XS-1 (космический корабль)
DARPA XS-1 был экспериментальным космическим самолетом -носителем с запланированной способностью доставлять на орбиту небольшие спутники для вооруженных сил США . [ 1 ] Сообщалось, что его можно было использовать повторно не реже одного раза в день, с заявленной целью делать это в течение 10 дней подряд. [ 2 ] XS-1 предназначался для непосредственной замены первой ступени многоступенчатой ракеты , взлетая вертикально и летая на гиперзвуковой скорости и на большой суборбитальной высоте, позволяя одной или нескольким одноразовым верхним ступеням отделяться и выводить полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту . Затем XS-1 вернется на Землю, где его якобы можно будет обслуживать достаточно быстро, чтобы повторять процесс хотя бы раз в 24 часа. [ 3 ] [ 4 ]
Программа DARPA XS-1 действовала в 2013–2020 годах. [ 5 ] После нескольких лет доработок и предложений в мае 2017 года Агентство передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) [ 6 ] выбрала компанию Boeing для фазы 2/3 по созданию и испытаниям космического корабля XS-1 (теперь называемая программой экспериментального космического самолета). [ 7 ] Тогда испытательные полеты планировалось начать не ранее 2020 года. [ 7 ] 22 января 2020 года было объявлено, что Boeing прекращает свое участие в программе, фактически прекращая ее. [ 8 ]
История
[ редактировать ]DARPA создало программу XS-1 (позже переименованную в Программу экспериментальных космических самолетов) с намерением повысить национальную безопасность за счет изобретения новой, недорогой и быстродействующей формы гиперзвукового самолета . Они продвигали такие концепции, как достижение низкой околоземной орбиты в течение нескольких дней, беспилотные ракеты многоразового использования , замена внешних ускорителей внутренними автономными криогенными ускорителями, возможность развертывания полезной нагрузки от 900 до 3000 фунтов (от 410 до 1400 кг) на полярную орбиту . композитно-металлические крылья, которые могут выдерживать суборбитальный гиперзвуковой полет и температуру, превышающую 3000 ° F (1600 ° C), технологию автономного полета, разработанную в рамках программы DARPA Airborne Launch Assist Space Access (ALASA) , и достигающую скорости 10 Маха . [ 9 ]
Программа XS-1 последовала за несколькими предыдущими неудачными попытками разработать многоразовую космическую ракету-носитель . Rockwell X-30 в 1980-х и X-33 VentureStar в 1990-х никогда не летали из-за незрелости технологий. Последней попыткой DARPA стал запуск « Отзывчивого доступа, небольшого груза и доступного запуска». [ 10 ] [ 11 ] (RASCAL) в начале 2000-х годов с целью вывести на орбиту полезную нагрузку массой 300 фунтов (140 кг) стоимостью менее 750 000 долларов.
Программа XS-1 была анонсирована в ноябре 2013 года на Дне промышленности DARPA. DARPA заявило, что XS-1 более реализуем благодаря более совершенным технологиям, включая легкий и недорогой композитный корпус планера и бака, надежную тепловую защиту, многоразовую и доступную двигательную установку, а также системы управления здоровьем, подобные самолетным. [ 5 ] Джесс Спонейбл, менеджер программы XS-1, выступил 5 февраля 2014 года в группе НАСА по будущим космическим операциям, заявив: «Идея состоит в том, чтобы разорвать цикл роста затрат на космические системы, обеспечить регулярный доступ в космос и гиперзвуковые аппараты. ." [ 12 ]
К июлю 2014 года три компании получили контракты на разработку демонстрационного автомобиля. В число выбранных компаний вошли Boeing с Blue Origin , Masten Space Systems с XCOR Aerospace и Northrop Grumman с Virgin Galactic . В отличие от других программ DARPA, которые были переданы частям вооруженных сил США после того, как оказались успешными, эта инициатива с самого начала задумывалась как прямое партнерство между агентством и промышленностью. В августе 2015 года компании Boeing, Northrop Grumman и Masten Space Systems получили дополнительное финансирование от DARPA для продолжения разработки концепций дизайна для фазы 1B программы. По состоянию на 2015 год [update]Первый орбитальный полет XS-1 планировалось осуществить уже в 2020 году. [ 13 ]
DARPA начало вторую фазу программы XS-1 в апреле 2016 года. [ 14 ] В июле 2016 года DARPA заявило, что, по их мнению, «настало время для возобновления усилий, которые начались в 2013/14 году, но [в 2016 году] были расширены за счет процесса подачи заявок, что позволило создать несколько отраслевых концепций. Пер В соответствии с [требованиями] крылатый корабль [требования по-прежнему должны] быть способен выполнять 10 полетов за 10 дней с грузоподъемностью более 3000 фунтов по цене менее 5 миллионов долларов США за полет». [ 15 ]
В мае 2017 года DARPA выбрало компанию Boeing для участия в Фазе 2/3 по созданию и испытаниям XS-1 (теперь называемая программой экспериментального космического самолета). [ 7 ] Контракт фазы 2/3 включал финансирование DARPA в размере 146 миллионов долларов и неуказанный вклад компании. [ 16 ]
22 января 2020 года DARPA объявило, что Boeing «немедленно» выходит из программы XS-1 и фактически прекращает ее. [ 8 ] [ 16 ]
Цели программы
[ редактировать ]Цели программы по состоянию на сентябрь 2013 г. [update] были: [ 3 ] [ 17 ] Космический самолет должен доставить полезную нагрузку массой 3 000–5 000 фунтов (1 400–2 300 кг) на низкую околоземную орбиту по цене менее 5 миллионов долларов США за полет. [ 4 ] из расчета 10 и более рейсов в год; в то время для запуска такого типа полезной нагрузки требуется использование от Orbital Sciences Corporation одноразового ускорителя Minotaur IV стоимостью 55 миллионов долларов один раз в год.
- гиперзвуковой полет со скоростью 10 Маха (12300 км/ч) или выше
- быстрое время выполнения заказа (один день), включая полеты 10 раз за 10 дней
- полезная нагрузка массой 1800 кг (4000 фунтов) на траектории выхода на орбиту
- стоимость запуска менее 1/10 стоимости нынешних систем запуска, примерно 5 миллионов долларов США за полет. [ 4 ]
- беспилотное транспортное средство
- использовать многоразовый ускоритель первой ступени для полета на гиперзвуковой скорости на суборбитальную высоту в сочетании с одной или несколькими одноразовыми верхними ступенями, которые отделяют и развертывают спутник [ 18 ] [ 19 ]
Участники и отбор
[ редактировать ]Boeing , Northrop Grumman Aerospace Systems и Masten Space Systems заключили контракты на концептуальное проектирование Фазы 1.
Первоначально Boeing проводил торговые исследования с Blue Origin . Конструкция Boeing позволит автономной ракете-носителю поднять вторую ступень и полезную нагрузку на большую высоту и отправить их в космос. Затем ракета-носитель вернется на Землю, где ее можно будет быстро подготовить к следующему полету, применив принципы эксплуатации и обслуживания, аналогичные современным самолетам. [ 20 ]
Northrop Grumman использовала свой опыт работы с самолетами, космическими кораблями и автономными системами для работы со своей командой, состоящей из Scaled Composites , чтобы руководить изготовлением и сборкой, и Virgin Galactic, чтобы возглавлять операции и переход к коммерческим космическим самолетам; Virgin Galactic и Scaled Composites работали над SpaceShip Two , единственной в мире коммерческой космической линией. Команда также использовала технологии, разработанные в ходе связанных проектов для DARPA, НАСА и Исследовательской лаборатории ВВС США, чтобы обеспечить правительству «возврат от этих инвестиций». Их концепция включала запуск с чистой площадки. [ нужны разъяснения ] с использованием транспортно-установочной пусковой установки с минимальной инфраструктурой и наземным персоналом, высокоавтономным полетом, горизонтальной посадкой и восстановлением на стандартных взлетно-посадочных полосах. [ 18 ]
Masten Space Systems имеет опыт создания быстрых многоразовых ракетных транспортных средств: их конструкции Xombie, Xoie и Xaero с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой (VTVL) уже выполнили или превысили цель 10 полетов за 10 дней, установленную программой. Хотя компания насчитывает около 30 сотрудников и ее штаб-квартира находится в небольшом здании в воздушно-космическом порту Мохаве , они провели годы, управляя различными небольшими системами VTVL на коротких перелетах в космодроме, служа испытательными стендами для наведения, навигации и контроля. (GNC) системы, предназначенные для безопасной посадки космических кораблей на Луну и, возможно, на другие планеты. Их концепция показала систему VTVL, взлетающую вертикально со стартовой площадки с крыльями и хвостовым килем. Masten Space Systems была партнером XCOR Aerospace на этапе 1A. [ 21 ]
- Этапы 2 и 3
В мае 2017 года компания Boeing была выбрана партнером DARPA для создания XS-1. [ 22 ] Aerojet Rocketdyne должна была поставить для космического корабля двигатели AR-22, созданные на основе двигателя RS-25 . [ 23 ] Контракт фазы 2/3 на постройку и запуск прототипа включал 146 миллионов долларов США . финансирование DARPA в размере [ 16 ] [ нужны разъяснения ]
Боинг XS-1 Фантом Экспресс
[ редактировать ]
Конструкция Boeing представляла собой самолет с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой ( VTHL ). [ 7 ] под названием «Фантомный экспресс», призванный расширить доступ страны к космосу. [ 24 ] Запланированные характеристики включают высоту автомобиля 100 футов (30 м) и размах крыла 62 фута (19 м). Экспресс «Фантом» должен был использовать двигатель Aerojet Rocketdyne AR-22 , который изначально был построен для программы «Спейс Шаттл», но был модифицирован для повторного использования десять раз в течение десяти дней по цене менее 5 миллионов долларов за запуск. Он был предназначен для дешевого и быстрого запуска спутников, а возможность повторного использования еще больше снизила стоимость запуска. Это требование к производительности было продемонстрировано на испытательном стенде в июле 2018 года. [ 25 ] 22 января 2020 года было объявлено, что подразделение Boeing Phantom Works прекращает свое участие в программе. Представители Boeing заявили, что их инвестиции в проект XS-1 будут перенаправлены на другие проекты Boeing, относящиеся к воздушной, морской и космической сферах. [ 8 ] DARPA не требовало возмещения, поскольку Boeing получал оплату в соответствии с этапами, достигнутыми в разработке. Программа не была полностью бесплодной, поскольку проделанная работа доказала, что доступные на тот момент технологии смогут поддерживать новые проекты, аналогичные программе XS-1, и никаких технических препятствий не было. [ 26 ]
См. также
[ редактировать ]- Доступ в космос для помощи при запуске с воздуха
- Байкал (ракетный ускоритель)
- Боинг Х-37
- Боинг Х-51
- Проект DARPA «Сокол»
- Жидкостный ускоритель обратного хода , исследование Ariane в 1999–2004 гг.
- НАСА Х-43
- Многоразовая ракетная система , проект ВВС США, 2010–2012 гг.
- РЛВ-ТД
- Космический самолет
- Одноступенчатый вывод на орбиту (SSTO)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дэвид Акс (3 августа 2015 г.). «Пентагон готовится к орбитальной войне с новым космическим самолетом» . Ежедневный зверь . Проверено 3 августа 2015 г.
- ^ «Экспериментальный космический самолет (XS-1)» . ДАРПА. Архивировано из оригинала 16 июня 2016 г. Проверено 20 июня 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Фауст, Джефф (12 сентября 2013 г.). «DARPA запускает программу многоразовых ракет-носителей» . Космические новости . Архивировано из оригинала 13 сентября 2013 года . Проверено 13 сентября 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с Хауэлл, Элизабет (1 мая 2015 г.). «XS-1: Экспериментальный космический самолет DARPA» . Space.com . Проверено 14 мая 2015 г.
- ^ Jump up to: а б «DARPA планирует снизить затраты на запуск с помощью космического самолета XS-1» . Авиационная неделя. 2 декабря 2013 г.
- ^ «Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов» . www.darpa.mil . Проверено 14 декабря 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д «DARPA выбирает дизайн космического самолета следующего поколения», май 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с «Boeing выходит из программы DARPA по созданию экспериментального космического самолета» . Космические новости, 22 января 2020 г.
- ^ «Экспериментальный космический самолет (в архиве)» . www.darpa.mil . Проверено 25 декабря 2022 г.
- ^ Лопата, Джейкоб; Картер, Престон (12 августа 2004 г.). «RASCAL DARPA: статус, проблемы и достижения» . Малая спутниковая конференция .
- ^ Картер, Престон; Браун, Оуэн; Райс, Тарен; Тарди, Джейсон (11 августа 2003 г.). «RASCAL: Решение DARPA для оперативного, доступного доступа к микроспутникам в космос» . Малая спутниковая конференция .
- ^ «Военный космический самолет США планирует стартовать в 2017 году» . spacedaily.com . Проверено 21 марта 2014 г.
- ^ DARPA наградило 20 миллионов долларов за продолжение разработки военного космического самолета - Defense-Update.com, 8 августа 2015 г.
- ↑ Программа XS-1 по облегчению доступа в космос переходит во вторую фазу - DARPA.mil, 7 апреля 2016 г.
- ^ Гебхардт, Крис (13 июля 2016 г.). «DARPA продвигает новые разработки с экспериментальным космическим самолетом XS-1» . NASASpaceFlight.com . Проверено 31 августа 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с «Призрачный экспресс Boeing растворился в воздухе». parabolicarc.com, 22 января 2020 г.
- ^ «DARPA запускает квест на космический самолет XS-1 | Cutting Edge» . Новости CNET . Проверено 21 марта 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Northrop Grumman разрабатывает космический самолет XS-1 для DARPA - Spacedaily.com, 20 августа 2014 г.
- ^ DARPA подает заявку на первый этап на гиперзвуковой космический самолет XS-1 для развертывания спутников - Militaryaerospace.com, 15 ноября 2013 г.
- ^ Кларк, Стивен (13 июня 2017 г.). «Boeing и DARPA разместят космический самолет XS-1 на мысе Канаверал» . Космический полет сейчас . Проверено 11 февраля 2020 г.
- ^ Masten Space Systems нацелена на проект военного космического самолета XS-1 - Space.com , 26 августа 2014 г.
- ^ «Boeing строит новый гиперзвуковой космический самолет DARPA» . Engadget . 24 мая 2017 года . Проверено 11 февраля 2020 г.
- ^ «Aerojet Rocketdyne выбрана в качестве основного поставщика силовой установки для экспериментального космического самолета Boeing и DARPA» . 24 мая 2017 года . Проверено 25 мая 2017 г.
- ^ «Боинг: Фантом-Экспресс» . www.boeing.com . Проверено 19 июля 2018 г.
- ^ Кларк, Стивен (18 июля 2018 г.). «Испытания скоростных двигателей вселяют надежду на планируемый DARPA многоразовый космический самолет – Spaceflight Now» . spaceflightnow.com . Полярная Звезда Публикации Лтд . Проверено 19 июля 2018 г.
- ^ Майк Уолл (23 января 2020 г.). «DARPA отказывается от проекта военного космического самолета XS-1 после того, как компания Boeing отказалась от него» . Space.com . Проверено 23 января 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Боинга Фантом Экспресс Официальный сайт
- Анимационное видео с концепцией художника DARPA XS-1 , 2014 г.
- Уведомление о награждении Masten Space Systems, Inc. , 3 миллиона долларов США , документ правительства США, 27 июня 2014 г. Анимационное видео с концепцией художника DARPA XS-1