XS-1 Фаза B: новый космоплан DARPA «смотрит в небо»

DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency - Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов в структуре Министерства обороны США) заключило контракты с компаниями Boeing, Northrop Grumman, и Masten Space Systems для продолжения разработки концепций касательно американского военного экспериментального космоплана XS-1. Сможет ли новый проект сделать полеты в космос обычным явлением, и какими потенциальными выгодами это сможет обернуться для вооруженных сил?

С начала космической эры, у космических аппаратов имелось общее (остающееся, в принципе, по сей день) и весьма существенное ограничение, а именно - однократное их использование, и как следствие - высокие расходы, связанные с выполнением поставленных перед ними задач.

Хотя, какое то время казалось, что флот шаттлов NASA, изменил ситуацию. Однако вывод его из эксплуатации чуть больше четырех лет назад, вкупе с постоянно растущими расходами на космические полеты и урезанием бюджета, заставили вновь обратиться к идее создания космических самолетов многоразового использования. Теперь, разработка и дальнейшее развитие этой программы является первоочередной задачей как правительства, так и коммерческих операторов. Более того, на передней план, занимая лидирующие позиции, уже выходят такие космические корабли, как сверхсекретный беспилотный космический корабль ВВС США X-37B (Boing X-37, известный также, как X-37B Orbital Test Vehicle – орбитальная летающая лаборатория), китайский экспериментальный многоцелевой беспилотник Shenlong, и частный пилотируемый суборбитальный космический корабль многоразового использования SpaceShipOne, от компании Virgin Galactic.

В связи с этим, в июле 2014 года, DARPA, решив «включиться в борьбу» заключает контракты с компаниями Boeing, Northrop Grumman и Masten Space Systems для разработки демонстрационного БЛА в рамках программы XS-1 (Experimental Space plane One), о чем и было объявлено в конце 2013 года. Тогда же летом, на создание своих проектов и основной концепции (фаза A), все три компании получают от Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США дополнительное финансирование в размере почти 20 млн долларов США, чтобы в последствии плавно перейти ко второму этапу, (где, участвующие в конкурсе компании должны будут представить уже изготовленные и протестированные прототипы. Затем будет отобран один из участников тендера для дальнейшей разработки аппарата компании-конкурсанта, и будут проведены первые испытательные орбитальные полеты XS-1, которые должны состояться в течении следующих пяти лет).

Отнюдь не новая концепция

Нельзя сказать, что идея космоплана является какой то уж новой концепцией. Первые практические попытки создать космический летательный аппарат многоразового использования начались еще в далекие 50-е годы прошлого века. Вспомнить хотя бы эру X-15 (американский экспериментальный самолет-ракетоплан, оснащенный реактивными двигателями), считающегося «прародителем» шаттла. Ряд попыток был предпринят и в последующие годы, но все они, в конце концов, оказались неудачными (главным образом из-за того, что технологии, на тот момент, не были еще достаточно развиты).

Сейчас, таких проблем уже не существует, а наличие легких, экономически эффективных, композитных материалов, надежной термозащиты и значительно улучшенных аэрокосмических технологий позволяет «сдвинуться с мертвой точки». В DARPA полагают, что их программа «XS-1» будет иметь успех, а космические полеты станут простым, доступным по средствам и вполне обычным делом.

Условия программы

Сразу, после прозвучавшего в 2013 году анонса, DARPA изложило очень четкие, предъявляемые к программе «XS-1», требования, которые сводились к следующему:

Это в обязательном порядке, должен быть беспилотный космический самолет, полностью годный для повторного использования, способный совершать полеты на гиперзвуковых скоростях (где число Маха должно быть выше 10); доставлять на низкую околоземную орбиту грузы, массой от 1,4 до 2,3 тонн. Предполагается, что он сможет выполнять не менее 10 полетов за 10 дней. При всем этом, стоимость каждого рейса не должна превышать 5 млн долларов США (что приблизительно в 11 раз меньше, существующей на данный момент цены на запуск с помощью классических ракет-носителей).

Идея заключается в том, что XS-1, будет лететь с гиперзвуковой скоростью до суборбитальной высоты, где невозвращаемая вторая ступень сможет отделиться от основного корпуса и вывести полезную нагрузку ИСЗ на низкую околоземную орбиту. Сам же БЛА вернется на Землю и будет готовиться к следующему полету. В DARPA уверены, что использование модульных компонентов, надежных систем тепловой защиты, автоматического контроля запуска, полета и посадки, позволит значительно снизить потребность касающуюся его материально-технического обеспечения, а следовательно позволит и уменьшить промежутки времени между запусками.   

А чтобы превратить все указанное выше в реально существующий космоплан, DARPA, отобрала три компании, которые (по словам руководителя программы Джесса Спонейбл (Jess Sponable) смогли бы разумно интегрировать существующие и перспективные, обладающие потенциалом развития технологии и операции, превратив XS-1 в максимально возможно надежный, простой в использовании и экономически выгодный БЛА.

Компании-претенденты

Все три, участвующих в конкурсе компании, представили свои концепции, разработали дизайн и рассказали, как каждый из них намерен использовать имеющиеся профессиональные знания и практические навыки в решении поставленных перед ними довольно непростых задач.

Для работы над первоначальным, $4 млн контрактом, корпорация Boeing, решила скооперироваться с Blue Origin (частная, созданная в 2000 году американская аэрокосмическая компания. Основная цель – космический туризм). Для уменьшения времени на подготовку к очередному полету XS-1, Boeing намерен, используя эффективную, хорошо налаженную наземную инфраструктуру, применить те же (что и на современных самолетах для подготовки их к повторному запуску) принципы эксплуатации и технического обслуживания. Что касается художественного исполнения, то вариант представленный Boeing, наглядно демонстрирует широкий, имеющий форму космического корабля, шаттл. Хотя следует подчеркнуть, что размер БЛА DARPA будет значительно меньше.

Компания Northrop Grumman (созданная в 1994 году американская военно-промышленная компания, работающая в области электроники и информационных технологий, авиакосмической отрасли, судостроении) также получила контракт в 4 млн долларов. И, для работы над первой фазой проекта, объединилась с компаниями Scaled Composites (основанная в 1982 году американская авиастроительная компания. Создана для развития экспериментальной авиации) и Virgin Galactic (компания, входящая в Virgin Group и планирующая организовывать туристические суборбитальные космические полеты и запуски небольших искусственных спутников). Их вариант XS-1 – это космоплан, способный выполнять задачи в условиях автономного полета, для запуска используется обыкновенная транспортно-пусковая установка, а для приземления нужна стандартная взлетно-посадочная полоса, куда он будет садиться, как обычный самолет.

Что касается компании Masten Space Systems, то она получила грант в размере 3 млн долларов. Masten Space Systems- небольшая, молодая специализированная калифорнийская компания, базирующаяся в авиационном и космическом порту Мохаве (Mojave Air and Space Port), имеющая большой опыт в создании ракет с вертикальным взлетом и посадкой (VTVL), в частности, Xombie, Xoie, и Xaero, которые не только уже выполнили, но и превзошли поставленные DARPA, в отношении подготовки к повторным полетам, задачи. Основное направление деятельности – создание ракет, предназначенных для перевозки грузов. Год основания 2004. Партнером Masten Space Systems в этом проекте, стала также, находящаяся в авиацентре Мохаве, частная компания XCOR Aerospace, занимающаяся космическим туризмом. В качестве варианта создания энергодвигательной установки космического назначения они предложили транспортное средство с вертикальным взлетом и посадкой, обычным хвостовым оперением и крыльями (что, надо сказать, несколько отличается от предыдущих проектов компании).

Дежавю?

Если говорить честно, то при взгляде на все три проектных замысла, возникает легкое ощущение «дежавю», и на ум тут же приходит сравнение с секретным Boing X-37B.

Первоначально, стартовав в 1999 году, как совместный проект NASA и Boeing Phantom Works (подразделение американской авиастроительной компании Boing), в 2004 г. разработка беспилотного космического корабля многоразового использования Boing X-37B передается в DARPA, а в 2006 году, после успешно проведенных тестовых испытаний поступает в распоряжение ВВС США. Однако, несмотря на кажущееся визуальное сходство XS-1 и Boing X-37B, между ними существуют весьма существенные различия.

Прежде всего, хотя оба они относятся к БЛА, XS-1 нацелен на короткие (по времени) космические полеты, а Boing X-37B – это полноценный орбитальный летательный аппарат, специально созданный для длительного пребывания в космосе (при выполнении одной из задач, он находился на орбите 675 дней). Во-вторых, несмотря на то, что способность маневрировать, быстро менять орбиты, и возвращаться на Землю отвечает самым последним требованиям, когда речь заходит о запуске Boing X-37B в космос, то здесь, все происходит совершенно традиционно – запуск происходит в вертикальном режиме, а на орбиту он выводится с помощью одноразовой ракеты-носителя.

Что касается XS-1, то этот космический самолет, фактически, сам является ракетой-носителем, и хотя выполняет туже работу, что и обычная первая ступень ракеты-носителя (поднимает до определенной высоты и разгоняет РН, и затем, после выгорания всего топлива – отделяется. Далее в дело вступает невозвращаемая вторая ступень, отвечающая за доставку на орбиту полезной нагрузки). Только в данном случае, первая ступень не сгорает, а возвращается на Землю и может быть использована повторно.

Насущная потребность

По-прежнему не исключена возможность, что программа XS-1 сможет «забуксовать» на каком то из этапов. Позиция DARPA относительно возможных путей вывода космоплана в космос предельно ясна. Это должно быть эффективное и экономически выгодное решение, которое в конечном итоге поможет облегчить осуществление других, стоящих перед программой задач (с учетом временных рамок конечно).

Для национальной и экономической безопасности США сейчас крайне важно сделать доступ в космос обычным, регулярным и доступным с финансовой точки зрения, делом, поскольку глобальные конкуренты не дремлют и «семимильными шагами» сокращают существующий технологический разрыв. Так что можно с уверенность сказать: для США назрела крайняя необходимость в дальнейшем успешном развитии программы «XS-1».

Итак, первый этап программы завершен, и компании-конкурсанты перешли ко второму этапу, в ходе которого им предстоит изготовить, испытать и представить на суд жюри свои демонстраторы. Предполагается, что первые полеты смогут начаться уже в 2018 году. И как высказался Джесс Спонейбл еще в самом начале конкурса, им уже не терпится увидеть не только, как эскизные проекты превратятся в реальные прототипы, но и узнать какие потенциально-возможные военные, гражданские и коммерческими выгоды можно будет извлечь из всего этого.

Источник

вернуться назад