Многоразовый космический корабль
Многоразовый космический корабль — это класс космических кораблей , которые были спроектированы с учетом многократного запуска, орбиты, схода с орбиты и входа в атмосферу. Это контрастирует с обычными космическими кораблями, которые предназначены для использования (выбрасываются, сгорают при входе в атмосферу) после использования. Примерами космических кораблей многоразового использования являются космические самолеты (такие как орбитальные аппараты Space Shuttle и Dream Chaser ) и космические капсулы, такие как SpaceX Dragon . Таким космическим кораблям необходимы механизмы, предотвращающие распад космического корабля и его пассажиров/груза во время входа в атмосферу.
Дизайн
[ редактировать ]Вход в атмосферу
[ редактировать ]Многоразовые космические корабли включают в себя механизмы для схода с орбиты и возвращения в атмосферу контролируемого . Для этой цели в состав космического корабля «Шаттл» были включены блоки OMS , а в состав SpaceX Dragon — собственные двигатели, используемые для спуска с орбиты. Сход с орбиты замедляет космический корабль, опуская его перигей внутрь атмосферы, где корабль спускается на Землю. [1] [2]
Грубо говоря, около 15% приземлённого веса спускаемого аппарата в атмосфере приходится на тепловую защиту . [3]
Системы термозащиты (СПТ) могут быть изготовлены из различных материалов, в том числе из армированных углерод-углеродных и абляционных материалов . [4] Исторически эти материалы были впервые разработаны для МБР РГЧ . Однако требования к многоразовым космическим системам отличаются от требований к одноразовым спускаемым аппаратам, особенно в отношении требований к тепловой защите . В частности, необходимость в прочных покрытиях с высоким коэффициентом излучения , способных выдерживать несколько термических циклов, является ключевым требованием при разработке новых космических кораблей многоразового использования. Современные материалы для таких покрытий с высокой излучательной способностью включают дисилициды переходных металлов. [5]
Абляционные тепловые экраны надежны, но их можно использовать только один раз, и они тяжелые. Армированные углеродно-углеродные тепловые плитки, подобные тем, которые используются на космическом корабле "Шаттл", хрупкие, и это было доказано во время катастрофы космического корабля "Колумбия". Изготовление прочной, но легкой и эффективной теплоизоляционной плитки представляет собой сложную задачу. Материал ЛИ-900 использовался на космическом корабле "Шаттл".
Посадка и ремонт
[ редактировать ]Космическому кораблю, который приземляется горизонтально на взлетно-посадочную полосу, требуются крылья и шасси. Обычно они занимают около 9-12% массы космического корабля. [ нужна ссылка ] что либо уменьшает полезную нагрузку, либо увеличивает размеры космического корабля. Такие концепции, как несущие кузова, предлагают некоторое снижение массы крыла. [ нужна ссылка ] как и треугольное крыло орбитального корабля "Спейс Шаттл" .
Вертикальное приземление может осуществляться либо с помощью парашютов, либо с помощью двигательной установки. SpaceX Dragon был примером космической капсулы с многоразовым парашютом. Его производная версия Dragon 2 изначально предназначалась для приземления на сушу. Однако в 2017 году такая концепция многоразового использования была отменена, и теперь «Дракон 2» использует парашюты для приземления в океане.
После приземления космического корабля его, возможно, придется отремонтировать, чтобы подготовить к следующему полету. Этот процесс может быть длительным и дорогостоящим, занимая до года. И космический корабль, возможно, не сможет быть повторно сертифицирован как пригодный для использования человеком после ремонта. В конечном итоге существует ограничение на то, сколько раз космический корабль можно ремонтировать, прежде чем его придется вывести из эксплуатации, но частота повторного использования космического корабля существенно различается в зависимости от конструкции космического корабля. [6] [7]
Список многоразовых космических кораблей
[ редактировать ]США и ЕКА
[ редактировать ]Активный
[ редактировать ]- КосмическийКорабльДва
- Дракон 2
- Экипаж Дракона
- Грузовой Дракон
- Нью Шепард
- Боинг Х-37
- Охотник за мечтой
- Боинг Старлайнер
- Орион
В разработке
[ редактировать ]
- Космический корабль SpaceX
- Космический Райдер
- СЬЮЗИ (предлагается)
Ушедший на пенсию
[ редактировать ]- Североамериканский Х-15
- Близнецы
- Орбитальный аппарат космического корабля "Шаттл"
- Открытие
- Челленджер ( уничтожен в полете )
- Колумбия ( разрушена в полете )
- Энтерпрайз (никогда не летал в космосе)
- Атлантида
- Стараться
- SpaceX Дракон 1
Отменено
[ редактировать ]Русский/Советский
[ редактировать ]- космический корабль ВА
- шторм Орбитальный
В разработке
[ редактировать ]Отменено
[ редактировать ]Другие
[ редактировать ]- Китайский пилотируемый космический корабль нового поколения
- Китайский многоразовый экспериментальный космический корабль
- РЛВ-ТД
В разработке
[ редактировать ]Отменено
[ редактировать ]См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Дракон – космические корабли и спутники» . Проверено 31 мая 2020 г.
- ^ «Впереди: Crew Dragon Deorbit Burn - Программа коммерческих экипажей» . blogs.nasa.gov . Проверено 31 мая 2020 г.
- ^ Чунг, Винчелл Д. младший (30 мая 2011 г.). «Базовый дизайн» . Атомные ракеты . Projectrho.com . Проверено 4 июля 2011 г.
- ^ Джонсон, Сильвия (сентябрь 2012 г.). «Материалы для термозащиты: разработка, характеристика и оценка» (PDF) . Исследовательский центр Эймса НАСА.
- ^ Высокоэмиссионные покрытия на волокнистой керамике для многоразовых космических систем Corrosion Science 2019
- ^ Томпсон, Лорен. «SpaceX отказывается от плана сделать космический корабль астронавтов многоразовым; Boeing придерживается плана повторного использования» . Форбс . Проверено 31 мая 2020 г.
- ^ «SpaceX запускает Dragon, готовясь к следующему контракту на поставку грузов» . SpaceNews.com . 25 июля 2019 г. Проверено 31 мая 2020 г.