Het concept van een ruimtevaartsysteem met een ronddraaiend ruimtevliegtuig heeft een aantal positieve eigenschappen en trekt daarom de aandacht. Gedurende tientallen jaren zijn er verschillende projecten van dergelijke systemen ontwikkeld, maar hun werkelijke vooruitzichten blijven in twijfel. Tot op heden zijn slechts enkele van dergelijke projecten in gebruik genomen en de toekomst van de hele richting blijft in het geding.
De successen van het verleden
Het concept van een in een baan om de aarde draaiend ruimtevliegtuig voorziet in de creatie van een vliegtuig dat in staat is om zelfstandig of met behulp van een lanceervoertuig in een baan om de aarde te stijgen en vervolgens via een aerodynamische vlucht met een horizontale landing naar de aarde terug te keren. Deze manier van vliegen biedt bepaalde voordelen en is daarom interessant voor de raket- en ruimtevaartindustrie.
Vooraanstaande mogendheden begonnen al in de jaren vijftig van de vorige eeuw actief aan dit onderwerp te werken. Vervolgens werd een grote verscheidenheid aan ruimtevaartsystemen (AKS) ontwikkeld met verschillende ruimtevliegtuigen. Sommige van deze projecten gingen zelfs zo ver als grootschalige experimenten met experimentele technieken.
Tegelijkertijd is de richting nog steeds niet erg succesvol en ontwikkeld. Het aantal geteste monsters is veel minder dan het totale aantal voorgestelde projecten, en slechts één complex is echt operationeel geworden.
Het meest succesvolle vliegtuig in een baan om de aarde is de Amerikaanse Space Shuttle. Van 1981-2011. Dergelijke apparaten maakten 135 vluchten (2 ongevallen), waarbij honderden tonnen vracht en tientallen astronauten in een baan om de aarde werden gebracht en naar de aarde werden teruggebracht. Dit programma loste echter niet het probleem op van het verlagen van de kosten van terugtrekking en terugwinning van de lading, en bleek ook te ingewikkeld te zijn. Bovendien hadden ruimtevliegtuigen aan het begin van het tiende jaar hun middelen uitgeput en bleek de bouw van nieuwe niet opportuun.
In ons land stopten de werkzaamheden aan ruimtevliegtuigen in de testfase. Zo werd in de jaren zeventig en tachtig een uitgebreid programma van bank- en vliegtesten van de apparaten uit de BOR-serie uitgevoerd, incl. met toegang tot de baan. In 1988 maakte het ruimtevaartuig "Buran" zijn enige ruimtevlucht. Verdere binnenlandse projecten kwamen niet verder dan de vroegste stadia.
Veelbelovende ontwikkelingen
In de vroege jaren 2000 testten The Spaceship Company en Virgin Galactic een experimenteel ruimtevliegtuig SpaceShipOne. Later werd op basis van dit product een nieuw ruimtevaartuig SpaceShipTwo ontwikkeld, dat in staat is om kleine lasten naar de ondergrens van de ruimte te tillen. Vanwege dergelijke beperkingen wordt het ruimtevliegtuig alleen beschouwd als een transportmiddel voor ruimtetoeristen of als een platform voor enig onderzoek.
In 2018-19. ervaren SpaceShipTwo in twee vluchten opgestegen tot een hoogte van meer dan 80 km. Nieuwe vluchten zijn gepland na de voltooiing van de modernisering en voorbereiding van het bestaande schip voor commerciële exploitatie. Ook in aanbouw zijn twee nieuwe "serieel uiterlijk" ruimtevliegtuigen. Hoe snel SpaceShipTwo commercieel zal worden gebruikt, is onduidelijk. Het project heeft herhaaldelijk te maken gehad met het probleem van uitstel en deze trend kan zich in de toekomst voortzetten.
Meer succesvol en veelbelovend is het Dream Chaser-project van Sierra Nevada Corp. Hij stelt de bouw voor van een AKS met een draagraket en een ruimtevliegtuig dat kan opstijgen naar lage banen om de aarde. Dream Chaser wordt voornamelijk ontwikkeld om met het internationale ruimtestation te werken; hij zal mensen en vracht in een baan om de aarde moeten brengen en naar de aarde moeten terugkeren. Het geschatte laadvermogen zal 5 ton bereiken, de vliegtijd zal niet meer dan een paar uur zijn.
Tot op heden zijn grond- en vliegtests uitgevoerd met twee experimentele ruimtevliegtuigen. De eerste vlucht is gepland voor 2022 met het standaard Vulcan Centaur draagraket. Daarna vindt een testlancering naar het ISS plaats. Tegen het einde van het decennium is het de bedoeling om deze AKS volwaardig te gaan exploiteren met reguliere vluchten met een of andere lading aan boord. Hoe realistisch dergelijke plannen zijn, is onduidelijk. Volgens NASA staat Sierra Nevada voor verschillende uitdagingen die het op zijn minst moeilijk maken om je voor te bereiden op vluchten.
Orbitale tests
Sinds het begin van de jaren 2000 is een veelbelovend ruimtevliegtuig ontwikkeld door de Amerikaanse luchtmacht, DARPA, NASA en Boeing. Vliegtests van een product genaamd X-37A begonnen in 2006. Toen werd een verbeterd X-37B-apparaat gemaakt, geschikt om in een baan om de aarde te lanceren. Het project is tot stand gekomen in opdracht van de luchtmacht en had waarschijnlijk een uitsluitend militair doel. Tegelijkertijd zijn de exacte gegevens van dit soort nog niet bekendgemaakt.
De eerste orbitale vlucht van de ervaren X-37B begon in april 2010 en duurde 224 dagen - tot december. Daarna vonden er nog vier vluchten plaats en de laatste duurde meer dan 779 dagen. Sinds mei vorig jaar draait een van de twee prototypes in een baan om de aarde; de datum van terugkeer en instappen is niet bekend. Misschien zullen ze deze keer opnieuw het record voor de duur van de vlucht vestigen.
Volgens verschillende schattingen en schattingen wordt de X-37B al door de Amerikaanse luchtmacht gebruikt voor echte missies. Het apparaat voert verschillende manoeuvres uit en verandert van baan. Er is gemeld dat het de lading heeft gedumpt. Zo kan het proces van het ontwikkelen van technische vliegcapaciteiten gepaard gaan met echt werk ten gunste van het leger.
In september 2020 lanceerden Chinese specialisten het Changzheng-2F-draagraket met een veelbelovend herbruikbaar ruimtevaartuig. De laatste ging in een lage baan om de aarde en begon waarschijnlijk de toegewezen taken uit te voeren. Er zijn geen details over het Chinese AKC-project bekendgemaakt. Zelfs de klasse van het resulterende apparaat blijft onbekend.
Volgens buitenlandse bronnen is het eerste herbruikbare schip in China qua architectuur en uiterlijk vergelijkbaar met de Amerikaanse X-37B en zou het vergelijkbare capaciteiten moeten hebben. Dit product is naar verluidt gemaakt in de vorm van een vliegtuig met een deltavleugel van een kleine overspanning en heeft een massa van niet meer dan 8 ton. Het scala aan op te lossen taken en het toepassingsgebied zijn onbekend. China heeft de details van zijn project nog steeds niet bekendgemaakt.
Richting problemen
Ondanks alle inspanningen heeft de richting van de AKS met een ronddraaiend vliegtuig tot nu toe slechts beperkt succes gehad. In de nabije toekomst kan de situatie veranderen, maar de timing en resultaten van de huidige processen staan nog ter discussie. Een aantal kenmerkende factoren en moeilijkheden waarmee de raket- en ruimtevaartindustrie te maken heeft, hebben tot deze stand van zaken geleid.
Het grootste probleem met ruimtevliegtuigen is de complexiteit van hun creatie. Ontwerpers moeten de specifieke kenmerken van orbitale technologie en aerodynamische vlucht combineren, rekening houdend met de karakteristieke belastingen op de constructie. Dit vereist vaak de ontwikkeling van nieuwe technologieën en componenten. De kosten van het werk stijgen dienovereenkomstig.
De voorgestelde projecten van ruimtevliegtuigen kunnen nog niet concurreren met raket- en ruimtesystemen van andere klassen. Bestaande schepen en draagraketten kunnen verschillende ladingen naar verschillende banen brengen - de klant kan het optimale systeem kiezen. Ruimtevliegtuigen van de voorgestelde typen kunnen een dergelijke gebruiksflexibiliteit nog niet bieden. Om dit te doen, is het noodzakelijk om de ontwikkeling van lopende projecten te voltooien en nieuwe monsters met verschillende kenmerken te maken.
Ten slotte worden de vooruitzichten van de richting negatief beïnvloed door de algemene conjunctuur van de raket- en ruimtevaartindustrie. De beste successen blijken uit de Amerikaanse en Chinese projecten die in opdracht van de krijgsmacht en met hun directe steun zijn opgezet. Commerciële ontwikkelaars met proactieve projecten en zelfs grote organisaties zoals NASA zijn nog niet in staat om zelfstandig snelle en hoogwaardige creatie van systemen met de gewenste mogelijkheden te verzorgen.
Vanwege objectieve beperkingen en verschillende moeilijkheden kan de ontwikkeling van ruimtevaartsystemen met ruimtevliegtuigen tot nu toe slechts bogen op beperkte resultaten. De meeste van dit soort projecten zijn de geschiedenis ingegaan zonder echte resultaten, en het grootste deel van de huidige ontwikkelingen is nog niet uit de testfase gekomen. De belangstelling voor dit onderwerp blijft echter bestaan en stimuleert de voortzetting van het werk. Aangenomen mag worden dat in de toekomst de situatie geleidelijk zal veranderen en nieuwe modellen orbitale vliegtuigen in gebruik zullen worden genomen. Analogen van de oude Space Shuttle met dezelfde afmetingen en laadvermogen zullen echter hoogstwaarschijnlijk de komende jaren niet verschijnen.
