Perspectivas y problemas de los aviones espaciales
Último lanzamiento del transbordador espacial Atlantis (STS-135), julio de 2011
El concepto de un sistema aeroespacial con un avión espacial en órbita tiene una serie de cualidades positivas y, por lo tanto, atrae la atención. Durante varias décadas, se han desarrollado varios proyectos de tales sistemas, pero sus perspectivas reales siguen siendo cuestionadas. Hasta la fecha, solo se han puesto en funcionamiento unos pocos proyectos de este tipo, y el futuro de toda la dirección sigue en duda.
Éxitos del pasado
El concepto de un avión espacial en órbita prevé la creación de un avión capaz de ascender a la órbita de forma independiente o utilizando un vehículo de lanzamiento, y luego regresar a la Tierra a través de un vuelo aerodinámico con un aterrizaje horizontal. Este método de vuelo ofrece ciertas ventajas y, por tanto, es de interés para la industria espacial y de los cohetes.
El barco Endeavour (STS-118) se acerca a la ISS, agosto de 2007.
Las principales potencias comenzaron a trabajar activamente sobre este tema en los años cincuenta del siglo pasado. En el futuro, se desarrollaron una variedad de diferentes sistemas aeroespaciales (AKS) utilizando diferentes aviones espaciales. Algunos de estos proyectos incluso llegaron a experimentos a gran escala utilizando técnicas experimentales.
Al mismo tiempo, la dirección todavía no es muy exitosa y desarrollada. El número de muestras analizadas es mucho menor que el número total de proyectos propuestos, y solo un complejo alcanzó la operación real.
El avión en órbita más exitoso es el transbordador espacial estadounidense. En 1981-2011. Dichos dispositivos realizaron 135 vuelos (2 accidentes), durante los cuales cientos de toneladas de cargamento y decenas de astronautas fueron entregados a órbita y devueltos a la Tierra. Sin embargo, este programa no resolvió el problema de reducir el costo de retiro y recuperación de la carga útil, y también resultó ser demasiado complicado. Además, a principios del décimo año, los aviones espaciales habían agotado sus recursos y la construcción de otros nuevos resultó ser inadecuada.
Avión espacial experimentado SpaceShipOne. Foto Wikimedia Commons
En nuestro país, el trabajo en aviones espaciales se detuvo en la etapa de prueba. Así, en los años setenta y ochenta se llevó a cabo un extenso programa de pruebas en banco y en vuelo de los dispositivos de la serie BOR, incl. con acceso a órbita. En 1988, la nave espacial "Buran" realizó su único vuelo espacial. Otros proyectos nacionales no avanzaron más allá de las primeras etapas.
Desarrollo de la perspectiva
A principios de la década de XNUMX, The Spaceship Company y Virgin Galactic probaron un avión espacial experimental SpaceShipOne. Más tarde, sobre la base de este producto, se desarrolló una nueva nave espacial SpaceShipTwo, capaz de elevar pequeñas cargas hasta el límite inferior del espacio exterior. Debido a tales restricciones, el avión espacial se considera solo como un transporte para turistas espaciales o como una plataforma para algunas investigaciones.
En 2018-19. SpaceShipTwo experimentado en dos vuelos ascendió a una altitud de más de 80 km. Se planean nuevos vuelos después de la finalización de la modernización y preparación del barco existente para la operación comercial. También están en construcción dos nuevos aviones espaciales de "apariencia en serie". No está claro qué tan pronto SpaceShipTwo alcanzará el uso comercial. El proyecto ha enfrentado repetidamente el problema del aplazamiento y esta tendencia puede continuar en el futuro.
SpaceShipTwo bajo el ala del avión de transporte. Foto de Virgin Galactic
Más exitoso y prometedor es el proyecto Dream Chaser de Sierra Nevada Corp. Propone la construcción de un AKS con un vehículo de lanzamiento y un avión espacial capaz de ascender a órbitas terrestres bajas. Dream Chaser se está desarrollando principalmente para trabajar con la Estación Espacial Internacional; tendrá que llevar personas y cargamento a la órbita y regresar a la Tierra. La carga útil estimada alcanzará las 5 toneladas, el tiempo de vuelo no será superior a unas pocas horas.
Hasta la fecha, se han realizado pruebas en tierra y en vuelo utilizando dos aviones espaciales experimentales. El primer vuelo está previsto para 2022 utilizando el vehículo de lanzamiento Vulcan Centaur estándar. Luego, se llevará a cabo un lanzamiento de prueba a la ISS. Para finales de la década, está previsto comenzar a operar plenamente este AKS con vuelos regulares con una u otra carga a bordo. No está claro qué tan realistas son esos planes. Según la NASA, Sierra Nevada se enfrenta a varios desafíos que, como mínimo, dificultan la preparación para los vuelos.
Pruebas orbitales
Desde principios de la década de 37, la Fuerza Aérea de EE. UU., DARPA, NASA y Boeing han desarrollado un avión espacial prometedor. Las pruebas de vuelo de un producto llamado X-2006A comenzaron en 37. Luego, se creó un dispositivo X-XNUMXB mejorado, adecuado para su lanzamiento en órbita. El proyecto fue creado por orden de la Fuerza Aérea y probablemente tuvo un propósito exclusivamente militar. Al mismo tiempo, aún no se han revelado datos exactos de este tipo.
Barco experimentado Dream Chaser, volando a una altitud de 80 km. Foto de NASA
El primer vuelo orbital del experimentado X-37B comenzó en abril de 2010 y duró 224 días, hasta diciembre. Luego se realizaron cuatro vuelos más, y el último duró más de 779 días. Desde mayo del año pasado, uno de los dos prototipos está en órbita; Se desconoce la fecha de regreso y embarque. Quizás esta vez vuelvan a establecer el récord de duración del vuelo.
Según varias estimaciones y estimaciones, el X-37B ya está siendo utilizado por la Fuerza Aérea de EE. UU. Para misiones del mundo real. El dispositivo realiza varias maniobras y cambia sus órbitas. Se ha informado que descarga la carga útil. Así, el proceso de desarrollo de las capacidades técnicas de vuelo puede ir acompañado de un trabajo real a favor del ejército.
En septiembre de 2020, especialistas chinos lanzaron el vehículo de lanzamiento Changzheng-2F con una prometedora nave espacial reutilizable. Este último entró en órbita terrestre baja y, probablemente, comenzó a realizar las tareas asignadas. No se revelaron detalles del proyecto AKC chino. Incluso se desconoce la clase del aparato retirado.
Preparando el X-37B para su vuelo inaugural, abril de 2010. Foto de la Fuerza Aérea de EE. UU.
Según fuentes extranjeras, el primer barco reutilizable en China es similar en arquitectura y apariencia al X-37B estadounidense y debería tener capacidades similares. Este producto, supuestamente, se fabrica en forma de avión con un ala delta de pequeña envergadura y tiene una masa no mayor de 8 toneladas, se desconoce el rango de tareas a resolver y el ámbito de aplicación. China aún tiene que revelar los detalles de su proyecto.
Problemas de dirección
A pesar de todos los esfuerzos, la dirección del AKS con un avión en órbita hasta ahora solo ha tenido un éxito limitado. En un futuro cercano, la situación puede cambiar, pero el momento y los resultados de los procesos actuales todavía están en duda. Varios factores característicos y dificultades a las que se enfrenta la industria espacial y de los cohetes han llevado a esta situación.
El principal problema de los aviones espaciales es la complejidad de su creación. Los diseñadores deben combinar las características específicas de la tecnología orbital y el vuelo aerodinámico, teniendo en cuenta las cargas características en la estructura. Esto a menudo requiere el desarrollo de nuevas tecnologías y componentes. El costo del trabajo aumenta en consecuencia.
Lanzamiento del cohete Changzheng-2F. El mismo portaaviones fue puesto en órbita por una nave espacial reutilizable china. Foto de Xinhua
Los proyectos propuestos de aviones espaciales aún no pueden competir con cohetes y sistemas espaciales de otras clases. Los barcos y vehículos de lanzamiento existentes son capaces de entregar diferentes cargas útiles a diferentes órbitas; el cliente puede elegir el sistema óptimo. Los aviones espaciales de los tipos propuestos todavía no pueden proporcionar tal flexibilidad de uso. Para ello, es necesario completar el desarrollo de proyectos actuales y crear nuevas muestras con diferentes características.
Por último, las perspectivas de la dirección se ven afectadas negativamente por la coyuntura general de la industria espacial y de los cohetes. Los mejores éxitos los demuestran los proyectos estadounidenses y chinos creados por orden de las fuerzas armadas y con su apoyo directo. Los desarrolladores comerciales con proyectos proactivos e incluso grandes organizaciones como la NASA aún no pueden proporcionar de forma independiente una creación rápida y de alta calidad de sistemas con las capacidades deseadas.
Debido a limitaciones objetivas y diversas dificultades, el desarrollo de sistemas aeroespaciales con aviones espaciales hasta ahora solo puede presumir de logros limitados. La mayoría de los proyectos de este tipo se dirigieron a historia sin resultados reales, y la mayor parte de los desarrollos actuales aún no han abandonado la etapa de prueba. Sin embargo, el interés en este tema permanece y estimula la continuación del trabajo. Se puede suponer que en el futuro la situación cambiará gradualmente y se pondrán en servicio nuevos modelos de aeronaves orbitales. Sin embargo, los análogos del antiguo transbordador espacial con las mismas dimensiones y carga útil, lo más probable es que no aparezcan en los próximos años.
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