Het idee van een raketruimtevliegtuig dat in een baan om de aarde kan opstijgen en als een vliegtuig naar de aarde kan terugkeren, verscheen enkele decennia geleden. In de loop van de tijd leidde de ontwikkeling ervan tot de zogenaamde. orbitale luchtvaartuigen, met inbegrip van luchtvaartuigen die praktische toepassing hebben gevonden. Tot een bepaalde tijd kon het werk op dit gebied echter niet het gewenste resultaat opleveren. De leidende landen van de wereld hebben verschillende projecten van ruimtevliegtuigen ontwikkeld, maar ze kwamen niet verder dan het testen van experimentele apparatuur.
Opgemerkt moet worden dat alle vroege ontwikkelingen van de USSR en de VS op het gebied van ruimtevliegtuigen, hoewel ze niet hebben geleid tot de opkomst en werking van fundamenteel nieuwe technologie, nog steeds niet nutteloos waren. Met hun hulp konden specialisten van een groot aantal wetenschappelijke en ontwerpinstellingen de nodige ervaring opdoen, een aantal studies en experimenten uitvoeren en verdere manieren bepalen om ruimtetechnologie te ontwikkelen. Op basis van nieuwe technologieën en ontwikkelingen werden al snel echte voorbeelden van ruimtevliegtuigen met de gewenste kenmerken gemaakt.
X-20 DynaSoar
Het eerste volwaardige ruimtevliegtuigproject dat de kans had om testvluchten te bereiken, is de Amerikaanse X-20 DynaSoar. Het werk aan dit programma begon in de herfst van 1957 - slechts een paar dagen na de lancering van de eerste kunstmatige aardsatelliet, gemaakt in de USSR. De militaire en politieke leiding, evenals de leiders van de Amerikaanse lucht- en ruimtevaartindustrie, kwamen tot de conclusie dat het nodig was om hun eigen ruimtesystemen te creëren, ook die geschikt zijn voor militair gebruik.
Het ruimtevliegtuig X-20 DynoSoar komt de atmosfeer binnen. NASA-tekening
Half december vond in NACA een conferentie plaats over de ontwikkeling van raket- en ruimtetechnologie. Het besprak drie hoofdtypen ruimtevaartuigen voor het vervoeren van mensen of vracht: een capsule die in een baan om de aarde wordt gelanceerd met behulp van een draagraket en terugkeert langs een ballistische baan; een orbiter van het type heflichaam, in staat om enkele manoeuvres uit te voeren; evenals een volwaardig orbitaal ruimtevliegtuig. Op basis van de resultaten van de besprekingen werd besloten om de concepten van een "ballistische" capsule en ruimtevliegtuig te ontwikkelen.
Aan het einde van het jaar lanceerde het US Air Force Research and Development Command een nieuw programma met de code DynaSoar (afkorting van Dynamic Soaring - "dynamische planning"), waarin het de bedoeling was om het ruimtevliegtuig te ontwikkelen. De vorming van vereisten voor het toekomstige ruimtevaartuig begon, evenals het verzamelen van aanvragen voor deelname aan het programma. De BBC ontving in totaal meer dan honderd voorstellen, maar slechts 10 bedrijven waren betrokken bij het programma, waarvan sommigen besloten samen te werken.
In het vroege voorjaar van 1958 maakte de luchtmacht kennis met een tiental voorbereidende projecten van het DynaSoar-systeem. De ontwikkelingsmaatschappijen hanteerden verschillende benaderingen en implementeerden verschillende concepten. Tegelijkertijd vertoonde een belangrijk deel van de projecten een zekere overeenkomst. Ze zorgden voor de bouw van een hypersonisch raketvliegtuig, dat zou worden verbonden met een booster-draagraket. De verschillen zaten in het ontwerp van het vliegtuig, de samenstelling van de boordsystemen en de architectuur van het draagraket. De luchtmacht beschouwde de projecten van de bedrijvengroepen Boeing-Vought en Bell-Martin als de beste opties. Zij waren het die werden ontwikkeld.
Scheiding van het draagraket en het ruimtevliegtuig. NASA-tekening
Parallel met het zoeken naar de winnaars van de wedstrijd, onderhandelde het leger met NACA: deze organisatie moest wetenschappelijke en praktische evenementen organiseren. De bijbehorende overeenkomst verscheen in de late herfst van 1958. Daarna werkten het R&D-bureau en bedrijven uit de luchtvaartindustrie samen onder leiding van de luchtmacht. Tegen die tijd werd besloten om het programma in verschillende fasen uit te voeren - van onderzoek tot constructie en testen van de gevechtsversie van het ruimtevliegtuig.
In 1959 voerden de twee groepen ondernemingen verschillende onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten uit. Gedurende deze periode heeft de klant de vereisten voor het ruimtevliegtuig verschillende keren gewijzigd. Begin november koos de luchtmacht de winnaar van de wedstrijd. De beste versie van het project werd voorgesteld door Boeing en Vought. Het is merkwaardig dat de laatste tegen die tijd zijn deelname aan het project sterk had verminderd - ze was slechts verantwoordelijk voor een paar eenheden van het toekomstige apparaat. Martin was ook betrokken bij het project, namelijk het ontwikkelen van het benodigde draagraket.
De ontwikkeling van het toekomstige prototype ruimtevliegtuig begon eind 1959. Deze fase van het werk werd aangeduid als Phase Alpha. Het uitwerken van het uiterlijk van het ruimtevliegtuig met de werkaanduiding X-20 leidde tot specifieke resultaten. Zo veranderde het ontwerp van het product voortdurend en schoof het steeds verder van de basisversie af. Parallel hieraan werd de ontwikkeling van een bouw- en testschema uitgevoerd. Vanaf een bepaalde tijd waren de klant en de ontwikkelaar van plan om twee dozijn testvluchten uit te voeren - en dit alleen in het kader van de eerste fasen.
Model van het X-20-apparaat. Boeing-foto's
Halverwege 1961 hadden de deelnemers aan het programma het uiteindelijke uiterlijk van het toekomstige raket- en ruimtecomplex bepaald. Naast het hypersonische ruimtevaartuig zelf was er een speciaal aangepast Titan IIIC-lanceervoertuig in opgenomen. In plaats van een podium met een payload werd voorgesteld om er een DynaSoar product op te installeren. De drietrapsraket zou ook kunnen worden uitgerust met een speciale vierde trap. Deze eenheid moest in het ruimtevliegtuig blijven en een oplossing bieden voor een aantal problemen.
Het X-20-project omvatte de bouw van een middelgroot ruimtevliegtuig met een karakteristiek uiterlijk. De laaggelegen deltavleugel werd als optimaal beschouwd, waarboven zich een romp bevond met een spitse neuskegel en een paar zijkielen. Het casco werd voorgesteld te worden gemaakt van hittebestendige staallegeringen en bedekt met speciale keramische panelen. Het principe van het koelen van de behuizing werd ook toegepast door middel van interne radiatoren met vloeistof. In de romp bevond zich een cockpit met één stoel, evenals een raketmotor met vloeibare stuwstof en andere noodzakelijke apparaten. De lengte van het voertuig was niet groter dan 11 m, de spanwijdte was minder dan 6,5 m. Het eigen gewicht was 5,16 ton.
Volgens de voorstellen van die tijd zouden geleide raketten in het X-20-vrachtruim kunnen worden geplaatst om doelen in een baan of op aarde aan te vallen. Daarnaast werd het gebruik van vrijevalbommen niet uitgesloten. Voor zover bekend is de ontwikkeling van gespecialiseerde space-to-space en space-to-ground raketten nog niet verder dan de voorbereidende onderzoeksfase.
Testpiloot in de cockpit van de grondsimulator. Boeing-foto's
In september 1961 presenteerde Boeing de klant een model op ware grootte van het ruimtevliegtuig. Zijn goedkeuring zou de weg openen voor het project om een volwaardig prototype te bouwen. De voorbereidingen voor het testen waren ook aan de gang: NASA en de luchtmacht begonnen piloten te rekruteren om deel te nemen aan toekomstige tests. Zes piloten werden geselecteerd voor een speciale groep. Ze moesten minimaal negen orbitale vluchten uitvoeren.
Deze plannen werden echter niet uitgevoerd. Reeds in oktober 1961 werd in verband met de opkomst van concurrerende ruimtevaartprogramma's een plan voorgesteld om de kosten van het X-20 DynaSoar-project te verlagen. Dit document voorzag in een vermindering van het aantal testvluchten en een vereenvoudiging van de vliegprogramma's. Hierdoor waren de kosten van de tests gepland om te worden verlaagd tot $ 920 miljoen en in 1967 te worden voltooid. Het is merkwaardig dat een van de parallelle ruimtevaartprogramma's in dezelfde periode zo hard werd bekritiseerd dat het gewoon werd gesloten.
Tegen deze achtergrond waren er echter geen redenen voor vreugde. Al in februari van volgend jaar werd het DynaSoar-programma overgeheveld naar de onderzoekscategorie, die werd veroorzaakt door problemen bij de ontwikkeling van een ruimtevliegtuig en een raket daarvoor. Bovendien waren er moeilijkheden bij het verkrijgen van financiering en het organiseren van werk. In oktober verscheen een nieuwe versie van het programmaschema, waarin wederom werd voorzien in een verlaging van de bestedingen.
DynaSoar-lay-out en zijn makers van Boeing. Boeing-foto's
In 1963 kreeg het DynaSoar-project te maken met een nieuwe concurrent in de vorm van het Gemini-ruimtevaartuig. Het Pentagon vergeleek de twee ontwikkelingen en probeerde vast te stellen welke vanuit militair oogpunt het meest interessant is. Dit werd gevolgd door geschillen op de militaire afdeling, tegen de achtergrond waarvan geruchten gingen over de beëindiging van de werkzaamheden aan de X-20. In het voorjaar kreeg Boeing echter een nieuw contract om het ontwikkelingswerk voort te zetten. Tegelijkertijd werden de besprekingen over toekomstige financiering en testen voortgezet.
Op 20 december 1963 beval minister van Defensie Robert McNamara de beëindiging van het DynaSoar-programma ten gunste van het ASSET-project, met een overeenkomstige herschikking van de financiering. Volgens rapporten werd er destijds 410 miljoen dollar uitgegeven aan het DynaSoar-programma. De eerste vlucht vergde vergelijkbare bedragen en nog enkele jaren werk. Het project kreeg echter niet de nodige tijd en geld toegewezen.
Spiraal
Terwijl de Amerikaanse wetenschap probeerde een ruimtevliegtuig te maken, zetten Sovjet-specialisten de ontwikkeling van capsuleschepen met ballistische afdaling voort en waren hierin zeer succesvol. Slechts een paar jaar later werd in ons land echter begonnen met de bouw van een orbitaalvliegtuig. Het binnenlandse project van het ruimtevaartsysteem kreeg de naam "Spiral".
Model van het Spiral-lucht- en ruimtevaartsysteem in startconfiguratie. Foto Epizodsspace.airbase.ru
Het is bekend dat een van de redenen voor het verschijnen van het thema "Spiraal" informatie was over de Amerikaanse plannen om ruimtevliegtuigen te maken, namelijk het DynaSoar-project. Tegelijkertijd kan worden opgemerkt dat de verdere ontwikkeling van de ruimtevaart op verschillende manieren kan worden uitgevoerd, onder meer door het creëren van ruimtevliegtuigen. Dus "Spiral", hoewel het is gemaakt met het oog op buitenlandse voorbeelden, kan worden beschouwd als een volledig eigen project op basis van originele ideeën.
Het voltooide concept van het systeem, dat de ideeën van een raketvliegtuig en een ruimtevaartuig combineert, werd in 1964 voorgesteld door het 30e Central Research Institute of the Air Force. Dit voorstel interesseerde de leiders van de luchtvaartindustrie en in 1965 verscheen een overeenkomstige bestelling. In overeenstemming daarmee heeft de A. I. Mikoyan zou een project ontwikkelen voor een veelbelovend ruimtevaartsysteem met de code "Spiral". Het werk aan dit onderwerp begon in 1966, onder leiding van de ontwerper G. E. Lozino-Lozinsky.
Het 30e Central Research Institute voltooide een aanzienlijk deel van het werk, wat de taak van het Mikoyan Design Bureau aanzienlijk vereenvoudigde. De specialisten van het Instituut hebben de architectuur van het toekomstige complex gevormd en de kenmerken en mogelijkheden ervan bepaald. Hierdoor hoefden vliegtuigontwerpers alleen nog ontwikkelingswerk uit te voeren. Deze aanpak gaf bepaalde voordelen. Dus, volgens de plannen van het midden van de jaren zestig, zou de eerste vlucht van de "Spiraal" al in het begin van het volgende decennium kunnen plaatsvinden.
Spiraal vluchtprofiel. Figuur Epizodsspace.airbase.ru
Het Spiral-systeem was gebaseerd op een speciaal 50-50 boostervliegtuig met een karakteristiek uiterlijk. Het zou een geveegde vleugel en een set straalmotoren met hoge stuwkracht hebben. Op het bovenste deel van de machine was een platform voorzien voor de installatie van een orbitaal ruimtevliegtuig met een bovenste trap. Volgens het basisconcept moest de booster stijgen tot een hoogte van 30 km en een snelheid ontwikkelen van ongeveer M = 6. De totale lengte van een dergelijke machine bereikte 38 m met een spanwijdte van 16,5 m. Het startgewicht van het gehele ruimtevaartsysteem is 52 ton.
Het laadvermogen van de "50-50"-versneller was de zogenaamde. orbitale vliegtuigen met een raketbooster. Er werd voorgesteld om het ruimtevliegtuig volgens het schema te bouwen met een ondersteunende romp, waarbij het onderste deel van de machine het vleugelvlak was. De romp zelf had een driehoekige vorm met een variabele doorsnede. Aan de zijkanten van de auto waren een paar vliegtuigen ingestort aan de zijkanten. Op de romp was een kiel aangebracht. Het zweefvliegtuig werd voorgesteld te worden gemaakt van hittebestendig staal; de bekleding kreeg een speciale keramische coating. Volgens berekeningen moest de neus van de romp in bepaalde stadia van de vlucht opwarmen tot 1600 ° C, wat passende bescherming vereiste.
Orbitale vliegtuigen "50" werd voorgesteld om te worden uitgerust met onderhouds- en stuurmotoren. Met een massa van 8 ton zou het een laadvermogen van minstens 500 kg kunnen dragen. De mogelijkheid van het creëren van een orbitale interceptor en verkenning werd overwogen. Daarnaast was er een ruimtevliegtuigbommenwerperproject dat 2 ton vracht kon vervoeren. Dankzij het boostervliegtuig en het raketboosterblok kon het Spirali-vliegtuig opstijgen in banen met een hoogte van minimaal 150 km.
Orbitaal vlak "50". Figuur Buran.ru
Tegen het einde van het decennium voltooide het Mikoyan Design Bureau het grootste deel van het theoretische werk en bereidde het de apparatuur voor op de eerste praktische tests. In juli 1969 werd het experimentele apparaat BOR-1 ("Unmanned orbital rocket plane, the first") met een vereenvoudigd ontwerp gelanceerd. Een textoliet zweefvliegtuig op schaal 1:3 werd met behulp van een aangepaste R-12-raket naar een suborbitaal traject gebracht. Het product brandde uit in de atmosfeer, maar er konden enkele gegevens worden verzameld. In december van hetzelfde jaar werd het BOR-2-apparaat met een ander ontwerp en configuratie gelanceerd. Tijdens de vlucht faalden de besturingssystemen en het prototype brandde uit.
Van juli 1970 tot februari 1972 werden nog drie lanceringen van BOR-2-prototypes uitgevoerd. Twee eindigden in succes, één in mislukking. In 1973 en 1974 werden twee tests met verbeterde BOR-3-producten uitgevoerd. In beide gevallen gebeurden ongevallen om verschillende redenen. Ondanks een aantal ongevallen en tekortkomingen hebben tests van de BOR-familieproducten veel informatie opgeleverd.
Al na de lancering van het BOR-project werd opdracht gegeven om het werk aan het thema "Spiraal" te beëindigen. De leiding van het land besloot de industriële krachten in andere richtingen te sturen. Reeds in 1974 werd het programma echter hervat en al snel werden nieuwe resultaten verkregen. De nieuwste prestatie bij de creatie van het ruimtevaartsysteem "Spiral" kan worden beschouwd als een analoog vliegtuig "105.11", evenals orbiters BOR-4 en BOR-5.
Een van de prototypes van BOR-3. Foto Buran.ru
"105.11" / MiG-105 was een geschatte kopie van het "Spiral" orbitale vliegtuig, maar kon alleen in de atmosfeer en met subsonische snelheid vliegen. Deze machine was bedoeld voor het oefenen van de afdaling en horizontale landing van ruimtevliegtuigen. Op 11 oktober 1976 vond de eerste vlucht "105.11" plaats. De auto werd op een bepaalde hoogte en koers gebracht met behulp van een Tu-95 vliegdekschip. Verder werd de mock-up gedropt en, na te zijn afgedaald, landde. Er vonden zeven vluchten plaats, waarna de tests werden stopgezet vanwege het uitvallen van het prototype.
Halverwege de jaren zeventig verscheen een technische taak voor het creëren van een veelbelovend herbruikbaar ruimtesysteem - het toekomstige Energia-Buran-complex. Jarenlang maakten aanhangers van Spiral en Buran ruzie met elkaar en probeerden ze hun kant te verdedigen, maar al snel werd de kwestie op het hoogste niveau opgelost. Besloten werd het Spiral-thema in te perken ten gunste van de minder gedurfde maar veelbelovende Buran. Tegelijkertijd waren een aantal ontwikkelingen van het Mikoyan Design Bureau en aanverwante ondernemingen gepland om in een nieuw project te worden gebruikt.
In het begin van de jaren tachtig vonden er in het belang van het Buran-project verschillende lanceringen van BOR-orbiters met nummers van "4" tot "6" plaats. Hun taak was om de thermische bescherming voor het toekomstige ruimtevliegtuig te testen en andere problemen op te lossen. Al deze experimenten hebben bijgedragen aan het verdere werk aan de "Buran". Belangrijk is dat verschillende prototypes die in de twee programma's voor ruimtevaartsystemen zijn gebruikt, bewaard zijn gebleven en nu in musea staan.
Successen en mislukkingen
Sinds het einde van de jaren vijftig hebben de twee toonaangevende landen van de wereld, bij het ontwikkelen van hun ruimteprogramma's, verschillende gedurfde projecten van ruimtevliegtuigen ontwikkeld. Om verschillende redenen zijn deze projecten echter niet te ver gekomen. In het beste geval ging het alleen om het testen van analoge apparaten.
Ervaren MiG-105 in het Air Force Museum. Foto Wikimedia Commons
Het X-20 DynaSoar-project werd gesloten vanwege tal van technische, organisatorische en andere problemen, die voortkwamen uit de extreme complexiteit van de technische taak. Ontwerpers en wetenschappers wisten een aantal belangrijke vraagstukken op te lossen, maar deze oplossingen werden niet in de praktijk getest met een volwaardig experimenteel ruimtevliegtuig. Veel ideeën en technologieën die voor het eerste Amerikaanse ruimtevliegtuig waren gemaakt, werden later echter in nieuwe projecten gebruikt. Het belangrijkste resultaat van dit alles was het Space Transportation System-complex en het belangrijkste element - het herbruikbare ruimtevaartuig Space Shuttle.
De geschiedenis van het Sovjet-project "Spiral" en de voltooiing ervan waren anders. Het leek een soort reactie op buitenlandse ontwikkeling, maar ontwikkelde zich tegelijkertijd anders. Bovendien bleek het succesvoller: de A. I. Mikoyan voerde de nodige tests uit, ook met suborbitale vluchten. De belangrijkste reden voor de afwijzing van de "Spiraal" was de opkomst van alternatieve voorstellen en projecten. Tegelijkertijd vonden de ontwikkelingen onder het programma direct een plaats in kansrijke projecten, evenals enkele experimentele producten. In feite is het ene project onmiddellijk "samengevoegd" in het andere en zorgde voor de ontwikkeling ervan.
Het is bekend dat gedurfde projecten die een nieuwe weg inslaan niet altijd het gewenste resultaat opleveren. Niettemin verzamelen specialisten met hun hulp de nodige gegevens en doen waardevolle ervaring op, die vervolgens kan worden gebruikt bij het maken van nieuwe projecten. Dit is wat het belangrijkste resultaat wordt van programma's die op het eerste gezicht niet erg succesvol zijn. In het geval van DynaSoar en Spiral ziet de situatie er echter ingewikkelder uit. Slechts één versie van het ruimtevliegtuig, gemaakt met behulp van hun ervaring, bereikte de volledige werking en zelfs die is al met pensioen gegaan.
