در 21 جولای 2011 ، فضاپیمای آمریکایی آتلانتیس آخرین فرود خود را انجام داد ، که به برنامه طولانی و مهیج سیستم حمل و نقل فضایی پایان داد. به دلایل متعدد فنی و اقتصادی ، تصمیم به توقف فعالیت سیستم شاتل فضایی گرفته شد. با این وجود ، ایده یک فضاپیمای قابل استفاده مجدد کنار گذاشته نشد. در حال حاضر ، چندین پروژه مشابه به طور همزمان در حال توسعه هستند و برخی از آنها قبلاً توانسته اند پتانسیل خود را نشان دهند.
پروژه فضاپیمای قابل استفاده مجدد شاتل فضایی چندین هدف اصلی را دنبال می کرد. یکی از اصلی ترین آنها کاهش هزینه پرواز و آماده سازی برای آن بود. امکان استفاده چندگانه از یک کشتی در تئوری مزایای خاصی را به همراه داشت. علاوه بر این ، مشخصات فنی مشخص کل مجموعه امکان افزایش قابل توجه ابعاد و وزن بار را فراهم می کند. ویژگی منحصر به فرد STS توانایی بازگشت فضاپیما به زمین در داخل محفظه بار آن بود.
آخرین پرتاب فضاپیمای Altantis ، 8 ژوئیه 2011 عکس توسط ناسا
با این حال ، در حین عملیات مشخص شد که همه کارهای انجام نشده است. بنابراین ، در عمل ، آماده سازی کشتی برای پرواز بسیار طولانی و گران به نظر می رسید - با توجه به این پارامترها ، پروژه با الزامات اصلی مطابقت نداشت. در تعدادی از موارد ، فضاپیمای قابل استفاده مجدد در اصل نمی تواند جایگزین پرتابگرهای "معمولی" شود. در نهایت ، منسوخ شدن تدریجی اخلاقی و فیزیکی تجهیزات منجر به جدی ترین خطرات برای خدمه شد.
در نتیجه ، تصمیم گرفته شد عملیات سیستم حمل و نقل فضایی متوقف شود. آخرین 135 مین پرواز در تابستان 2011 انجام شد. چهار کشتی موجود خارج شده و به عنوان غیر ضروری به موزه ها منتقل شدند. مشهورترین پیامد چنین تصمیماتی این بود که برنامه فضایی آمریکا چندین سال بدون فضاپیمای سرنشین دار خود باقی ماند. تاکنون فضانوردان باید با استفاده از فناوری روسی وارد مدار شوند.
علاوه بر این ، کل سیاره برای مدت نامحدود بدون سیستم های قابل استفاده مجدد ماند. با این حال ، اقدامات خاصی در حال انجام است. تا به امروز ، شرکت های آمریکایی چندین پروژه از فضاپیماهای قابل استفاده مجدد از یک نوع یا دیگری را توسعه داده اند. همه نمونه های جدید حداقل برای آزمایش خارج شده اند. در آینده قابل پیش بینی ، آنها همچنین می توانند وارد عملیات تمام عیار شوند.
بوئینگ ایکس 37
جزء اصلی مجموعه STS یک هواپیمای مداری بود. این مفهوم در حال حاضر در پروژه X-37 بوئینگ استفاده می شود. در اواخر دهه نود ، بوئینگ و ناسا شروع به مطالعه موضوع فضاپیماهای قابل استفاده مجدد کردند که می توانند در مدار باشند و در جو پرواز کنند. در آغاز دهه گذشته ، این کار منجر به شروع پروژه X-37 شد. در سال 2006 ، نمونه اولیه یک نوع جدید با سقوط از هواپیمای حامل به آزمایش پرواز رسید.
هواپیمای بوئینگ X-37B در نمایشگاه ماشین پرتاب. عکس از نیروی هوایی آمریکا
این برنامه به نیروی هوایی ایالات متحده علاقه مند بود و از سال 2006 به نفع آنها اجرا شد ، البته با کمک ناسا. براساس داده های رسمی ، نیروی هوایی می خواهد یک هواپیمای مداری امیدوار کننده با قابلیت حمل محموله های مختلف به فضا یا انجام آزمایش های مختلف بدست آورد.طبق برآوردهای مختلف ، پروژه فعلی X-37B همچنین می تواند در مأموریت های دیگر ، از جمله ماموریت های مربوط به شناسایی یا کار رزمی کامل مورد استفاده قرار گیرد.
اولین پرواز فضایی فضاپیمای X-37B در سال 2010 انجام شد. در پایان ماه آوریل ، وسیله پرتاب اطلس V خودرو را به مدار از پیش تعیین شده فرستاد و 224 روز در آنجا ماند. فرود "مانند هواپیما" در اوایل دسامبر همان سال انجام شد. در مارس سال بعد ، پرواز دوم آغاز شد که تا ژوئن 2012 ادامه داشت. در دسامبر ، پرتاب بعدی انجام شد و فرود سوم تنها در اکتبر 2014 انجام شد. از ماه مه 2015 تا مه 2017 ، X-37B با تجربه چهارمین پرواز خود را انجام داد. در 7 سپتامبر سال گذشته ، پرواز آزمایشی دیگری آغاز شد. زمان تکمیل آن مشخص نیست.
بر اساس چند اطلاعات رسمی ، هدف از پروازها مطالعه کار فناوری جدید در مدار و همچنین انجام آزمایش های مختلف است. حتی اگر X-37B های با تجربه وظایف نظامی را حل کنند ، مشتری و پیمانکار چنین اطلاعاتی را فاش نمی کنند.
در شکل فعلی ، محصول بوئینگ X-37B یک هواپیمای موشکی با ظاهری مشخص است. با بدنه بزرگ و هواپیماهای وسط منطقه متمایز می شود. از موتور موشک استفاده می شود. کنترل به طور خودکار یا با دستورات از زمین انجام می شود. بر اساس داده های شناخته شده ، یک محفظه بار با طول بیش از 2 متر و قطر بیش از 1 متر در بدنه قرار دارد که می تواند تا 900 کیلوگرم بار را در خود جای دهد.
در حال حاضر ، X-37B با تجربه در مدار است و وظایف محوله را حل می کند. زمان بازگشت وی به زمین مشخص نیست. اطلاعاتی در مورد پیشرفت بیشتر پروژه آزمایشی نیز مشخص نشده است. ظاهراً پیام های جدیدی در مورد جالب ترین توسعه نه زودتر از فرود بعدی نمونه اولیه ظاهر می شود.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
نسخه دیگری از هواپیمای مداری ، فضاپیمای Dream Chaser از SpaceDev است. این پروژه از سال 2004 برای مشارکت در برنامه خدمات حمل و نقل مداری تجاری ناسا (COTS) توسعه یافته است ، اما نتوانست مرحله اول انتخاب را پشت سر بگذارد. با این حال ، شرکت توسعه به زودی موافقت کرد که با United Launch Alliance همکاری کند ، که آماده ارائه وسیله پرتاب Atlas V خود بود. در سال 2008 ، SpaceDev بخشی از شرکت سیرا نوادا شد و بلافاصله پس از آن بودجه اضافی برای ایجاد هواپیماهای خود دریافت کرد. بعداً ، توافقنامه ای با لاکهید مارتین در زمینه ساخت مشترک تجهیزات آزمایشگاهی به دست آمد.
هواپیمای مداری با تجربه Dream Chaser. عکس از ناسا
در اکتبر 2013 ، نمونه اولیه پرواز Dream Chaser از یک هلیکوپتر حامل پرتاب شد و پس از آن به پرواز در حال حرکت روی آورد و فرود افقی انجام داد. با وجود خرابی در هنگام فرود ، نمونه اولیه ویژگی های طراحی را تأیید کرد. در آینده ، آزمایش های دیگری در غرفه ها انجام شد. بر اساس نتایج آنها ، پروژه نهایی شد و در سال 2016 ساخت نمونه اولیه پروازهای فضایی آغاز شد. در اواسط سال گذشته ، ناسا ، سیرا نوادا و ULA موافقت نامه ای را برای انجام دو پرواز مداری در سالهای 2020 تا 21 امضا کردند.
چندی پیش توسعه دهندگان دستگاه Dream Chaser اجازه راه اندازی در پایان سال 2020 را دریافت کردند. برخلاف تعدادی از پیشرفت های مدرن دیگر ، اولین ماموریت فضایی این کشتی با بار واقعی انجام می شود. فضاپیما باید محموله خاصی را به ایستگاه فضایی بین المللی برساند.
در شکل فعلی ، فضاپیمای قابل استفاده مجدد سیرا نوادا / SpaceDev Dream Chaser هواپیمایی با ظاهر مشخص است که در ظاهر یادآور برخی تحولات آمریکایی و خارجی است. این خودرو دارای طول کلی 9 متر است و مجهز به بال دلتا با دهانه 7 متر است.برای سازگاری با خودروهای پرتاب کنونی ، در آینده یک بال تاشو توسعه می یابد. وزن برخاست 11.34 تن تعیین می شود. Dream Chaser قادر خواهد بود 5 ، 5 تن محموله را به ISS برساند و تا 2 تن به زمین بازگردد. فرود از مدار "مانند هواپیما" با اضافه بار کمتری همراه است ، که انتظار می رود برای تحویل برخی تجهیزات و نمونه ها در آزمایش های جداگانه مفید باشد.
اژدهای اسپیسکس
به دلایل متعددی ، ایده هواپیما در مدار در حال حاضر در بین توسعه دهندگان فناوری جدید فضایی چندان محبوب نیست. راحت تر و سودآورتر در حال حاضر یک فضاپیمای قابل استفاده مجدد با ظاهر "سنتی" در نظر گرفته می شود که با استفاده از وسیله پرتاب به مدار پرتاب می شود و بدون استفاده از بال به زمین برمی گردد.موفق ترین توسعه از این دست ، اژدهای SpaceX است.
کشتی باری SpaceX Dragon (ماموریت CRS-1) در نزدیکی ISS. عکس از ناسا
کار بر روی پروژه اژدها در سال 2006 آغاز شد و تحت برنامه COTS انجام شد. هدف این پروژه ایجاد سفینه فضایی با امکان پرتاب و بازگشت چندگانه بود. اولین نسخه این پروژه شامل ایجاد یک کشتی حمل و نقل بود و در آینده برنامه ریزی شده بود که بر اساس آن یک تغییر سرنشین دار ایجاد شود. تا به امروز ، Dragon در نسخه "کامیون" نتایج مشخصی را نشان داده است ، در حالی که موفقیت مورد انتظار نسخه سرنشین دار کشتی دائماً از نظر زمان در حال تغییر است.
اولین پرتاب تظاهرات کشتی حمل و نقل دراگون در پایان سال 2010 انجام شد. پس از همه تغییرات مورد نیاز ، ناسا دستور پرتاب کامل چنین دستگاهی را داد تا محموله را به ایستگاه فضایی بین المللی برساند. در 25 مه 2012 ، اژدها با موفقیت به ISS متصل شد. در آینده ، چندین پرتاب جدید با تحویل کالا به مدار انجام شد. راه اندازی در 3 ژوئن 2017 به مهمترین مرحله برنامه تبدیل شد. برای اولین بار در تاریخ برنامه ، کشتی تعمیر شده دوباره راه اندازی شد. در ماه دسامبر ، فضاپیمای دیگری به فضا رفت و در حال پرواز به ISS بود. با در نظر گرفتن تمام آزمایشات ، محصولات Dragon تاکنون 15 پرواز انجام داده اند.
در سال 2014 ، SpaceX فضاپیمای سرنشین دار Dragon V2 را اعلام کرد. استدلال شد که این دستگاه ، که توسعه کامیون موجود است ، می تواند تا هفت فضانورد به مدار زمین برسد یا به خانه بازگردد. همچنین گزارش شد که در آینده می توان از کشتی جدید برای پرواز در اطراف ماه ، از جمله با گردشگران سوار استفاده کرد.
همانطور که اغلب در پروژه های SpaceX اتفاق می افتد ، جدول زمانی پروژه Dragon V2 چندین بار تغییر کرده است. بنابراین ، به دلیل تاخیر در حمل و نقل هوایی Falcon Heavy ، تاریخ اولین آزمایشات به 2018 منتقل شد و اولین پرواز سرنشین دار به تدریج به "2019" رفت. سرانجام ، چند هفته پیش ، شرکت توسعه دهنده قصد خود را برای کنار گذاشتن گواهینامه "اژدها" جدید برای پروازهای سرنشین دار اعلام کرد. در آینده ، چنین وظایفی قرار است با استفاده از سیستم BFR قابل استفاده مجدد حل شود ، که هنوز ایجاد نشده است.
فضاپیمای حمل و نقل Dragon دارای طول کلی 7.2 متر با قطر 3.66 متر است. وزن خشک 4.2 تن است و می تواند محموله ای به وزن 3.3 تن را به ISS برساند و تا 2.5 تن بار را برگرداند. برای جابجایی بارهای خاص ، پیشنهاد می شود از یک محفظه مهر و موم شده با حجم 11 متر مکعب و حجم بدون فشار 14 متر مکعب استفاده کنید. محفظه بدون مهر و موم هنگام فرود فرود می آید و در جو می سوزد ، در حالی که حجم بار دوم به زمین باز می گردد و با چتر نجات فرود می آید. برای تصحیح مدار ، فضاپیما مجهز به 18 موتور از نوع دراکو است. بهره وری سیستم ها توسط یک جفت پنل خورشیدی تضمین می شود.
در توسعه نسخه سرنشین دار "اژدها" ، از واحدهای خاصی از کشتی اصلی حمل و نقل استفاده شد. در همان زمان ، محفظه مهر و موم شده باید به طور قابل توجهی برای حل مشکلات جدید بازسازی شود. برخی دیگر از اجزای کشتی نیز تغییر کرده اند.
لاکهید مارتین اوریون
در سال 2006 ، ناسا و لاکهید مارتین توافق کردند که یک فضاپیمای قابل استفاده مجدد امیدوارکننده بسازند. نام این پروژه از یکی از درخشان ترین صورت های فلکی - Orion گرفته شده است. در پایان دهه ، پس از اتمام بخشی از کار ، رهبری ایالات متحده پیشنهاد کرد که این پروژه را رها کند ، اما پس از اختلافات طولانی نجات یافت. کار ادامه داشت و تا به امروز نتایج خاصی را به دنبال داشته است.
کشتی چشم انداز Orion همانطور که توسط هنرمند دیده شده است. طراحی ناسا
مطابق با مفهوم اصلی ، کشتی Orion قرار بود در ماموریت های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. با کمک آن ، قرار بود کالاها و افراد را به ایستگاه فضایی بین المللی برساند. با تجهیزات مناسب می توانست به ماه برود. همچنین ، امکان پرواز به یکی از سیارک ها یا حتی مریخ در حال بررسی بود.با این وجود ، حل چنین مشکلاتی به آینده ای دور نسبت داده شد.
طبق برنامه های دهه گذشته ، اولین پرتاب آزمایشی Orion قرار بود در سال 2013 انجام شود. برای سال 2014 ، آنها برنامه ریزی کردند تا با فضانوردان سوار شوند. پرواز به ماه می تواند تا پایان دهه انجام شود. پس از آن ، برنامه تنظیم شد. اولین پرواز بدون سرنشین به 2014 و پرواز خدمه به 2017 موکول شد. ماموریت های ماه به بیست سالگی موکول شد. تاکنون پروازهای خدمه به دهه آینده موکول شده است.
در 5 دسامبر 2014 ، اولین آزمایش آزمایشی Orion انجام شد. فضاپیما با شبیه ساز بار با وسیله پرتاب Delta IV به مدار زمین فرستاده شد. چند ساعت پس از پرتاب ، او به زمین بازگشت و در منطقه معینی پاشید. هنوز هیچ پرتاب جدیدی انجام نشده است. با این حال ، متخصصان لاکهید مارتین و ناسا بیکار ننشستند. طی چند سال گذشته ، تعدادی نمونه اولیه برای انجام آزمایشات خاص در شرایط زمینی ساخته شده است.
همین چند هفته پیش ، ساخت اولین هواپیمای Orion برای پرواز با سرنشین آغاز شد. راه اندازی آن برای سال آینده برنامه ریزی شده است. وظیفه پرتاب فضاپیما به مدار به وسیله پرتاب کننده پرتاب کننده سیستم پرتاب فضایی سپرده می شود. اتمام کار در حال انجام چشم اندازهای واقعی کل پروژه را نشان می دهد.
پروژه Orion ساخت کشتی با طول حدود 5 متر و قطر حدود 3.3 متر را فراهم می کند. ویژگی بارز این دستگاه حجم داخلی زیاد است. با وجود نصب تجهیزات و ابزار لازم ، کمی کمتر از 9 متر مکعب فضای آزاد در داخل محفظه مهر و موم شده ، مناسب برای نصب دستگاه های خاص ، از جمله صندلی های خدمه ، وجود دارد. این کشتی قادر خواهد بود تا شش فضانورد یا یک محموله خاص را سوار کند. جرم کل کشتی 25.85 تن تعیین شده است.
سیستم های زیر مداری
در حال حاضر ، چندین برنامه جالب در حال اجرا است که امکان پرتاب محموله به مدار زمین را فراهم نمی کند. مدلهای احتمالی تجهیزات تعدادی از شرکتهای آمریکایی قادر خواهند بود فقط پروازهای حومه انجام دهند. از این تکنیک برای تحقیقات یا توسعه گردشگری فضایی استفاده می شود. پروژه های جدید از این دست در زمینه توسعه یک برنامه فضایی کامل مورد توجه قرار نمی گیرند ، اما با این وجود آنها مورد توجه خاصی هستند.
وسیله نقلیه زیر مداری SpaceShipTwo زیر بال هواپیمای حامل White Knight Two. عکس Virgin Galactic / virgingalactic.com
پروژه های SpaceShipOne و SpaceShipTwo از Scale Composites و Virgin Galactic ساخت مجتمع متشکل از یک هواپیمای حامل و یک هواپیمای مداری را پیشنهاد می کنند. از سال 2003 ، دو نوع تجهیزات تعداد قابل توجهی پرواز آزمایشی انجام داده اند که طی آن ویژگی های مختلف طراحی و روش های کار مورد آزمایش قرار گرفته است. انتظار می رود یک سفینه فضایی از نوع SpaceShipTwo بتواند تا شش مسافر گردشگر را سوار کرده و آنها را به ارتفاع حداقل 100-150 کیلومتری برساند. بالاتر از حد پایینی فضای بیرونی برخاست و فرود باید از یک فرودگاه "سنتی" انجام شود.
Blue Origin از اواسط دهه گذشته روی نسخه دیگری از سیستم فضایی زیر مداری کار کرده است. او پیشنهاد می کند چنین پروازهایی را با استفاده از مجموعه ای از یک وسیله نقلیه پرتاب کننده و یک کشتی انجام دهد ، مشابه پروازهای دیگر. علاوه بر این ، هم موشک و هم کشتی باید قابل استفاده مجدد باشند. این مجموعه نیو شپرد نامگذاری شد. از سال 2011 ، موشک ها و کشتی های نوع جدیدی مرتباً پروازهای آزمایشی انجام می دهند. این هواپیما قبلاً موفق به ارسال فضاپیما به ارتفاع بیش از 110 کیلومتر شده و همچنین بازگشت ایمن فضاپیما و وسیله پرتاب را تضمین می کند. در آینده ، سیستم نیو شپرد باید یکی از نوآوری ها در زمینه گردشگری فضایی باشد.
آینده قابل استفاده مجدد
به مدت سه دهه ، از اوایل دهه هشتاد قرن گذشته ، سیستم حمل و نقل فضایی / مجموعه شاتل فضایی وسیله اصلی انتقال افراد و کالاها به مدار در زرادخانه ناسا بوده است.به دلیل منسوخ شدن اخلاقی و فیزیکی و همچنین در ارتباط با عدم امکان دستیابی به همه نتایج مورد نظر ، عملیات شاتل ها خاتمه یافت. از سال 2011 ، ایالات متحده هیچ کشتی قابل استفاده مجدد عملیاتی ندارد. علاوه بر این ، در حالی که آنها وسیله نقلیه سرنشین دار خود را ندارند ، در نتیجه فضانوردان باید با فناوری خارجی پرواز کنند.
علیرغم پایان کار سیستم حمل و نقل فضایی ، فضانوردان آمریکایی ایده سفینه های فضایی قابل استفاده مجدد را رها نمی کنند. این تکنیک هنوز مورد توجه زیادی است و می تواند در مأموریت های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر ، ناسا و تعدادی از سازمان های تجاری در حال توسعه چندین فضاپیمای امیدوار کننده به طور همزمان هستند ، هم هواپیماهای مداری و هم سیستم هایی با کپسول. در حال حاضر ، این پروژه ها در مراحل مختلف هستند و موفقیت های متفاوتی را نشان می دهند. در آینده ای نه چندان دور ، حداکثر تا آغاز دهه بیستم ، اکثر پیشرفت های جدید به مرحله آزمایش یا پروازهای کامل می رسد ، که این امر امکان بررسی مجدد وضعیت و نتیجه گیری های جدید را ممکن می سازد.
