Мткс с дозвуковым самолетом-носителем (проект фирм Northrop Grumman и Orbital Sciences)

4. Компания «Futron» (1,856 млн долл.) — анализ перспективного рынка. 5. Компания «Northrop Grumman Systems» (94,341 млн долл.). Системные исследования (7,421 млн долл.). Конструкция (50,455 млн долл.) — проектные требования, задачи, методы оценки соответствия; диагностика состояния конструкции; разработка топливных баков. (В начале 2004 г. компания изготовила и провела серию стендовых испытаний масштабной (25%-ной) модели композитного бака для жидкого водорода. В ходе каждого эксперимента, проходившего в вакуумной камере, после заливки компонентом бак диаметром 1,8 м и длиной 4,5 м подвергался нагрузкам, соответствующим полетным. Для демонстрации возможностей многоразового использования емкости было осуществлено 40 таких испытаний. Отличительной особенностью бака является наличие фольгированного покрытия внутренних стенок для предотвращения инфильтрации водорода в сотовый наполнитель. Более того, во избежание криогенной вакуумизации сот от все-таки попавшего в них компонента их стенки имеют дренажную перфорацию. После выполненных испытаний было констатировано, что проблема, вызвавшая разрушение топливного бака аппарата Х-33, решена. Теперь компания будет предлагать подобные баки для межпланетных перелетов. Стоимость работ по проекту составила 43,8 млн долл.) Система IVHM (36,465 млн долл.) — снижение риска разработки системы, анализ, комплексирование и интерфейс ее элементов, интеграция и сертификация системы. 6. Фирма «Oceaneering Thermal Systems» (5,347 млн долл.). Конструкция — разработка металлических теплозащитных покрытий. 7. Университет шт. Северная Каролина (0,583 млн долл.). Конструкция — система диагностики состояния элементов МТКС. 8. Фирма «Materials Research and Design» (13,353 млн Долл.). Конструкция — разработка, изготовление и испытания матричных композитов из керамики для управляющих поверхностей, а также узлов их крепления. 9. Южный исследовательский институт SRI (Southern Research Institute — 1,633 млн долл.). Конструкция — разработка методологии проектирования матричных композитов из керамики. 10. Фирма «Sierra Lobo» (4,9 млн долл.): эксплуатация. 11. Фирма «РНРК Technologies» (7,657 млн долл.): эксплуатация. 12. Корпорация «Honeywell International» (11,494 млн долл.). Система IVHM (5,044 млн долл.). Специальные задачи (6,45 млн долл.) — надувная шлюзовая камера. 13. Фирма «General Kinetics» (0,376 млн долл.). Верхние ступени — определение характеристик катализаторов. 14. Фирма «Rocketdyne» (70,51 млн долл.). Двигательные установки (67,763 млн долл.). Верхние ступени (2,747 млн долл.): разработка форсуночной головки для самовоспламеняющихся компонентов топлива. 15. Фирма MOOG (0,501 млн долл.). Верхние ступени — общий контроллер для жидкости и газа. 16. Фирмы «Pratt and Whitney» и «Aerojet» (125,817 млн долл.). Двигательные установки (125,393 млн долл.). Разработка опытного прототипа многоразового кислород-но-водородного двигателя «Cobra» (Co-Optimized Booster Reusable Application). Изучение концепции теплообменника для перспективного двигателя RLX. Верхние ступени (0,424 млн долл.) — эксперименты с детонацией компонентов топлив и составление по их результатам расчетных таблиц для выработки требований безопасности при проектировании камер сгорания и сопел. 17. Фирма «Universal Space Lines» (6,545 млн долл.). Механика полета: интегрированная система разработки и эксплуатации. 18. Университет шт. Огайо (4,393 млн долл.). Механика полета: интегрированная система управления и наведения. 19. Фирма TRW (15,544 млн долл.). После приобретения в конце 2002 г. аэрокосмического подразделения этой фирмы работы по ее контрактам продолжила корпорация «Northrop Grumman». Двигательные установки. Разработка технологий и подготовка производства нетоксичных двигателей малой тяги, работающих на компонентах жидкий кислород — этиловый спирт и жидкий кислород — жидкий водород. Кислородно-спиртовой ЖРД для систем ориентации и стабилизации был испытан компанией «Northrop Grumman» в начале 2004 г. Отличительной особенностью двигателя стал конструкционный материал: платино-иридиевый сплав, который позволяет отказаться от сложного в обслуживании огнеупорного керамического покрытия.Оценка возможностей создания кислородно-керосинового ЖРД тягой 453 т. 20. Фирма «Aerojet» (7,607 млн долл.). Двигательные установки: проектирование и разработка опытного прототипа двухуровневого двигателя с максимальной тягой 394 кг для систем ориентации и стабилизации, изготовление трех опытных образцов двухуровневого ЖРД, работающего на жидком кислороде и этиловом спирте. 21. Фирма «Andrews Space and Technology» (3,017 млн долл.). Двигательные установки — оценка возможностей снижения риска при создании системы забора и обогащения атмосферного воздуха для двигателя «Alchemist». 22. Корпорация «Kistler Aerospace» (10 млн долл. с возможным увеличением стоимости контракта до 135 млн долл.). Экспериментальные аппараты: натурные испытания новых технологий при запусках экспериментальной двухступенчатой МТКС.

<<<Назад Страница 66 Далее>>>

<<<Назад Страница 67 Далее>>>

Программа SLI. Изучавшиеся схемы Приступая к реализации программы SLI, NASA предполагало комплектовать новую МТКС только криогенными ступенями. Ожидалось, что применение одинаковых компонентов позволит снизить затраты на проведение стартов системы. Однако в ходе последующих исследований была выявлена эффективность использования на первой ступени кислородно-керосинового ракетного блока. Меньшие габариты ступени упростят работы по предстартовому обслуживанию МТКС и, соответственно, снизят затраты на ее эксплуатацию. Кроме того, при меньшей размерности ступени преимущества композитных баков перед металлическими станут незначительными, и это дает основание к применению дешевых баков из традиционных алюминиевых сплавов. И, наконец, остатки бортового запаса керосина можно использовать для ВРД, которые существенно расширят возможности по возвращению разгонных ступеней к месту старта. Основными исполнителями работ по выработке концепции будущей МТКС стали корпорации «Boeing», «Lockheed Martin» и объединение компаний «Orbital Sciences» и «Northrop Grumman». Каждый из этих участников подготовил несколько вариантов комплектации номенклатуры транспортных систем, необходимых для решения перспективных задач. Сначала корпорация «Boeing» планировала комплектовать будущую МТКС двумя практически идентичными крылатыми ступенями, работающими на криогенных компонентах. Пилотируемый аппарат CTV или отсек полезного груза предлагалось устанавливать на внешней стороне второй ступени. Предполетное обслуживание и сборка транспортной системы, по длине сопоставимой с МТКС «Спейс Шаттл», должны проводиться в горизонтальном положении, а старт осуществляться в вертикальном. Затем компания решила изменить размерности обеих ступеней. При этом стали рассматриваться варианты использования на первой ступени кислородно-керосиновых ЖРД, а также различные схемы ее спасения: самостоятельное возвращение к месту старту с помощью ВРД или планирующий спуск на расположенный по трассе аэродром с последующей транспортировкой морским путем. Вторая ступень после доставки на околоземную орбиту третьей ступени должна будет совершить планирующий полет в атмосфере. Третья (орбитальная) ступень такой МТКС проектировалась на базе аппарата Х-37. По предварительным оценкам, длина ее отсека полезного груза составит 13,7 м, а диаметр — 4,6 м. - Корпорация «Lockheed Martin» сразу же ориентировалась на проекты с кислородно-керосиновым разгонным блоком; в качестве возможных вариантов комплектации силовых установок первых ступеней рассматривались российские двигатели РД-180. Один из проектов предполагал использование углеводородного горючего и на второй ступени. Компании «Orbital Sciences» и «Northrop Grumman» единственные из участников работ по программе SLI, которые просчитывали варианты МТКС с горизонтальным стартом. Один из их проектов предусматривал создание тяжелого дозвукового самолета-носителя, выполненного по схеме «летающее крыло». Во втором использовалась крылатая первая ступень с комбинированной силовой установкой, включающей турбовентиляторные и ЖРД. В более традиционном стиле объединение проектировало другую МТКС: две схожие по конструкции крылатые ступени собираются в пакетную схему. Запуск двигателей обеих ступеней производится при вертикальном старте, но подача топлива ко второй ступени до момента ее отделения осуществляется из баков первой. Учитывая интерес NASA и в известной степени военных организаций к разработке разгонных блоков на углеводородном горючем, компании «Northrop Grumman» и «Orbital Sciences» за непродолжительное время подготовили проект МТКС с двумя стартовыми ускорителями с кислородно-керо-синовыми ЖРД. Отличительными особенностями этих блоков длиной 24—30 м являются складные крылья и воздушно-ре-активные двигатели для возвращения к месту старта. Использование ВРД позволит существенно увеличить продолжительность работы разгонных блоков, и их отделение будет производиться при большей скорости полета и на большей высоте с меньшими аэродинамическими нагрузками. Тем самым разработчики планировали снизить риск при реализации проекта. По предварительным оценкам, стартовая масса такой МТКС составит 1812 т, а высота — около 60 м (хотя в зависимости от схемы размещения полезного груза: либо на боковой поверхности центрального блока, либо в его носовой части, как на обычных ракетах, последний параметр может существенно измениться). Важной особенностью контрактов, заключенных с компаниями «Boeing», «Lockheed Martin» и «Orbital Sciences» на выполнение системных исследований по программе SLI, стало то, что все вышеприведенные концепции считаются корпоративной собственностью, и в отличие от результатов работ по Другим направлениям NASA не может передавать полученные Данные сторонним организациям. В особом положении среди подрядчиков по программе SLI оказалась корпорация «Kistler Aerospace», которая с середины 1990-х годов ведет разработку двухступенчатой полностью многоразовой транспортной системы К-1 (подробнее см. в Части 3). Для спасения обеих ступеней МТКС, которые должны комплектоваться*российскими двигателями НК-33 и НК-43, предполагается использовать парашютный спуск с посадкой на надувные баллоны. Исходный контракт стоимостью 10 млн долл., заключенный корпорацией по программе SLI, предполагает передачу NASA всей документации по системе К-1. Оговоренная возможность увеличения объемов работ на сумму 125 млн долл. будет реализована при условии, если подрядчику удастся изыскать необходимые финансовые средства для изготовления МТКС и подготовки ее к демонстрационным полетам. В этом случае NASA планирует использовать созданную транспортную систему для натурных испытаний своих технологий. Некоторые сложности при проектировании МТКС нового поколения возникли вследствие того, что NASA сразу не определилось с типом пилотируемого аппарата CTV, предназначенного для доставки астронавтов на Международную космическую станцию. За два года реализации программы SLI концепция этого корабля претерпела существенные изменения. Первоначально компания «Orbital Sciences» проектировала аппарат по схеме несущего корпуса. В качестве базового изделия использовалась экспериментальная модель HL-20, созданная в начале 1990-х годов специалистами Центра Лэнгли. Стартовая масса корабля, получившего название «Space Taxi» («Космическое такси»), оценивалась в 13,6 т, длина — 8,4 м, поперечный размер 5,4 м. Изделие допускало выведение в космос как новой МТКС, так и одноразовыми ракетами.

^{Пилотируемый корабль Space Taxi фирмы Orbital Sciences}

Помимо основного предназначения аппарат «Space Taxi/CTV» предполагалось использовать для решения следующих задач: — спасения экипажа станции в аварийных ситуациях (вместительность корабля позволит довести число постоянно работающих на МКС астронавтов до 6—7 человек); — проведения орбитального обслуживания различных объектов типа спутника-обсерватории HST. Для выполнения таких операций в хвостовой части изделия предусматривался одноразовый служебный модуль со шлюзовой камерой для внекорабельной деятельности. При полете к станции этот отсек планировалось загружать дополнительным оборудованием, а при возвращений на Землю сбрасывать в верхних слоях атмосферы с отходами, принятыми с борта МКС. (Здесь следует отметить работу корпорации «Orbital Sciences» по второму контракту, заключенному по программе SLI, а именно: по созданию экспериментального космического аппарата Dart для отработки операций сближения и стыковки. Данное изделие, летные испытания которого запланированы на 2005 г., проектируется на базе третьей ступени ракеты «Пегас», а в качестве объекта-мишени намечается использовать какой-либо коммерческий спутник.) В более отдаленной перспективе корабль «Space Taxi/CTV» мог бы выполнять функции космического командного пункта при проведении пилотируемых полетов на высокоэнергетические орбиты, а также участвовать в обеспечении лунных или марсианских экспедиций. Однако к 2003 г. замысел проекта CTV настолько изменился, что оказал существенное влияние на всю программу SLI в целом. В связи со значительным дефицитом бюджетных средств на развертывание МКС и низкой эффективностью ее использования в научных целях из-за малой численности экипажа NASA решило ускорить работы по созданию пилотируемого корабля за счет снижения приоритета и, соответственно, объемов финансирования исследований по МТКС. В целях быстрейшего введения в эксплуатацию (к 2008—2010 гг.) новый аппарат, названный OSP (Orbital Spaceplane — «Орбитальный ВКС»), было предложено выводить в космос одноразовыми ракетами-носителями. Для продолжения же изысканий по многоразовым средствам выведения и создания необходимой элементной базы инициируется отдельная программа NGLT («Next Generation Launch Technology» — «Технологии для ТКС следующего поколения»), включившая в себя почти все остальные проекты предшественницы. При этом принятие решения о типе новой МТКС откладывалось до 2009 г. Изучение концепции аппарата OSP, стоимость разработки которого оценивалась в 9—13 млрд долл., NASA предполагало вести до осени 2004 г. Летные испытания его демонстрационной модели намечались на 2006—2007 гг.

<<<Назад Страница 67 Далее>>>

<<<Назад Страница 68 Далее>>>

Программа SLI. Изучавшиеся схемы (Часть 2) Важной особенностью технического задания на проект стало отсутствие требований по многоразовому использованию изделия, наличию несущих поверхностей и самолетной посадки. Таким образом, NASA предоставило своим подрядчикам возможность проработки кораблей любой схемы, включая баллистическую капсулу.

^{Возможные схемы аппарата OSP}

Среди конкретных требований к аппарату OSP, опубликованных уже после катастрофы «Колумбии», были следующие: — минимальные затраты на разработку и эксплуатацию до 2020 г.; — стартовая масса около 16 т; — вместительность 4 человека (без скафандров); — высокая маневренность на орбите (запас характеристической скорости 450 м/с); — длительность автономного орбитального полета 3 суток; — длительность функционирования в составе MIJC 6 месяцев; — время отстыковки от МКС при аварии 10 мин; — вероятность гибели экипажа 1:800. Уделяя особое внимание безопасности астронавтов, NASA одновременно приступило к созданию для будущего аппарата OSP системы аварийного спасения PAD (Pad Abort Demonstration). В конце 2002 г. с компанией «Lockheed Martin» был заключен контракт стоимостью 53 млн долл. на создание как самой системы, так и многоразовой модели корабля, которая будет использоваться при ее испытаниях. В соответствии с требованиями заказчика макет аппарата должен комплектоваться четырьмя двигателями общей тягой 90,6 т; заказ на поставку необходимых ЖРД, работающих на жидком кислороде и этиловом спирте, передан фирме «R6cketdyne». Мягкая посадка изделия будет осуществляться с помощью парашютной системы, аналогичной той, которая применялась на аппарате Х-38. К испытаниям системы аварийного спасения планируется приступить в 2005 г. на полигоне Уайт-Сэндз. В кабине корабля разместят два манекена, оснащенных различными датчиками. Основное внимание специалистов будет уделяться отработке операций увода корабля от ракеты, находящейся на стартовой площадке. Несмотря на предоставленную промышленным компаниям свободу в выборе аэродинамической схемы корабля OSP, руководство NASA отдавало некоторое предпочтение баллистической капсуле, обеспечивающей максимальную безопасность экипажа при наименьших затратах на разработку и эксплуатацию. Поэтому практически сразу были исключены из рассмотрения крылатые аппараты (в том числе и Х-37, считавшийся некоторое время готовым прототипом корабля OSP), а затем и «несущие корпуса». В результате к концу 2003 г. оба подрядчика — корпорация «Boeing» и объединение фирм «Lockheed Martin», «Northrop Grumman» и «Orbital Sciences» — сосредоточили свои усилия на создании баллистических капсул типа командного модуля корабля «Аполлон». Окончательный выбор головного разработчика аппарата OSP NASA планировало сделать в августе 2004 г., как обычно, накануне президентских выборов.