Гермес (космический корабль)

Гермес
	Впечатление художника о Гермесе
Дизайнер	Национальный центр космических исследований
Страна происхождения	Франция
Технические характеристики
Тип космического корабля	Космический самолет
Стартовая масса	21000 кг (46000 фунтов)
Грузоподъемность	3000 кг (6600 фунтов)
Вместимость экипажа	Три
Дизайн жизни	от 30 до 90 дней
Производство
Статус	Отменено
	САР →

«Гермес» — предложенный космический самолет, разработанный Французским национальным центром космических исследований (CNES) в 1975 году, а затем Европейским космическим агентством (ЕКА). Внешне он был похож на американский Boeing X-20 Dyna-Soar и более крупный космический челнок .

В январе 1985 года CNES предложил продолжить разработку «Гермеса» под эгидой ЕКА. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} «Гермес» должен был руководить программой пилотируемого космического полета, запущенной «Ариан-5» ракетой-носителем . В ноябре 1987 года проект был одобрен для предварительной разработки с 1988 по 1990 год, после чего потребовалось разрешение на полную разработку. Однако реализация проекта столкнулась с многочисленными задержками и проблемами с финансированием.

В 1992 году проект «Гермес» был отменен из-за высокой стоимости и недостижимых характеристик, а также из-за партнерства с Российским авиационно-космическим агентством (РКА), которое уменьшило потребность в независимом космическом самолете. В результате шаттлы «Гермес» так и не были построены. В 2010-х годах было предложено возродить корабль «Гермес» как частично многоразовую воздушного базирования космических самолетов систему запуска , известную как SOAR .

Разработка

Происхождение

В 1960-х и 1970-х годах европейские страны все больше осознавали, что для крупных космических проектов потребуется более активное международное сотрудничество. ^{[ 3 ]} В 1973 году Европейская организация космических исследований (ESRO) — предшественник Европейского космического агентства (ESA) — начала разработку тяжелой одноразовой системы запуска, позже названной « Ариан» . Французское космическое агентство Centre National D'études Spatiales (CNES) стремилось к большей автономии, чтобы избежать чрезмерной зависимости от НАСА , и предполагало построить европейский космический аппарат, способный управлять человеком, который будет работать вместе с другими объектами ЕКА, такими как Ariane. ^{[ 3 ]}

В 1976 году CNES начал исследования пилотируемой версии Ariane. ^{[ 4 ]} Две разные концепции включали капсулу и планер. В 1983 году CNES решила сосредоточиться на создании космического самолета, который обеспечит большее удобство, комфорт и экономическую эффективность. ^{[ 4 ]} Космический самолет упростил бы восстановление, обладая необходимой маневренностью в поперечном диапазоне, чтобы достичь заданной точки на Земле в течение одного дня, обеспечивая при этом менее сложные условия входа в атмосферу для экипажа и полезной нагрузки. Возможность повторного использования также снизит стоимость последовательных миссий. ^{[ 4 ]} В число критически важных технологий вошли тепловая защита , контроль окружающей среды , системы жизнеобеспечения , аэродинамика и энергетика. ^{[ 5 ]}

В середине 1980-х годов, помимо пилотируемого свободного летательного аппарата «Колумбус» (независимой европейской космической станции ) и тяжелой ракеты-носителя «Ариан-5» , ^{[ 6 ]} CNES выступал за разработку и производство космического корабля "Шаттл" как европейскую инициативу, аналогичную программам многоразовых космических кораблей советского " Бурана" и американского космического корабля "Шаттл" . ^{[ 3 ]}

Выбор

18 октября 1985 года CNES назначила французскую аэрокосмическую компанию Aérospatiale основным подрядчиком Hermes - названия, которое было присвоено космическому кораблю. французскую авиастроительную компанию Dassault-Breguet . Ответственность за аэродинамические и аэротермические аспекты конструкции была возложена на ^{[ 3 ]} Arianespace отвечала за ракету-носитель Ariane 5 и была сильным кандидатом на управление эксплуатацией инфраструктуры Hermes . ^{[ 3 ]}

25 октября 1985 года предложение по «Гермесу» было представлено странам-партнерам ЕКА. ^{[ 3 ]} Крайний срок «европеизации» программы был установлен в марте 1987 года, в соответствии с которым часть работ была поручена Гермесу. ^{[ 7 ]} Доля работы приходилась на Западную Германию 13% 15%, Италию , Бельгию 7% , Нидерланды 5% , по 4% Великобританию , Испанию и Швецию , и 2% или меньше Швейцарии , Австрии , Дания и Ирландия . потенциальное участие Норвегии и Канады . Обсуждалось ^{[ 3 ]} Франция взяла на себя 50-процентную долю работы, хотя КНЕС был открыт для дальнейшего перераспределения работы в зависимости от того, как отдельные партнеры увеличат свою долю в программе. Вначале существовал оптимизм по поводу того, что получить финансирование от членов ЕКА для продолжения работы не составит труда. ^{[ 3 ]}

В ноябре 1987 года ЕКА выдало свое одобрение. Как предполагалось, к 1995 году «Гермес» позволит ЕКА обслуживать запланированный пилотируемый свободный летательный аппарат «Колумбус» (MTFF). ^{[ 8 ]} (MTFF был реструктурирован и в конечном итоге изготовлен как модуль «Колумбус» Международной космической станции ). ^{[ 3 ]} Развитие Гермеса должно было идти в два этапа: ^{[ 3 ]}

Этап 1: Исследование и предварительная разработка.

Фаза 1 должна была завершиться в 1990 году. Ее планы предусматривали возможность поднять 6 астронавтов и 4550 кг (10 030 фунтов) груза, но после катастрофы «Челленджера» была добавлена возможность катапультирования, чтобы дать астронавтам хотя бы небольшой шанс на выживание. в случае катастрофы. Соответственно, шесть сидений были сокращены до трех обычных катапультных сидений , которые были выбраны вместо катапультируемой капсулы экипажа , которая обеспечивала бы возможность эвакуации на высоте более 28 км (17 миль). Грузоподъемность была уменьшена до 3000 кг (6600 фунтов). «Гермес» не сможет выводить объекты на орбиту , поскольку его грузовой отсек нельзя было открыть. От этого варианта отказались из-за проблем с весом.

Хотя изначально «Гермес» рассматривался как полностью многоразовый (до 30 входов в атмосферу перед основной эксплуатацией), ограниченная мощность ракеты-носителя «Ариан-5» вынудила ее оставить ресурсный модуль на орбите. будет присоединен новый ресурсный модуль К «Гермесу» , и вся конструкция будет запущена заново.

Фаза 1 не была завершена до конца 1991 года, и к тому времени политический климат значительно изменился. Железный занавес был поднят, и холодная война закончилась. В результате ЕКА начало годичный период «размышлений», чтобы определить, имеет ли смысл для Европы строить свой собственный космический челнок и космическую станцию или можно найти новых партнеров для разделения затрат и разработки. Официально первый этап завершился в конце 1992 года.

Этап 2: Окончательная разработка, производство и начальная эксплуатация.

Фаза 2 так и не началась после того, как ЕКА и Российское авиационно-космическое агентство (РКА) договорились о сотрудничестве в отношении будущих пусковых установок и космической станции, заменяющей «Мир» . Экономические проблемы не позволили RKA участвовать в будущей программе запуска, но на этом этапе потребности ЕКА в транспортировке экипажа были переориентированы на капсульную систему (в отличие от планерной системы Hermes ), предусмотренную совместными российско-европейскими проектами.

Когда и Россия, и ЕКА объединились с НАСА для строительства Международной космической станции , необходимость в европейской системе транспортировки экипажей отпала, поскольку потребности России и Америки уже были удовлетворены. Соответственно, ЕКА отказалось от проекта «Гермес» .

Дизайн

«Гермес» задумывался как многоразовая стартовая система для транспортировки астронавтов и грузов среднего размера на низкую околоземную орбиту (НОО) и обратно. ^{[ 3 ]} «Гермес» имеет сходство с другими многоразовыми ракетами-носителями, такими как « Спейс шаттл» . Однако, в отличие от космического корабля «Шаттл», «Гермес» не мог перевозить тяжелые грузы, поскольку эту роль должен был выполнять беспилотный «Ариан-5» . ^{[ 9 ]} Предполагалось, что «Гермес» сможет перевозить максимум трех астронавтов. ^{[ 10 ]} вместе с полезной нагрузкой под давлением 3000 кг (6600 фунтов). Стартовая масса составит до 21 000 кг (46 000 фунтов), что является практическим верхним пределом расширенной ракеты-носителя Ariane 5.

«Гермес» должен был быть запущен как верхняя ступень «Ариана-5». До модернизации 1986 года «Гермес» представлял собой одиночный космический самолет, содержащий (спереди назад) отсек экипажа на шесть человек, шлюзовой шлюз, негерметичный грузовой отсек, аналогичный отсекам «Бурана» и «Шаттла». и сервисный модуль. ^{[ 11 ]} После аварии «Челленджера» в 1986 году его конструкция была существенно переработана. ^{[ 12 ]} Кабина экипажа сжалась, чтобы вместить трех астронавтов, а грузовой отсек находился под давлением и не мог перевозить или извлекать спутники. «Гермес» теперь состоял из двух отдельных секций: самого корабля и конусообразного ресурсного модуля, имеющего стыковочный механизм, прикрепленный к задней части корабля, который отделялся и выбрасывался перед повторным входом в атмосферу . Только транспортное средство с экипажем вернется в атмосферу Земли и будет использовано повторно. Ресурсный модуль и пусковая установка будут израсходованы. ^{[ 9 ]} При запуске «Гермеса» верхняя ступень «Ариана-5» должна была быть заменена космическим самолетом и адаптером для соединения корабля с основной криогенной ступенью. Аппаратурный отсек ракеты-носителя также будет удален, и космический самолет будет выполнять все функции наведения и управления. ^{[ 4 ]} На разработку Ariane 5 сильно повлияли требования Hermes , такие как дополнительные аэродинамические нагрузки наряду с повышенным коэффициентом надежности 0,9999, при сохранении минимального влияния на коммерческую конкурентоспособность ракеты-носителя в миссиях, не связанных с Hermes . ^{[ 4 ]}

По сравнению с космическим шаттлом «Гермес» был значительно меньше. ^{[ 4 ]} Он не разделял оживальную форму в плане «Шаттла», вместо этого он выбрал большой стреловидности треугольное крыло с законцовками крыла , подобное предлагаемому космическому кораблю Boeing X-20 Dyna-Soar . Как и у «Шаттла», герметизированная кабина могла вместить более пяти человек, двое из которых будут пилотами, а негерметичный кормовой грузовой отсек должен был быть оснащен большими дверями, охватывающими всю длину отсека вдоль фюзеляжа. ^{[ 13 ]} Транспортное средство должно было быть оснащено парой жидкостных ракетных двигателей тягой 2000 Н , идентичных тем, которые используются на низкоэнергетической верхней ступени L4 корабля Ariane 5. ^{[ 4 ]}

Аэродинамическое управление должно было обеспечиваться в общей сложности семью поверхностями управления полетом , рулями направления законцовки крыла , задними элевонами / воздушными тормозами , установленным на корпусе и закрылком ; Эти поверхности должны были управляться с помощью цифровых средств управления полетом с квадруплексным резервированием и приводиться в действие с помощью гидравлики с тройным резервированием. ^{[ 4 ]} Управление миссией должно было осуществляться с помощью трех компьютеров общего назначения, компьютера мониторинга и трех цифровых шин данных . Электрическую энергию должен был обеспечивать двигатель , в котором использовался бы жидкий кислород - жидкий водород, американского производства а также десять топливных элементов . ^{[ 5 ]} Системы экологического контроля и жизнеобеспечения обеспечивают давление в кабине, а также воздух, воду и тепло, чтобы поддерживать экипаж в течение максимум 40 дней, хотя потенциально их можно расширить, чтобы обеспечить возможность выполнения 90-дневных миссий. «Гермес» мог бы работать автономно до одного месяца и оставаться на стыковке с орбитальной космической станцией максимум 90 дней. ^{[ 5 ]}

По данным CNES, «Гермес» подвергался бы более экстремальным условиям входа в атмосферу, чем «Спейс шаттл», из-за его меньшего размера, подвергающего аппарат воздействию более высокого аэротермического давления. ^{[ 14 ]} Базовая тепловая защита, ^{[ 15 ]} должен был выдерживать температуру 1400–1600 °C в течение как минимум 20 минут и был изучен Dassault и SEP, он должен был состоять из углеродных элементов с антиоксидантным покрытием , нанесенным на части носовой части и передних кромок крыльев, а термические плитка должна была покрыть нижнюю часть крыла и фюзеляжа. ^{[ 14 ]} В этих плитках использовались тонкие армированные изоляционные слои из керамики и углерода, композитные разделенные тонкими листами металлического сплава для отражения тепла; В альтернативной концепции плитки вместо керамики использовались бы более высокие металлические части. Верхние поверхности автомобиля должны были подвергаться меньшему нагреву, чем нижние, и в них использовались гибкие, похожие на одеяло, слои стекловолокна и керамики низкой плотности. ^{[ 14 ]}

Форма Гермеса была фактически заморожена к ноябрю 1985 года. ^{[ 14 ]} Он был усовершенствован в ходе испытаний в дозвуковой аэродинамической трубе на самолете «Онера», ограниченных требованиями дозвукового полета. Чтобы собрать ценные данные в условиях отсутствия опыта в Европе, Dassault предложила проверить аэродинамические свойства транспортного средства, создав 1,4- тонный аэротермический демонстратор масштаба 1, названный Maia , который будет запущен с помощью Ariane 4 для повторного запуска. вступительные исследования. ^{[ 16 ]}

Профили миссий и инфраструктура

были запланированы четыре типичные миссии Для «Гермеса» :

Проведение бортовых экспериментов на экваториальной орбите высотой 800 км (500 миль).
НАСА Полеты на космическую станцию «Свобода» на орбите с наклонением 28,5°.
ЕКА Полеты на космическую станцию «Колумбус» на орбите 60°.
ЕКА дистанционного зондирования Полеты к беспилотной полярной платформе на орбите 98 ° 500 км (310 миль)

После каждой миссии «Гермес» будет ремонтироваться на специализированном предприятии в Европе. ^{[ 17 ]} Примерно за 40 дней до даты запуска аппарат будет доставлен на специально модифицированном авиалайнере Airbus A300 на стартовую площадку в Куру , Французская Гвиана , где он будет интегрирован со своей полезной нагрузкой и установлен на ракете Ariane 5 перед запуском. переведен на стартовую площадку. Центр управления полетом должен был базироваться в Тулузе , Франция. ^{[ 17 ]} Во время типичной миссии связь и отслеживание осуществлялись бы запланированной европейской сетью спутников ретрансляции данных с покрытием 75% миссии Гермес на орбите 28,5 ° на высоте 400 км (250 миль).

После выполнения миссии «Гермес» приземлился на авиабазе Истр-Ле-Тюбе недалеко от Истра . ^{[ 17 ]} Обсуждались и другие потенциальные места посадки, в том числе Гвианский космический центр , международный аэропорт Мартиники Эме Сезер на острове Фор-де-Франс и неуказанные взлетно-посадочные полосы на Бермудских островах . В случае прерванного запуска в течение первых 84 секунд «Гермес» сможет вернуться на Куру. Более поздняя отмена, скорее всего, потребует приземления на воду в Атлантическом океане , после чего транспортное средство должно будет быть возвращено спасательным судном. В зависимости от особенностей каждой миссии должны были быть обозначены другие аварийные взлетно-посадочные полосы. ^{[ 17 ]}

Мокапы и модели

Полномасштабный макет был построен в 1986 году. ^{[ 18 ]} и был показан в 1987 году в Ле-Бурже в мае, затем в Мадриде в сентябре и в Тулузе в октябре-ноябре. В следующем году (1988) макет был показан в Страсбурге в апреле, Ганновере в мае и Бордо в декабре. После завершения проекта в 1993 году этот макет был передан ENSICA ( Национальная школа инженеров авиационного строительства ) в 1996 году. В 2005 году его привезли в Ле-Бурже в ожидании возможной реставрации. ^{[ 18 ]}

Модель в масштабе 1/7, построенная EADS, с 2002 года демонстрируется в аэропорту Бордо-Мериньяк . ^{[ 18 ]}

В СМИ

1994 года Эпизод «Симпсонов» под названием «Глубокий космос Гомер» представляет собой дизайн шаттла, вдохновленный Гермесом. ^{[ 19 ]}
В фильме 2015 года «Марсианин» показан корабль «Гермес» , хотя его конструкция радикально отличается от конструкции шаттла в реальной жизни и предназначена для межпланетных путешествий.
В новеллизации фильма «Валериан и город тысячи планет упоминается » 2017 года «Гермес» как шаттл, использовавшийся ЕКА во время его первой экспедиции на Международную космическую станцию (идентифицированную как «Альфа»).

См. также

Хоппер - европейское предложение 1990-х годов по созданию роботизированного космического самолета.
Промежуточный экспериментальный аппарат - прототип возвращаемого аппарата, созданный ЕКА для разработки промежуточного экспериментального аппарата.
SOAR - концепция швейцарского космического самолета 2015 г., основанная на конструкции Hermes.
Dream Chaser - американский многоразовый автоматизированный грузовой космический самолет с подъемным корпусом

Ссылки

Цитаты

^ Мартин Байер, Гермес: Учимся на наших ошибках , Космическая политика, Том 11, номер 3, август 1995 г., стр. 171-180 (10)
^ Хауэлл, Элизабет (9 февраля 2015 г.). «Европейский экспериментальный мини-космический челнок запустится в среду» . Space.com .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 24.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 25.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, стр. 25–26.
^ «Европа и Азия в космосе» . Лаборатория Филлипса ВВС США. 15 октября 1991 г. - через Google Книги.
^ «Неделя в Германии» . Немецкий информационный центр. 15 октября 1986 г. - через Google Книги.
^ «Системы космических станций: Дополнение» . Отдел научно-технической информации Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. 15 октября 1986 г. - через Google Книги.
^ Jump up to: ^а ^б Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, стр. 24–25.
^ Блан, Ален; Монье, Ален (1 сентября 1990 г.). «Авионика Гермес» . AIAA и НАСА, 2-й международный симпозиум по космическим информационным системам . Бибкод : 1990sis..symp.....B – через НАСА ADS.
^ «Гермес, французский космический самолет, 1985 год» .
^ «Гермес — французский космический самолет 1986–1987» .
^ Моксон, Уорвик и Седбон 1985, стр. 25, 27.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 26.
^ Бакос, член парламента; Парлье, М. (1 декабря 1988 г.). «Явления, с которыми столкнулись материалы теплозащиты при входе Гермеса в атмосферу» . Технический отчет NASA STI/Recon A. 1988–122: 29274. Бибкод : 1988STIA...8929274B - через НАСА ADS.
^ Моксон, Уорвик и Седбон 1985, стр. 26-27.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 27.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Гермес — французский космический самолет 1991–1993 годов» . www.capcomespace.net .
^ «Тайна космического корабля в эпизоде Симпсонов, где Гомер отправился в космос» . Ялопник . 27 июля 2017 г.

Библиография

Ван ден Абилен, Люк. «Космический самолет ГЕРМЕС – мечта Европы о независимом пилотируемом космическом полете». .
Моксон, Джулиан, Грэм Уорвик и Гилберт Седбон. «Гермес: Франция ускоряет темп». Flight International , 30 ноября 1985 г., стр. 24–27.

Внешние ссылки

[1] Мартин Байер, Гермес: Учимся на наших ошибках , Космическая политика, Том 11, номер 3, август 1995 г., стр. 171-180 (10)

[2] Хауэлл, Элизабет (9 февраля 2015 г.). «Европейский экспериментальный мини-космический челнок запустится в среду» . Space.com .

[moxon_24-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 24.

[moxon_25-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 25.

[moxon_25_26-5] Jump up to: ^а ^б ^с Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, стр. 25–26.

[6] «Европа и Азия в космосе» . Лаборатория Филлипса ВВС США. 15 октября 1991 г. - через Google Книги.

[7] «Неделя в Германии» . Немецкий информационный центр. 15 октября 1986 г. - через Google Книги.

[8] «Системы космических станций: Дополнение» . Отдел научно-технической информации Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. 15 октября 1986 г. - через Google Книги.

[moxon_24_25-9] Jump up to: ^а ^б Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, стр. 24–25.

[10] Блан, Ален; Монье, Ален (1 сентября 1990 г.). «Авионика Гермес» . AIAA и НАСА, 2-й международный симпозиум по космическим информационным системам . Бибкод : 1990sis..symp.....B – через НАСА ADS.

[11] «Гермес, французский космический самолет, 1985 год» .

[12] «Гермес — французский космический самолет 1986–1987» .

[moxon_25_27-13] Моксон, Уорвик и Седбон 1985, стр. 25, 27.

[moxon_26-14] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 26.

[15] Бакос, член парламента; Парлье, М. (1 декабря 1988 г.). «Явления, с которыми столкнулись материалы теплозащиты при входе Гермеса в атмосферу» . Технический отчет NASA STI/Recon A. 1988–122: 29274. Бибкод : 1988STIA...8929274B - через НАСА ADS.

[moxon_26_27-16] Моксон, Уорвик и Седбон 1985, стр. 26-27.

[moxon_27-17] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Моксон, Уорвик и Седбон, 1985, с. 27.

[auto-18] Jump up to: ^а ^б ^с «Гермес — французский космический самолет 1991–1993 годов» . www.capcomespace.net .

[19] «Тайна космического корабля в эпизоде Симпсонов, где Гомер отправился в космос» . Ялопник . 27 июля 2017 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]