Хоппер (космический корабль)
 | Эту статью необходимо обновить . ( ноябрь 2020 г. ) |
| Страна | ЧТО |
|---|---|
| Присуждение контракта | EADS , Немецкий аэрокосмический центр |
| Статус | Отменено |
Хоппер был предложенным Европейским космическим агентством (ЕКА) орбитальным космическим самолетом и многоразовой ракетой-носителем . Хоппер представлял собой проект системного исследования FESTIP (Программа будущих европейских космических транспортных исследований). [1]
«Хоппер» был одним из нескольких предложений по многоразовой ракете-носителе (РЛВ), разработанных ЕКА. Предлагаемые многоразовые ракеты-носители должны были использоваться для недорогой доставки полезной нагрузки спутников на орбиту уже в 2015 году. [2] Прототип Хоппера, известный как ( EADS ) Phoenix , представлял собой европейский проект под руководством Германии, который включал в себя строительство и испытания модели предлагаемого Хоппера в масштабе одной седьмой. , был проведен одиночный испытательный полет Phoenix, 8 мая 2004 года на Североевропейском аэрокосмическом полигоне в Кируне, Швеция за которым в том же месяце последовали новые испытания. [3]
Разработка
[ редактировать ]Фон
[ редактировать ]Начиная с 1980-х годов, во всем мире рос интерес к разработке космических кораблей многоразового использования; в то время только сверхдержавы той эпохи, Советский Союз и Соединенные Штаты , развили эту способность. [4] Европейские страны, такие как Великобритания и Франция, приступили к осуществлению своих собственных национальных программ по производству космических самолетов, таких как HOTOL и Hermes , пытаясь заручиться поддержкой многонационального Европейского космического агентства (ЕКА). Хотя эти программы в конечном итоге не получили достаточной поддержки для продолжения развития, в ряде государств-членов ЕКА все еще существовал спрос на разработку многоразовых космических аппаратов. [4] В 1990-е годы, помимо разработки и эксплуатации нескольких программ-демонстраторов технологий, таких как « Демонстратор входа в атмосферу» (ARD), ЕКА также работало над созданием долгосрочной основы для возможной разработки жизнеспособного космического корабля многоразового использования. , известную как Подготовительная программа будущих ракет-носителей (FLPP). [5]
В рамках FLPP ЕКА и европейские промышленные партнеры провели детальные исследования нескольких концепций частично многоразовых ракет-носителей; Целью программы была подготовка подходящей ракеты для того, чтобы после положительного решения стран-членов ЕКА приступить к производству ракеты-носителя следующего поколения (NGL). [5] Всего были изучены четыре концепции запуска: бункер горизонтального взлета (HTO), бункер вертикального взлета (VTO), многоразовая первая ступень (RFS) и жидкостный ускоритель обратного хода . Каждый из этих концептуальных аппаратов состоял из многоразового крылатого ускорителя , который был соединен с одноразовой верхней ступенью для доставки полезной нагрузки на геостационарную переходную орбиту . [5]
Вариант HTO Hopper был спроектирован для горизонтального взлета, первая часть которого должна была осуществляться с помощью ракетных саней . [5] Он имел относительно традиционную конфигурацию крыла, хотя одной нетипичной особенностью была носовая часть космического корабля, которая имела намеренно низкий развал , чтобы можно было уменьшить требуемый размер элевонов для желаемой функциональности дифферента, что также привело к улучшению внутренней конструкции. , например, при размещении носового шасси . [5] Аэродинамическая конфигурация HTO Hopper представляет собой закругленное треугольное крыло в плане 60 градусов со стреловидностью передней кромки , которое сочетается с центральным вертикальным стабилизатором и плоскодонной нижней частью с целью максимизации характеристик космического корабля во время гиперзвукового полета. [5]
Альтернативный вариант VTO Hopper был разработан для вертикального взлета и запускался традиционным способом через одноразовую пусковую систему . [6] Он имел относительно традиционный тонкий ракетообразный корпус, но отличался наличием небольшого треугольного крыла со стреловидностью по передней кромке 45 градусов и центральным вертикальным стабилизатором. По своей конструкции VTO Hopper имел круглое поперечное сечение с выступом на нижней части корабля, который служил для размещения как крыльев, так и закрылков корпуса; он также имел ускоритель, предназначенный для переноса полезной нагрузки на носовую часть фюзеляжа. [6] Исследования показали, что концепции вариантов HTO и VTO имеют относительно схожую среду нагрузки при входе в атмосферу. [7]
HTO Бункер — Выбор
[ редактировать ]HTO Hopper был принят для дальнейшей разработки в рамках другой инициативы ЕКА в форме исследования проектирования системы FESTIP (Программа будущих европейских космических транспортных исследований). [1] В 1998 году было решено, что конструкция Хоппера отвечает всем установленным требованиям. [8] На этом этапе космический корабль должен был состоять из одноступенчатого корабля многоразового использования, который сам не достигал бы орбитальной скорости. Сообщается, что Хоппер пообещал обеспечить более дешевое развертывание полезной нагрузки на орбите. [3] Представитель EADS заявил, что многоразовая ракета-носитель, такая как «Хоппер», может вдвое сократить стоимость отправки спутника на орбиту, которая, как сообщается, в 2004 году составляла около 15 000 долларов США за килограмм полезной нагрузки. [2]
Предполагаемый профиль миссии Хоппера включал бы несколько этапов. Фаза запуска должна была осуществляться с использованием 4-километровой магнитной горизонтальной трассы, которая должна была быть специально построена в Гвианском космическом центре во Французской Гвиане и которая должна была разогнать космический корабль до стартовой скорости. [3] [8] Достигнув высоты 130 км, аппарат будет запускать одноразовую верхнюю ступень с ракетным двигателем для достижения орбитальной скорости ; как только он достигнет необходимой высоты и скорости, он высвободит полезную нагрузку спутника , который самостоятельно поднимется еще выше, чтобы достичь желаемой орбиты. [3] Как сообщается, «Хоппер» был спроектирован для доставки спутников массой 7,5 тонны на орбиту высотой 130 км над поверхностью Земли. [3] После высвобождения полезной нагрузки транспортное средство должно было скользить вниз по контроллеру. Предполагалось, что космический корабль приземлится на заранее определенном островном объекте в Атлантическом океане , после чего его на корабле перевезут обратно во Французскую Гвиану для дальнейших полетов. [2] [3]
Многонациональный аэрокосмический конгломерат EADS отвечал за управление проектом Hopper, а также за разработку его программных элементов. [8] В разработке космического корабля также принимал участие ряд других компаний-партнеров. Как сообщается, и ЕКА, и EADS изначально намеревались завершить разработку Hopper в период с 2015 по 2020 год. [8] После первого испытания на планирование с использованием прототипа Phoenix в мае 2004 года никаких дальнейших обновлений программы не поступало; Считается, что работы над Хоппером прекращены. [ нужна ссылка ]
Прототип - Феникс
[ редактировать ]Пусковая установка Phoenix RLV , прототип пусковой установки Hopper, была анонсирована DASA в июне 1999 года. [9] будет разработан и произведен в рамках более широкой программы ASTRA Немецкого аэрокосмического центра (DLR), проекта стоимостью 40 миллионов евро , основанного федеральным правительством Германии , дочерней компанией EADS Astrium и землей Бремен . Как сообщается, EADS и земля Бремен инвестировали в программу ASTRA не менее 8,2 млн евро и 4,3 млн евро соответственно. Дополнительный вклад в размере 16 миллионов евро был получен от компаний-партнеров программы, таких как базирующаяся Бремене в система OHB , DLR и Федеральное министерство образования и исследований. Строительство прототипа началось в 2000 году. [8]
Phoenix RLV имел длину 6,9 метра (23 фута), вес 1200 килограммов (2600 фунтов) и размах крыльев 3,9 метра (13 футов). При проектировании упор был сделан на минимизацию лобового сопротивления за счет уменьшения размеров автомобиля. [8] Внутри фюзеляжа размещалось различное радиоэлектронное оборудование и бортовые системы, обеспечивающие навигацию , передачу данных, энергоснабжение и функции искусственного интеллекта , позволяющие ему автоматически выполнять задачу по сбору данных. [3] Phoenix был в шесть раз меньше запланированного автомобиля Hopper. [10] Ожидалось, что окончательная версия машины сможет поддерживать силы входа в атмосферу и тепло, а также сможет планировать с высоты 129 километров (80 миль). Работы по интеграции и тестированию системы были завершены в апреле 2004 года. [8]
Испытания на падение - май 2004 г.
[ редактировать ]В субботу, 8 мая 2004 года, прототип Phoenix прошел масштабные испытания на падение на Североевропейском аэрокосмическом полигоне в Кируне , Швеция. Автомобиль был поднят на вертолете и сброшен с высоты 2,4 км (7900 футов). Сообщается, что после 90-секундного управляемого планирования прототип приземлился точно и без происшествий. [11] [3] Основной целью испытаний была оценка планерного потенциала аппарата. В частности, «Феникс» исследовал различные методы автоматической посадки, не требующие вмешательства человека; Наведение обеспечивалось с помощью множества средств навигации, включая спутники GPS , радары и лазерные высотомеры , а также различные датчики давления и скорости . По словам представителя EADS Матиаса Спуде, прототип приземлился в трех сантиметрах от намеченной цели. [2]
Уже были запланированы дополнительные испытания, в том числе три, которые планировалось провести в течение следующих двух недель, которые должны были быть направлены на тестирование более сложных приземлений (включающих сбрасывание космического корабля под разными углами или ориентациями относительно места приземления). [2] Кроме того, ожидаемой вехой проекта было спуск прототипа с высоты 25 километров (82 000 футов) в течение трех лет. Однако перед полетом EADS отметила, что дальнейшие испытания будут зависеть от характеристик корабля во время первого полета. [8]
Еще два испытательных полета были проведены 13 мая (повторение испытания на падение 8 мая) и 16 мая. [12]
В долгосрочной перспективе - Сократ
[ редактировать ]В долгосрочной перспективе, в случае успеха и жизнеспособности, технология посадки, испытанная на Фениксе, должна была быть включена в последующий корабль многоразового использования, который должен был получить название «Сократ» . не предполагался в качестве орбитального транспортного средства, Хотя «Сократ» он должен был быть способен летать со скоростью, в 10 раз превышающей скорость звука , а также выполнять очень короткие циклы между полетами в качестве трамплина на пути к повторному использованию. [2]
См. также
[ редактировать ]- Гермес - концепция французского пилотируемого космического самолета (1975–1992).
- Промежуточный экспериментальный аппарат - прототип возвращаемого аппарата, созданный ЕКА для разработки промежуточного экспериментального аппарата.
- Маглев – система поездов, использующая магнитную левитацию
- Запуск ракетных саней - Предлагаемый метод запуска космических аппаратов.
- Liquid Flyback Booster — исследование ракеты-носителя.
- Немецкая космическая программа
Ссылки
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Дюжаррик, К. (февраль 1999 г.). «Возможные будущие европейские пусковые установки – процесс конвергенции» (PDF) . Бюллетень ЕКА (97). Европейское космическое агентство : 11–19. Архивировано (PDF) из оригинала 16 октября 2023 года.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Макки, Мэгги (10 мая 2004 г.). «Европейский космический челнок прошел ранние испытания» . Новый учёный . Архивировано из оригинала 16 октября 2023 года.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «Запуск ракет следующего поколения» . Новости Би-би-си . 1 октября 2004 г. Архивировано из оригинала 16 октября 2023 г.
- ^ Jump up to: а б «Демонстратор входа в атмосферу». Европейское космическое агентство , октябрь 1998 г. BR-138.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Г. Пеццеллаа и др. 2010. с. 36.
- ^ Jump up to: а б Г. Пеццеллаа и др. 2010. с. 37.
- ^ Г. Пеззеллааа и др. 2010. стр. 38-39.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «ФЕНИКС: Будущие перспективы космического транспорта с помощью многоразовых систем запуска». Аэробус , 10 мая 2004 г.
- ^ «Германия планирует полеты RLV» Flight Global, 23 июня 1999 г.
- ^ «Европейский космический челнок движется к успеху» . Немецкая волна . 9 мая 2004 г. Архивировано из оригинала 13 августа 2022 г.
- ^ «День полета Феникса». Архивировано 24 июля 2011 г. в Wayback Machine Шведской космической корпорации , 8 мая 2004 г.
- ^ IAC Ванкувер, октябрь 2004 г.: «Результаты и перспективы летных испытаний многоразовых демонстрационных машин RLV Phoenix», W. Gockel et al.AAAF Аркашон, март 2005 г.: «Характеристики и анализ летных испытаний Synthesis Phoenix», В. Гокель и др.AAIA Капуа, май 2005 г.: «План продолжения проекта и программы Феникс», П. Кир и В. Гокель.IAC Фукуока, октябрь 2005 г.: «Логика демонстратора Феникса», П. Кир и Дж. Соммер.
Библиография
[ редактировать ]- Г. Пеццеллаа, М. Мариниа, П. Де Маттеис б, Й. Кауфман в, А. Дапрад, К. Томатисд. «Аэротермодинамический анализ четырех многоразовых пусковых установок в рамках подготовительной программы ЕКА по будущим пусковым установкам». Aerotecnica Missili & Spazio, Журнал аэрокосмической науки, технологий и систем , Vol. 89, № 1. Январь 2010. С. 36–46.
- Гокель, Вильгельм; Кир, Питер; Яновский, Рольф; Рённеке, Аксель (октябрь 2004 г.). Многоразовые демонстрационные машины RLV - Результаты и перспективы летных испытаний Phoenix . 55-й Международный астронавтический конгресс Международной астронавтической федерации, Международной академии астронавтики и Международного института космического права. Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. дои : 10.2514/6.IAC-04-V.6.04 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Европейский космический челнок добился успеха 9 мая 2004 г. - подробности и фото
- Изображения испытаний планирования: Zarm.uni-bremen.de , Spacetec.zarm.uni-bremen.de
