تخمینی به 5 تن می رسد ، زمان پرواز بیش از چند ساعت نخواهد بود.
تا به امروز ، آزمایش های زمینی و پروازی با استفاده از دو هواپیمای فضایی آزمایشی انجام شده است. اولین پرواز برای سال 2022 با استفاده از وسیله پرتاب استاندارد Vulcan Centaur برنامه ریزی شده است. سپس آزمایش آزمایشی به ISS انجام می شود. تا پایان دهه ، برنامه ریزی شده است که عملیات کامل این AKS را با پروازهای منظم با بار یا بار دیگر در هواپیما آغاز کنیم. مشخص نیست که چنین برنامه هایی چقدر واقعی هستند. به گفته ناسا ، سیرا نوادا با چالش های مختلفی روبرو است که حداقل ، آماده سازی برای پروازها را دشوار می کند.
آزمایشات مداری
از ابتدای دهه 2000 ، یک هواپیمای فضایی امیدوار کننده توسط نیروی هوایی ایالات متحده ، دارپا ، ناسا و بوئینگ ساخته شده است. آزمایشات پرواز محصولی به نام X-37A در سال 2006 آغاز شد. سپس ، یک دستگاه بهبود یافته X-37B ایجاد شد که برای پرتاب به مدار مناسب است. این پروژه به دستور نیروی هوایی ایجاد شد و احتمالاً دارای هدف نظامی بوده است. در عین حال ، اطلاعات دقیقی از این نوع هنوز فاش نشده است.
اولین پرواز مداری X -37B با تجربه در آوریل 2010 آغاز شد و 224 روز - تا ماه دسامبر - به طول انجامید. سپس چهار پرواز دیگر انجام شد و آخرین پرواز بیش از 779 روز به طول انجامید. از ماه مه سال گذشته ، یکی از دو نمونه اولیه در مدار قرار داشت. تاریخ بازگشت و سوار شدن مشخص نیست. شاید این بار آنها دوباره رکورد طول پرواز را ثبت کنند.
طبق برآوردها و برآوردهای مختلف ، X-37B در حال حاضر توسط نیروی هوایی ایالات متحده برای ماموریت های واقعی استفاده می شود. این دستگاه مانورهای مختلفی را انجام می دهد و مدار خود را تغییر می دهد. گزارش شده است که محموله را تخلیه می کند. بنابراین ، روند توسعه قابلیت های فنی پرواز را می توان با کار واقعی به نفع ارتش همراه کرد.
در سپتامبر 2020 ، متخصصان چینی خودروی پرتاب Changzheng-2F را با فضاپیمای قابل استفاده مجدد به فضا پرتاب کردند. دومی به مدار زمین پایین رفت و احتمالاً شروع به انجام وظایف محوله کرد. هیچ جزئیاتی از پروژه AKC چین فاش نشد. حتی کلاس دستگاه حاصله ناشناخته مانده است.
به گفته منابع خارجی ، اولین کشتی قابل استفاده مجدد در چین از نظر معماری و ظاهر شبیه به X-37B آمریکایی است و باید قابلیت های مشابهی داشته باشد. ظاهراً این محصول به شکل هواپیما با بال دلتا با دهانه کوچک ساخته شده است و جرم آن بیش از 8 تن نیست. محدوده وظایفی که باید حل شود و دامنه کاربرد آن ناشناخته است. چین هنوز جزئیات پروژه خود را فاش نکرده است.
مشکلات جهت گیری
علیرغم همه تلاشها ، جهت گیری AKS با یک هواپیما در مدار تاکنون تنها موفقیت محدودی داشته است. در آینده نزدیک ، ممکن است وضعیت تغییر کند - اما زمان و نتایج فرآیندهای فعلی هنوز زیر سوال است. تعدادی از عوامل و مشکلات مشخصه ای که صنعت موشک و فضا باید با آن روبرو شود منجر به این وضعیت شده است.
مشکل اصلی هواپیماهای فضایی پیچیدگی ایجاد آنها است. طراحان باید ویژگی های خاص فناوری مداری و پرواز آیرودینامیکی را با در نظر گرفتن بارهای مشخصه بر روی ساختار ترکیب کنند. این امر اغلب مستلزم توسعه فناوری ها و اجزای جدید است. بر این اساس هزینه کار افزایش می یابد.
پروژه های پیشنهادی هواپیماهای فضایی هنوز نمی توانند با سیستم های موشکی و فضایی سایر کلاس ها رقابت کنند. کشتی های موجود و وسایل نقلیه پرتاب کننده قادر به حمل بارهای مختلف به مدارهای مختلف هستند - مشتری می تواند سیستم بهینه را انتخاب کند. هواپیماهای فضایی از انواع پیشنهادی هنوز نمی توانند چنین انعطاف پذیری استفاده را ارائه دهند. برای انجام این کار ، لازم است توسعه پروژه های جاری تکمیل شود و نمونه های جدید با ویژگی های مختلف ایجاد شود.
سرانجام ، چشم انداز جهت به طور کلی تحت تأثیر شرایط کلی صنعت موشک و فضا قرار می گیرد.بهترین موفقیت ها را پروژه های آمریکایی و چینی نشان می دهند که به دستور نیروهای مسلح و با پشتیبانی مستقیم آنها ایجاد شده است. توسعه دهندگان تجاری با پروژه های فعال و حتی سازمان های بزرگ مانند ناسا هنوز نمی توانند به طور مستقل سیستم های سریع و با کیفیت بالا را با قابلیت های مورد نظر ارائه دهند.
به دلیل محدودیت های عینی و مشکلات مختلف ، توسعه سیستم های هوافضا با هواپیماهای فضایی تا کنون تنها می تواند دارای دستاوردهای محدودی باشد. بسیاری از پروژه های از این دست بدون نتایج واقعی در تاریخ ثبت شده اند و بخش عمده ای از پیشرفت های فعلی هنوز از مرحله آزمایش بیرون نیامده است. با این حال ، علاقه به این موضوع باقی می ماند و باعث تداوم کار می شود. می توان فرض کرد که در آینده وضعیت به تدریج تغییر می کند و مدلهای جدیدی از هواپیماهای مداری به خدمت گذاشته می شوند. با این حال ، آنالوگ های شاتل فضایی قدیمی با ابعاد و بار مشابه ، به احتمال زیاد در سالهای آینده ظاهر نمی شوند.
