Аппарат х-37 в полете

На модели предполагается устанавливать всепогодную теплозащиту из плиток размерами 20 х 20 см и гибких панелей. Отдельные элементы аппарата, например рули направления и флапероны, должны полностью изготавливаться из теплостойкого материла — композита углерода и карбида кремния. Стартовая масса аппарата Х-37 составит около 5,4 т. Возможности по размещению целевого оборудования в отсеке полезного груза длиной 2,1 м и диаметром 1,2 м оцениваются в 226 кг. Первоначально силовую установку изделия, которая обеспечит его маневрирование на орбите и торможение при возвращении на Землю, намечалось комплектовать двигателем AR2—3, работающим на нетоксичных компонентах топлива: перекиси водорода и керосине JP-8. Однако проблемы, возникшие у компании «Rocketdyne» с созданием этого ЖРД тягой 2,7 т, привели к тому, что на аппарате будет установлен двигатель, использующий азотный тетроксид и монометил гидразин. Инерциально-спутниковая система ориентации и наведения SIGI (Space Integrated GPS/INS) разработана фирмой «Honeywell». Эта автономная двенадцатиканальная система, использующая данные бортовых инерциальных блоков и сигналы с навигационных спутников GPS, будет проводить расчеты пространственного положения изделия на всех этапах полета. На орбите в качестве исполнительных органов системы управления должны применяться однокомпонентные двигатели, работающие на перекиси водорода. Основными источниками электроэнергии для бортовых систем являются трехсекционные солнечные батареи, размещаемые в отсеке полезного груза (панели с галлий-арсенидными фотоэлементами разрабатываются по специальному заказу ВВС). Кроме того, в качестве вспомогательных элементов будут использоваться литий-ионные батареи, в штатном режиме предназначенные для работы различных силовых приводов. Аппарат Х-37 рассчитывается на выполнение нескольких орбитальных полетов с максимальной продолжительностью до трех недель. После выхода на орбиту будет проводиться оценка работоспособности его бортовых систем, выполняться различные эксперименты и типовые операции (раскрытие створок отсека полезного груза, развертывание и последующая сборка радиаторов и панелей солнечных батарей, — см. вкл. 35). Передача телеметрической информации о проводимых в космосе экспериментах должна ретранслироваться на Землю спутником TDRS. Центр управления полетом будет оборудован на предприятии компании «Boeing» в Хантцнгтон-Бич (шт. Калифорния). Важнейшими этапами испытаний изделия станут сход с орбиты, выполнение активных маневров в верхних слоях атмосферы и планирование к месту посадки на базе Эдвардз. Для отработки техники автоматического полета и приземления изделия, а также для тренировки персонала наземных служб весной 2001 г. на базе была проведена серия бросковых испытаний опытной модели Х-40А. Следующим этапом подготовки к орбитальным полетам должны были стать аналогичные испытания самого аппарата Х-37. Однако летом 2001 г., когда было изготовлено около 65% узлов аппарата Х-37 и компания «Boeing» готовилась приступить к сборке модели, работы по программе прекратились. В связи с высокой сложностью проекта предусмотренный ранее бюджет был практически полностью исчерпан — NASA выплатило 90% своей доли средств, а расходы компании «Boeing» достигли 67 млн долл. Возможным вариантом разрешения возникших проблем до некоторого момента считалось расширение участия в проекте военного ведомства. Поэтому еще весной 2001 г. корпорация «Boeing» предложила ВВС профинансировать изготовление и летные испытания аппарата Х-37 из бюджета программы SMV. Однако после анализа сложившейся ситуации ВВС определили, что ожидаемые результаты не оправдают вложенные средства. При этом было отмечено, что некоторые характеристики аппарата Х-37, в первую очередь массо-во-энергетические и длительность орбитального полета, не соответствуют требованиям, предъявляемым к воздушно-кос-мическому самолету SMV. Данное решение ВВС было неодобрительно воспринято многими влиятельными конгрессменами, считающими, что подобные разработки вполне могут иметь двойное применение. Аппарат Х-37 является единственной опытной моделью, которая позволит в натурных условиях испытать ключевые технологии перспективных ВКС, а также получить практические Данные об условиях их полета и маневренности на высоких гиперзвуковых скоростях (при спуске корабля системы «Спейс Шаттл» многие из экспериментов, предусмотренные программой полета данного изделия, нельзя проводить по соображениям безопасности). Кроме того, модель оснащается многими средствами для отработки различных орбитальных операций. Учитывая подобные обстоятельства, конгрессмены в законодательном порядке разрешили NASA для завершения проекта Х-37 использовать средства из бюджета программы SLI. В результате в ноябре 2002 г. компания «Boeing» получила дополнительный контракт стоимостью 301 млн долл. В соответствии с новыми договоренностями бросковые испытания аппарата в атмосфере должны были состояться летом 2004 г., а орбитальный-полет — в 2006 г. При этом в целях снижения технического риска было предложено изготовить две модели аппарата Х-37: одну — ALTV (Approach and Landing Test Vehicle) — для проведения пяти бросковых испытаний в атмосфере, а другую для космических запусков. Кроме того, вероятно по согласованию с военными специалистами, NASA решило увеличить длительность пребывания штатной модели на орбите до девяти месяцев, что и отразилось в ее названии — LDOV (Long-Duration Orbital Vehicle — «Орбитальный аппарат для продолжительного полета»). К концу 2003 г. постройка модели ALTV была практически завершена. Для ее испытаний по обыкновению предполагалось использовать самолет В-52. Выведение в космос штатного аппарата Х-37 первоначально намечалось осуществить с помощью МТКС «Спейс Шаттл», и все связанные с этим расходы NASA принимало на себя. Однако загруженность данной системы вынудила отказаться от этого варианта. Использование же для запуска изделия коммерческих ракет «Дельта-2» или «Атлас-5» стоимостью 70—100 млн долл. существенно увеличивало затраты на программу. Ожидаемые расходы (около 500 млн долл.) превысили бюджет проекта. Поэтому в конце 2003 г. NASA приказало компании «Boeing» прекратить работы по аппарату LDOV и ограничиться лишь сборкой модели ALTV для бросковых испытаний, сроки которых также были перенесены на неопределенное время. Помимо дефицита средств и медленного хода работ по программе в принятии этого решения не последнюю роль опять сыграла политика. В преддверии президентских выборов, намеченных на осень 2004 г., NASA активно занималось подготовкой новой космической политики. Итогом этой работы стала широкомасштабная программа освоения космоса с участием человека. В связи жесткими финансовыми ограничениями часть проектов NASA, напрямую не связанных с новыми задачами, была закрыта, а часть передана военным организациям. Аппарат Х-37 разделил участь последних. Фактически программа сменила своего владельца еще летом 2004 г., но по соображениям секретности только несколько месяцев спустя этот факт был признан официально и был назван новый заказчик — Управление DARPA. При этом согласно подписанному с NASA меморандуму все подразделения агентства, участвовавшие в работах, остаются платными техническими консультантами проекта. Обновленные задачи программы Х-37 пока не публикуются. Но в середине 2005 г. Управление DARPA готовится провести серию бросковых испытаний модели ALTV массой 3,2 т. Важным нововведением в летную отработку этого изделия станет использование высотного самолета «White Knight», разработанного компанией «Scaled Composites» для запусков ракетоплана «SpaceShipOne» (см. Часть 3).

<<<Назад Страница 63 Далее>>>

<<<Назад Страница 64 Далее>>>

Программа SLI Серьезные проблемы, постоянно возникавшие в ходе разработки аппарата Х-33, довольно быстро поставили под сомнение успешное выполнение программы создания МТКС второго поколения не только в установленные сроки (к 2005 г.), но и по достижении требуемых технико-экономических показателей транспортной системы «VentureStar». В 1998—-1999 гг. NASA, озабоченное складывающейся ситуацией, провело исследование «Архитектура транспортных космических систем» — Space Transportation Architecture (STA) с общей задачей определения номенклатуры ТКС, которую необходимо создать к 2030 г. для обеспечения национальной космической программы. Кроме того, в рамках исследования привлеченным к работам компаниям также было предложено сравнить экономическую эффективность эксплуатации МТКС «Спейс Шаттл» до 2020 г. с вариантом ее замены новой транспортной системой в самые ближайшие (по возможности) сроки. Анализ представленных компаниями материалов показал, что промышленность не в состоянии по крайней мере до 2008—2012 гг. создать более эффективное в экономическом отношении средство выведения КА, чем МТКС «Спейс Шаттл». Исходя из полученных результатов NASA приступило к поиску новых путей реализации программы RLV. В конце 1999 г. агентство подготовило «Общий план работ по транспортным космическим системам» ISTP — (Integrated Space Transportation Plan), в котором предлагалось провести новый цикл НИОКР не только по МТКС второго поколения, но и по другим средствам транспортного обеспечения перспективных проектов, имеющих общенациональное значение. После одобрения правительством данная программа получила название SLI— («Инициатива по космическим запускам»— «Space Launch Initiative»). На ее реализацию в 2001—2005 гг. предполагалось израсходовать около 5 млрд долл.

<<<Назад Страница 64 Далее>>>

<<<Назад Страница 65 Далее>>>

Программа SLI. Основные задачи программы Неудача с проектом X-33/«VentureStar» вынудила NASA «радикально пересмотреть всю стратегию работ по созданию МТКС второго поколения, название которой стало несколько иным — SGRLV («Second Generation Reusable Launch Vehicle»). Во-первых, была существенно снижена техническая сложность нового проекта — транспортная система SGRLV должна быть двухступенчатой. Во-вторых, при реализации программы SLI наряду с системными исследованиями значительно большее внимание стали уделять разработке ключевых технологий, которые могут быть применимы в многоразовых транспортных системах различных типов. Кроме того, для поддержания высокого уровня соревновательности работы по многим направлениям стали вестись одновременно с несколькими подрядчиками. Таким образом, принимая дополнительные расходы, NASA решило снизить риск при разработке нового средства выведения. Согласно выбранным приоритетам: эскизное проектирование будущей транспортной системы и создание универсальной технологической базы, NASA определило лишь общие требования к МТКС второго поколения: — система комплектуется двумя возвращаемыми к месту старта крылатыми ступенями с обычной посадкой самолетного типа; — полеты системы выполняются в автоматическом режиме, причем выведение людей и грузов должно осуществляться раздельно (данное условие упростит работы по подготовке и проведению полетов МТКС без астронавтов на борту); Неудача с проектом X-33/«VentureStar» вынудила NASA «радикально пересмотреть всю стратегию работ по созданию МТКС второго поколения, название которой стало несколько иным — SGRLV («Second Generation Reusable Launch Vehicle»). Во-первых, была существенно снижена техническая сложность нового проекта — транспортная система SGRLV должна быть двухступенчатой. Во-вторых, при реализации программы SLI наряду с системными исследованиями значительно большее внимание стали уделять разработке ключевых технологий, которые могут быть применимы в многоразовых транспортных системах различных типов. Кроме того, для поддержания высокого уровня соревновательности работы по многим направлениям стали вестись одновременно с несколькими подрядчиками. Таким образом, принимая дополнительные расходы, NASA решило снизить риск при разработке нового средства выведения. Согласно выбранным приоритетам: эскизное проектирование будущей транспортной системы и создание универсальной технологической базы, NASA определило лишь общие требования к МТКС второго поколения: — система комплектуется двумя возвращаемыми к месту старта крылатыми ступенями с обычной посадкой самолетного типа; — полеты системы выполняются в автоматическом режиме, причем выведение людей и грузов должно осуществляться раздельно (данное условие упростит работы по подготовке и проведению полетов МТКС без астронавтов на борту); — вероятность катастрофы на этапе выведения с гибелью пассажиров 1:10000 (данный показатель рассматривается как идеальный, поскольку NASA допускает, что в ближайшем будущем такой уровень безопасности не достижим. Наиболее реальным значением, которое уже получило теоретическое обоснование, считается 1:5000); —- грузоподъемность при выведении на низкую орбиту 22,6—29,4 т (значение параметра дано по состоянию на весну 2002 г.; в начале работ по программе он определялся в пределах 27,2—34 т); — удельные затраты на выведение грузов 2200 долл./кг (к 2003 г. после двух лет предварительных изысканий стало ясно, что это требование невыполнимо, и оно было снято NASA).

^{Первоначальная концепция МТКС второго поколения фирмы Boeing}

Для усиления позиций американских фирм на рынке запусков будущую систему SGRLV намечалось передать в частную собственность ее разработчикам для коммерческой эксплуатации. Поэтому значительный объем работ на заключительных этапах программы опять предполагалось выполнять с привлечением частных средств. В связи с этим особую важность приобретал вопрос о стоимости программы SGRLV; по разным оценкам, она определялась в пределах 7—-17 млрд долл. и 15—20 млрд долл. Верхние границы затрат предполагали создание по специальным требованиям NASA целой номенклатуры вспомогательных средств и систем для пилотируемых полетов. Разработка подобного оборудования не отвечает интересам коммерческих компаний. Поэтому в качестве возможных вариантов решения проблемы представители частного сектора предлагали организовать международную кооперацию по проекту или ограничиться созданием непилотируемой транспортной системы, а для выведения астронавтов продолжать использовать МТКС «Спейс Шаттл» примерно до 2015 г. Учитывая наряду с подобными предложениями сложность программы SGRLV, в начале 2002 г. NASA приступило к изучению вариантов модернизации МТКС «Спейс Шаттл» для продолжения ее эксплуатации до 2015—-2020 гг. Хотя официальные сроки завершения полетов этой системы и начала летных испытаний МТКС второго поколения на тот момент оставались прежними — 2012 г. и 2010 г. соответственно. Работы по созданию системы SGRLV предусматривали выполнение следующих этапов. В 2003 г. NASA планировало выбрать из подготовленных промышленными компаниями предложений 2—3 варианта будущей МТКС с соответствующей номенклатурой вспомогательных средств. Затем должна начаться детализации предложенных схем с параллельной отработкой важнейших технологий, с тем чтобы к 2006 г. в распоряжении NASA было два законченных эскизных проекта для принятия окончательного решения о полномасштабной разработке транспортной системы. Как и прежде, в реализации программы SGRLV приняли участие военные организации. Несмотря на существенные различия в требованиях: ВВС необходима беспилотная система оперативного запуска с меньшей (до 9 т) грузоподъемностью, принципиальная договоренность о сотрудничестве с NASA была достигнута сразу же после начала практических работ по программе.

<<<Назад Страница 65 Далее>>>

<<<Назад Страница 66 Далее>>>

Программа SLI. Тематика работ первого этапа После непродолжительного подготовительного периода, в течение которого NASA рассматривало общие предложения компаний по перспективной МТКС и вспомогательным орбитальным средствам, первые контракты на конкретные разработки по программе SLI были заключены с 22 подрядчиками в мае и декабре 2001 г. Стоимость всех подписанных контрактов достигла 890 млн долл. Срок действия большинства из них был определен 10 месяцами с возможным продлением работ еще примерно на год. Работы по программе SLI велись по десяти тематическим направлениям: системные исследования (определение номенклатуры, интегрирование, предварительное проектирование), конструкция, бортовые системы, эксплуатация, единая система диагностики и контроля за состоянием аппарата IVHM (Integrated Vehicle Health Management), верхние ступени, механика полета, двигательные установки, специальные задачи NASA и демонстрационные испытания экспериментальных изделий. Ниже приводятся данные по контрактам первого этапа программы. 1. Корпорация «Boeing» (общая стоимость контрактов 133,111 млн долл.). Системные исследования (36,412 млн долл.) — концепции двухступенчатых МТКС, другие элементы номенклатуры (например, малоразмерный ВКС), оценка технологий для двухступенчатой схемы с учетом опыта эксплуатации МТКС «Спейс Шаттл». Конструкция (74,826 млн долл.) — оценка возможностей производства металлических и композитных баков для криогенных компонентов, теплозащита с непродолжительным периодом обслуживания, теплозащита с длительным сроком эксплуатации. Бортовые системы (15,046 млн долл.) —- архитектура бортовых систем, блочное электронное оборудование. Эксплуатация (6,827 млн долл.) — перспективные системы контроля, обслуживания и проверок. 2. Корпорация «Lockheed Martin» (94,319 млн долл.). Системные исследования (36,991 млн долл.) — концепции двухступенчатых МТКС, другие элементы номенклатуры (на-пример, пилотируемый транспортный аппарат CTV — Crew Transfer Vehicle). Конструкция (5,226 млн долл.) — топливные баки, высокотемпературные теплозащитные композиты из керамики. (Осенью 2001 г. корпорация успешно провела испытания масштабной модели криогенного бака высотой 2,9 м и диаметром 1,2 м. Резервуар, изготовленный из матричных полимеров с углеродными волокнами, имел массу 226 кг.) Бортовые системы (25,473 млн долл.) — системы энергоснабжения, силовые приводы. Эксплуатация (20,965 млн долл.) — работы с компонентами топлива повышенной плотности. Система IVHM (4,853 млн долл.) — анализ и оптимизация элементов системы IVHM. Специальные задачи NASA (0,811 млн долл.): моделирование взрывоопасных ситуаций. 3. Корпорация «Orbital Sciences» (75,128 млн долл.). Системные исследования (27,978 млн долл.). Концепции двухступенчатых МТКС (22 млн долл.). (Равноправным соисполнителем работ по данной тематике стала компания «Northrop Grumman». Контракт с этими двумя компаниями NASA заключило в конце 2001 г. в целях увеличения числа рассматриваемых вариантов, а также стимулирования конкуренции между подрядчиками.) Сравнительный анализ задач и концепций пилотируемого аппарата CTV (5,978 млн долл.). Экспериментальные аппараты (47,15 млн долл.) — аппарат DART (Demonstrate an Autonomous Rendezvous Technology) для отработки операций автоматической стыковки.