آفاق ومشاكل الطائرات الفضائية
آخر إطلاق لمكوك أتلانتس (STS-135) في يوليو 2011
مفهوم نظام الفضاء مع طائرة فضاء مدارية له عدد من الصفات الإيجابية وبالتالي يجذب الانتباه. لعدة عقود ، تم تطوير مشاريع مختلفة من هذه الأنظمة ، لكن آفاقها الحقيقية لا تزال موضع تساؤل. حتى الآن ، لم يتم تشغيل سوى عدد قليل من هذه المشاريع ، ولا يزال مستقبل الاتجاه بأكمله موضع تساؤل.
نجاحات الماضي
ينص مفهوم الطائرة الفضائية المدارية على إنشاء طائرة قادرة على الصعود إلى المدار بشكل مستقل أو بمساعدة صاروخ-الحاملة، ومن ثم العودة إلى الأرض من خلال الطيران الديناميكي الهوائي مع الهبوط الأفقي. توفر طريقة الطيران هذه مزايا معينة وبالتالي فهي ذات أهمية لصناعة الصواريخ والفضاء.
المركبة الفضائية إنديفور (STS-118) تقترب من محطة الفضاء الدولية ، أغسطس 2007
بدأت القوى الرائدة العمل النشط في هذا الموضوع في وقت مبكر من الخمسينيات من القرن الماضي. بعد ذلك ، تم تطوير مجموعة متنوعة من أنظمة الطيران (AKS) باستخدام طائرات فضائية مختلفة. حتى أن بعض هذه المشاريع ذهب إلى أبعد من ذلك إلى تجارب واسعة النطاق باستخدام المعدات التجريبية.
في الوقت نفسه ، لا يزال الاتجاه غير ناجح ومتطور للغاية. عدد العينات المختبرة أقل بكثير من العدد الإجمالي للمشاريع المقترحة ، وقد وصل مجمع واحد فقط إلى التشغيل الفعلي.
أكثر الطائرات المدارية نجاحًا هي مكوك الفضاء الأمريكي. في 1981-2011 نفذت هذه الأجهزة 135 رحلة جوية (حادثتان) ، تم خلالها نقل مئات الأطنان من البضائع وعشرات رواد الفضاء إلى المدار وعادوا إلى الأرض. ومع ذلك ، فإن هذا البرنامج لم يحل مشكلة تقليل تكلفة الإخراج وإعادة الحمولة ، كما تبين أنه معقد للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، بحلول بداية العقد الأول من القرن العشرين ، استنفدت الطائرات الفضائية مواردها ، واتضح أن بناء أخرى جديدة غير عملي.
طائرة فضائية من ذوي الخبرة SpaceShipOne. الصورة من ويكيميديا كومنز
في بلدنا ، توقف العمل في الطائرات الفضائية في مرحلة الاختبار. لذلك ، في السبعينيات والثمانينيات ، تم تنفيذ برنامج واسع النطاق من اختبارات مقاعد البدلاء والطيران لمركبات سلسلة BOR ، بما في ذلك. في المدار. في عام 1988 ، قامت المركبة الفضائية بوران برحلتها الفضائية الوحيدة. ولم تتقدم المشروعات المحلية الأخرى إلى ما بعد المراحل الأولى.
تطورات واعدة
في بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، قامت شركة Spaceship Company و Virgin Galactic باختبار طائرة فضائية تجريبية. في وقت لاحق ، على أساس هذا المنتج ، تم تطوير سفينة SpaceShipTwo جديدة ، قادرة على رفع الأحمال الصغيرة إلى الحد الأدنى من الفضاء الخارجي. بسبب هذه القيود ، تعتبر الطائرة الفضائية وسيلة نقل لسائحي الفضاء فقط أو كمنصة لبعض الأبحاث.
في 2018-19 ارتفعت مركبة SpaceShipTwo ذات الخبرة في رحلتين إلى ارتفاع أكثر من 80 كم. ومن المقرر أن يتم تنفيذ رحلات جديدة بعد الانتهاء من تحديث وتجهيز السفينة الحالية للتشغيل التجاري. كما يجري العمل على طائرتين فضائيتين جديدتين لهما "مظهر متسلسل". من غير الواضح متى سيصل برنامج SpaceShipTwo إلى الاستخدام التجاري. لقد واجه المشروع بشكل متكرر مشكلة التأجيل ، وقد يستمر هذا الاتجاه في المستقبل.
SpaceShipTwo تحت جناح الطائرة الحاملة. صور فيرجن جالاكتيك
أكثر نجاحًا وواعدًا هو مشروع Dream Chaser من شركة Sierra Nevada Corp. يقترح بناء AKS بمركبة إطلاق وطائرة فضائية قادرة على الصعود إلى مدارات أرضية منخفضة. يجري تطوير Dream Chaser بشكل أساسي للعمل مع محطة الفضاء الدولية ؛ ستنقل الأشخاص والبضائع إلى المدار وتعود إلى الأرض. ستصل الحمولة المقدرة إلى 5 أطنان ، ومدة الرحلة لا تزيد عن بضع ساعات.
حتى الآن ، تم إجراء اختبارات أرضية واختبارات طيران باستخدام طائرتين فضائيتين تجريبيتين. تم تحديد موعد الرحلة الأولى في عام 2022 باستخدام مركبة الإطلاق القياسية فولكان سنتور. ثم سيتم إجراء اختبار إطلاق لمحطة الفضاء الدولية. بحلول نهاية العقد ، من المخطط بدء التشغيل الكامل لمركبة AKC هذه برحلات منتظمة مع حمولة واحدة أو أخرى على متنها. مدى واقعية مثل هذه الخطط غير واضح. وفقًا لوكالة ناسا ، تواجه سييرا نيفادا مشكلات مختلفة ، على أقل تقدير ، تجعل من الصعب الاستعداد للرحلات الجوية.
اختبار الحجاج
منذ بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تم تطوير طائرة فضائية واعدة من قبل القوات الجوية الأمريكية و DARPA و NASA و Boeing. بدأت اختبارات الطيران لمنتج يسمى X-37A في عام 2006. ثم تم إنشاء مركبة X-37B محسنة ، مناسبة للإطلاق في المدار. تم إنشاء المشروع بأمر من سلاح الجو ، وربما كان له غرض عسكري حصري. في الوقت نفسه ، لم يتم الكشف عن بيانات دقيقة من هذا النوع.
السفينة ذات الخبرة Dream Chaser ، تطير على ارتفاع 80 كم. الصورة بواسطة وكالة ناسا
بدأت الرحلة المدارية الأولى للمركبة التجريبية X-37B في أبريل 2010 واستمرت 224 يومًا - حتى ديسمبر. ثم تمت أربع رحلات أخرى ، واستغرقت الرحلة الأخيرة أكثر من 779 يومًا. منذ أيار (مايو) الماضي ، كان أحد النموذجين في المدار ؛ تاريخ العودة والهبوط غير معروف. ربما هذه المرة سوف يسجلون مرة أخرى رقما قياسيا لمدة الرحلة.
وفقًا لبيانات وتقديرات مختلفة ، يتم استخدام X-37B بالفعل من قبل القوات الجوية الأمريكية لحل مشاكل حقيقية. يقوم الجهاز بمناورات مختلفة ويغير المدارات. تم الإبلاغ عن إسقاط حمولة. وبالتالي ، فإن عملية تطوير قدرات الطيران يمكن أن يصاحبها عمل حقيقي لصالح الجيش.
في سبتمبر 2020 ، أطلق المتخصصون الصينيون الصاروخ الحامل Long March-2F بمركبة فضائية واعدة قابلة لإعادة الاستخدام. ذهب الأخير إلى مدار أرضي منخفض ، وربما بدأ في أداء المهام الموكلة إليه. لم يتم الإبلاغ عن أي تفاصيل عن مشروع AKC الصيني. حتى فئة الجهاز المنسحب لا تزال غير معروفة.
تحضير X-37B لرحلتها الأولى ، أبريل 2010. صورة القوات الجوية الأمريكية
وفقًا لمصادر أجنبية ، فإن أول سفينة صينية قابلة لإعادة الاستخدام تشبه في الهندسة المعمارية والمظهر الأمريكي X-37B ويجب أن تتمتع بقدرات مماثلة. يُزعم أن هذا المنتج مصنوع على شكل طائرة دلتا ذات أجنحة صغيرة ولا يزيد وزنها عن 8 أطنان ، ولا يُعرف نطاق المهام المطلوب حلها ونطاق التطبيق. لم تكشف الصين بعد عن تفاصيل مشروعها.
مشاكل الاتجاه
على الرغم من كل الجهود ، فإن توجيه AKC بطائرة مدارية لم يحقق سوى نجاح محدود حتى الآن. في المستقبل القريب ، قد يتغير الوضع - لكن توقيت ونتائج العمليات الجارية لا يزال موضع تساؤل. أدى عدد من العوامل والصعوبات المميزة التي يجب أن تواجهها صناعة الصواريخ والفضاء إلى هذا الوضع.
المشكلة الرئيسية للطائرات الفضائية هي تعقيد إنشائها. يحتاج المصممون إلى الجمع بين الميزات المحددة للتكنولوجيا المدارية والطيران الديناميكي الهوائي ، مع مراعاة الأحمال المميزة على الهيكل. يتطلب هذا غالبًا تطوير تقنيات ومكونات جديدة. تبعا لذلك ، تزداد تكلفة العمل.
إطلاق صاروخ لونج مارش 2 إف. أطلقت نفس الحاملة مركبة فضائية صينية قابلة لإعادة الاستخدام إلى المدار. صور "شينخوا"
لا يمكن للمشاريع المقترحة للطائرات الفضائية منافسة أنظمة الفضاء الصاروخية من الفئات الأخرى. السفن الحالية ومركبات الإطلاق قادرة على توصيل حمولات مختلفة إلى مدارات مختلفة - لدى العميل الفرصة لاختيار النظام الأمثل. لا تستطيع الطائرات الفضائية من الأنواع المقترحة حتى الآن توفير مثل هذه المرونة في الاستخدام. للقيام بذلك ، من الضروري إكمال تطوير المشاريع الحالية وإنشاء عينات جديدة بخصائص مختلفة.
أخيرًا ، تؤثر الظروف العامة للصواريخ وصناعة الفضاء سلبًا على آفاق الاتجاه. تظهر أفضل النجاحات من خلال المشاريع الأمريكية والصينية التي تم إنشاؤها بأمر من القوات المسلحة وبدعم مباشر منها. لم يتمكن المطورون التجاريون الذين لديهم مشاريع مبادرة وحتى المؤسسات الكبيرة مثل وكالة ناسا من ضمان إنشاء أنظمة سريعة وعالية الجودة بالقدرات المطلوبة بشكل مستقل.
بسبب القيود الموضوعية والصعوبات المختلفة ، لا يزال تطوير أنظمة الفضاء مع الطائرات الفضائية يتباهى بإنجازات محدودة فقط. ذهب معظم هذه المشاريع إلى القصة دون نتائج حقيقية ، والجزء الأكبر من التطورات الحالية لم يخرج بعد من مرحلة الاختبار. ومع ذلك ، يبقى الاهتمام بهذا الموضوع ويحفز استمرار العمل. يمكن الافتراض أنه في المستقبل سيتغير الوضع تدريجياً ، وسيتم تشغيل نماذج جديدة من الطائرات المدارية. ومع ذلك ، فإن نظائرها من مكوك الفضاء القديم بنفس الأبعاد والحمولة ، على الأرجح ، لن تظهر في السنوات القادمة.
معلومات