Op 21 juli 2011 maakte het Amerikaanse ruimtevaartuig Atlantis zijn laatste landing, waarmee een einde kwam aan het lange en spannende Space Transportation System-programma. Om een aantal technische en economische redenen werd besloten de exploitatie van het Space Shuttle-systeem stop te zetten. Toch werd het idee van een herbruikbaar ruimtevaartuig niet losgelaten. Momenteel worden er verschillende gelijkaardige projecten tegelijk ontwikkeld, en sommige hebben hun potentieel al laten zien.
Het herbruikbare ruimtevaartuigproject van de Space Shuttle streefde verschillende hoofddoelen na. Een van de belangrijkste was het verminderen van de kosten van de vlucht en de voorbereiding erop. De mogelijkheid van meervoudig gebruik van hetzelfde schip gaf in theorie bepaalde voordelen. Bovendien maakte het karakteristieke technische uiterlijk van het gehele complex het mogelijk om de toegestane afmetingen en het gewicht van de nuttige lading aanzienlijk te vergroten. Een uniek kenmerk van de STS was de mogelijkheid om ruimtevaartuigen terug te brengen naar de aarde in het vrachtruim.
De laatste lancering van het Altantis-ruimtevaartuig, 8 juli 2011 Foto door NASA
Tijdens de operatie bleek echter dat niet alle taken waren voltooid. Dus in de praktijk bleek het voorbereiden van het schip voor de vlucht te lang en te duur - volgens deze parameters paste het project niet in de oorspronkelijke vereisten. In een aantal gevallen zou het herbruikbare ruimtevaartuig in principe de "conventionele" draagraketten niet kunnen vervangen. Ten slotte leidde de geleidelijke morele en fysieke veroudering van apparatuur tot de grootste risico's voor de bemanningen.
Als gevolg hiervan werd besloten de werking van het Space Transportation System te beëindigen. De laatste 135e vlucht vond plaats in de zomer van 2011. Vier bestaande schepen werden afgeschreven en als overbodig overgebracht naar musea. Het meest bekende gevolg van dergelijke beslissingen was het feit dat het Amerikaanse ruimteprogramma jarenlang zonder eigen bemande ruimtevaartuigen zat. Tot nu toe moeten astronauten in een baan om de aarde komen met behulp van Russische technologie.
Bovendien zat de hele planeet voor onbepaalde tijd zonder herbruikbare systemen. Er worden echter al bepaalde maatregelen genomen. Tot op heden hebben Amerikaanse ondernemingen verschillende projecten van een of andere soort herbruikbare ruimtevaartuigen ontwikkeld. Alle nieuwe monsters zijn al genomen om te testen. Binnen afzienbare tijd kunnen zij ook volwaardig operationeel worden.
Boeing X-37
Het belangrijkste onderdeel van het STS-complex was een orbitaal vliegtuig. Dit concept wordt momenteel gebruikt in het X-37-project van Boeing. Eind jaren negentig begonnen Boeing en NASA het onderwerp te bestuderen van herbruikbare ruimtevaartuigen die in een baan om de aarde kunnen zijn en in de atmosfeer kunnen vliegen. Aan het begin van het laatste decennium leidde dit werk tot de start van het X-37-project. In 2006 bereikte een prototype van een nieuw type vliegproeven met een val van een draagvliegtuig.
Boeing X-37B vliegtuigen in een draagraket kuip. Foto door de Amerikaanse luchtmacht
Het programma interesseerde de Amerikaanse luchtmacht en wordt sinds 2006 in hun belang uitgevoerd, zij het met enige hulp van NASA. Volgens officiële gegevens wil de luchtmacht een veelbelovend orbitaal vliegtuig krijgen dat verschillende ladingen de ruimte in kan lanceren of verschillende experimenten kan uitvoeren. Volgens verschillende schattingen kan het huidige X-37B-project ook worden gebruikt in andere missies, waaronder die met betrekking tot verkenning of volwaardig gevechtswerk.
De eerste ruimtevlucht van het ruimtevaartuig X-37B vond plaats in 2010. Eind april lanceerde het Atlas V-lanceervoertuig het voertuig in een vooraf bepaalde baan, waar het 224 dagen bleef. De landing "als een vliegtuig" vond begin december van hetzelfde jaar plaats. In maart van het volgende jaar begon de tweede vlucht, die duurde tot juni 2012. In december vond de volgende lancering plaats en de derde landing werd pas in oktober 2014 uitgevoerd. Van mei 2015 tot mei 2017 voerde de ervaren X-37B zijn vierde vlucht uit. Op 7 september vorig jaar begon een nieuwe testvlucht. Wanneer het zal worden voltooid, is niet gespecificeerd.
Volgens de weinige officiële gegevens is het doel van de vluchten om het werk van nieuwe technologie in een baan om de aarde te bestuderen en om verschillende experimenten uit te voeren. Zelfs als de ervaren X-37B's militaire taken oplossen, geven de klant en de aannemer dergelijke informatie niet vrij.
In zijn huidige vorm is het Boeing X-37B-product een raketvliegtuig met een karakteristiek uiterlijk. Het onderscheidt zich door een grote romp en mid-area vliegtuigen. Er wordt een raketmotor gebruikt; besturing wordt automatisch of door commando's vanaf de grond uitgevoerd. Volgens bekende gegevens is in de romp een laadruimte voorzien met een lengte van meer dan 2 m en een diameter van meer dan 1 m, die een laadvermogen van 900 kg kan bevatten.
Op dit moment is de ervaren X-37B in een baan om de aarde en lost de toegewezen taken op. Wanneer hij zal terugkeren naar de aarde is onbekend. Ook over de verdere voortgang van de pilot is niets bekend gemaakt. Blijkbaar zullen nieuwe berichten over de meest interessante ontwikkeling niet eerder verschijnen dan de volgende landing van het prototype.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Een andere versie van het orbitale vlak is het Dream Chaser-ruimtevaartuig van SpaceDev. Dit project is sinds 2004 ontwikkeld om deel te nemen aan het NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) -programma, maar kon de eerste selectiefase niet doorstaan. Het ontwikkelingsbedrijf stemde er echter al snel mee in om samen te werken met United Launch Alliance, die klaar was om zijn lanceervoertuig Atlas V aan te bieden. In 2008 werd SpaceDev onderdeel van de Sierra Nevada Corporation en kort daarna ontving het aanvullende financiering om zijn vliegtuig te maken. Later was er een overeenkomst met Lockheed Martin over de gezamenlijke bouw van experimentele apparatuur.
Ervaren baanvliegtuig Dream Chaser. Foto door NASA
In oktober 2013 werd het vliegende prototype van de Dream Chaser uit een draaghelikopter gedropt, waarna het overging op een zweefvlucht en een horizontale landing uitvoerde. Ondanks de storing tijdens de landing, bevestigde het prototype de ontwerpkenmerken. In de toekomst werden nog enkele andere tests uitgevoerd op de tribunes. Op basis van hun resultaten werd het project afgerond en in 2016 werd gestart met de bouw van een prototype voor ruimtevluchten. Halverwege vorig jaar ondertekenden NASA, Sierra Nevada en ULA een overeenkomst om in 2020-21 twee orbitale vluchten uit te voeren.
Nog niet zo lang geleden kregen de ontwikkelaars van het Dream Chaser-apparaat toestemming om eind 2020 te lanceren. In tegenstelling tot een aantal andere moderne ontwikkelingen, zal de eerste ruimtemissie van dit schip met een echte lading worden uitgevoerd. Het ruimtevaartuig zal bepaalde lading moeten afleveren aan het internationale ruimtestation.
In zijn huidige vorm is het herbruikbare ruimtevaartuig Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser een vliegtuig met een karakteristiek uiterlijk, dat uiterlijk doet denken aan enkele Amerikaanse en buitenlandse ontwikkelingen. Het voertuig heeft een totale lengte van 9 m en is uitgerust met een deltavleugel met een overspanning van 7 m. Voor compatibiliteit met bestaande draagraketten zal in de toekomst een opvouwbare vleugel worden ontwikkeld. Het startgewicht wordt bepaald op 11,34 ton. Dream Chaser zal 5,5 ton vracht kunnen afleveren aan het ISS en tot 2 ton terugbrengen naar de aarde. Afdaling van de baan "als een vliegtuig" wordt geassocieerd met lagere overbelastingen, die naar verwachting nuttig zal zijn voor de levering van sommige apparatuur en monsters in afzonderlijke experimenten.
Spacex draak
Om een aantal redenen is het idee van een in een baan om de aarde draaiend vliegtuig momenteel niet erg populair bij ontwikkelaars van nieuwe ruimtetechnologie. Handiger en winstgevender wordt nu beschouwd als een herbruikbaar ruimtevaartuig met het "traditionele" uiterlijk, dat met een draagraket in een baan om de aarde wordt gelanceerd en zonder vleugels naar de aarde terugkeert. De meest succesvolle ontwikkeling van dit soort is Dragon van SpaceX.
Het SpaceX Dragon-vrachtschip (CRS-1-missie) in de buurt van het ISS. Foto door NASA
Het werk aan het Dragon-project begon in 2006 en werd uitgevoerd in het kader van het COTS-programma. Het doel van het project was om een ruimtevaartuig te creëren met de mogelijkheid van meerdere lanceringen en terugkeer. De eerste versie van het project omvatte de creatie van een transportschip en in de toekomst was het de bedoeling om op basis daarvan een bemande aanpassing te ontwikkelen. Tot op heden heeft Dragon in de "truck"-versie duidelijke resultaten laten zien, terwijl het verwachte succes van de bemande versie van het schip voortdurend verschuift in termen van tijd.
Eind 2010 vond de eerste demonstratie tewaterlating van het transportschip Dragon plaats. Na alle benodigde aanpassingen gaf NASA opdracht tot een volwaardige lancering van een dergelijk apparaat om vracht naar het internationale ruimtestation te brengen. Op 25 mei 2012 is de Dragon met succes aangemeerd aan het ISS. In de toekomst werden verschillende nieuwe lanceringen uitgevoerd met de levering van goederen in een baan om de aarde. De lancering op 3 juni 2017 werd de belangrijkste fase van het programma. Voor het eerst in de geschiedenis van het programma werd het gerepareerde schip opnieuw te water gelaten. In december ging een ander ruimtevaartuig de ruimte in, dat al naar het ISS vloog. Alle tests in aanmerking genomen, hebben Dragon-producten tot nu toe 15 vluchten gemaakt.
In 2014 kondigde SpaceX het veelbelovende Dragon V2 bemande ruimtevaartuig aan. Er werd beweerd dat dit apparaat, dat een ontwikkeling is van de bestaande vrachtwagen, tot zeven astronauten in een baan om de aarde kan brengen of naar huis kan brengen. Er werd ook gemeld dat het nieuwe schip in de toekomst zou kunnen worden gebruikt om rond de maan te vliegen, ook met toeristen aan boord.
Zoals vaak gebeurt met SpaceX-projecten, is de tijdlijn van het Dragon V2-project verschillende keren verschoven. Dus, vanwege vertragingen met de vermeende Falcon Heavy-carrier, is de datum van de eerste tests verschoven naar 2018 en de eerste bemande vlucht "kroop geleidelijk weg" naar 2019. Eindelijk, een paar weken geleden, kondigde het ontwikkelingsbedrijf zijn voornemen aan om af te zien van de certificering van de nieuwe "Dragon" voor bemande vluchten. In de toekomst zouden dergelijke taken moeten worden opgelost met behulp van het herbruikbare BFR-systeem, dat nog niet is gemaakt.
Het Dragon-transportruimtevaartuig heeft een totale lengte van 7,2 m met een diameter van 3,66 m. Het droge gewicht is 4,2 ton en kan een lading van 3,3 ton naar het ISS brengen en tot 2,5 ton vracht terugbrengen. Voor bepaalde ladingen wordt voorgesteld een afgesloten compartiment te gebruiken met een inhoud van 11 kubieke meter en een drukloze inhoud van 14 kubieke meter. Het niet-verzegelde compartiment valt tijdens de afdaling naar beneden en verbrandt in de atmosfeer, terwijl het tweede vrachtvolume terugkeert naar de aarde en een parachutelanding maakt. Om de baan te corrigeren, is het ruimtevaartuig uitgerust met 18 Draco-type motoren. De efficiëntie van de systemen wordt verzekerd door een paar zonnepanelen.
Bij de ontwikkeling van de bemande versie van de "Dragon" werden bepaalde eenheden van het basistransportschip gebruikt. Tegelijkertijd moest het verzegelde compartiment aanzienlijk worden herwerkt om nieuwe problemen op te lossen. Enkele andere elementen van het schip zijn ook veranderd.
Lockheed Martin Orion
In 2006 kwamen NASA en Lockheed Martin overeen om een veelbelovend herbruikbaar ruimtevaartuig te bouwen. Het project is vernoemd naar een van de helderste sterrenbeelden - Orion. Aan het begin van het decennium, na de voltooiing van een deel van het werk, stelde de leiding van de Verenigde Staten voor om dit project te staken, maar na lange geschillen werd het gered. Het werk werd voortgezet en heeft tot op heden geleid tot bepaalde resultaten.
Het perspectiefschip Orion zoals gezien door de kunstenaar. NASA-tekening
In overeenstemming met het oorspronkelijke concept zou het Orion-schip in verschillende missies worden gebruikt. Met zijn hulp moest het goederen en mensen naar het internationale ruimtestation brengen. Met de juiste uitrusting zou hij naar de maan kunnen gaan. Ook werd de mogelijkheid van een vlucht naar een van de asteroïden of zelfs naar Mars uitgewerkt. Niettemin werd de oplossing van dergelijke problemen toegeschreven aan de verre toekomst.
Volgens de plannen van het afgelopen decennium zou de eerste testlancering van de Orion in 2013 plaatsvinden. Voor 2014 waren ze van plan om te beginnen met astronauten aan boord. De vlucht naar de maan kon tot het einde van het decennium worden uitgevoerd. Daarna is het schema aangepast. De eerste onbemande vlucht werd uitgesteld tot 2014 en de bemande lancering tot 2017. Maanmissies werden uitgesteld tot de jaren twintig. Inmiddels zijn bemande vluchten uitgesteld tot het volgende decennium.
Op 5 december 2014 vond de eerste testlancering van Orion plaats. Het ruimtevaartuig met de payload-simulator werd in een baan om de aarde gebracht door het Delta IV-draagraket. Een paar uur na de lancering keerde hij terug naar de aarde en stortte zich neer in een bepaald gebied. Er zijn nog geen nieuwe lanceringen uitgevoerd. De specialisten van Lockheed Martin en NASA hebben echter niet stil gezeten. De afgelopen jaren zijn er een aantal prototypes gebouwd om bepaalde tests in terrestrische omstandigheden uit te voeren.
Nog maar een paar weken geleden begon de bouw van de eerste Orion voor bemande vluchten. De lancering ervan staat gepland voor volgend jaar. De taak om het ruimtevaartuig in een baan om de aarde te lanceren zal worden toevertrouwd aan het veelbelovende Space Launch System-lanceervoertuig. De voltooiing van de lopende werkzaamheden zal de echte vooruitzichten voor het hele project laten zien.
Het project Orion voorziet in de bouw van een schip met een lengte van ongeveer 5 m en een diameter van ongeveer 3,3 m. Kenmerkend voor dit apparaat is een groot inwendig volume. Ondanks de installatie van de benodigde apparatuur en instrumenten, blijft er iets minder dan 9 kubieke meter vrije ruimte over in het afgesloten compartiment, geschikt voor de installatie van bepaalde apparaten, waaronder bemanningsstoelen. Het schip kan maximaal zes astronauten of een specifieke lading aan boord nemen. De totale massa van het schip wordt bepaald op 25,85 ton.
Suborbitale systemen
Momenteel worden verschillende interessante programma's geïmplementeerd die niet voorzien in de lancering van een nuttige lading in de baan van de aarde. Toekomstige modellen van apparatuur van een aantal Amerikaanse bedrijven zullen alleen suborbitale vluchten kunnen uitvoeren. Deze techniek wordt verondersteld te worden gebruikt voor enig onderzoek of bij de ontwikkeling van ruimtetoerisme. Dergelijke nieuwe projecten worden niet beschouwd in het kader van de ontwikkeling van een volwaardig ruimteprogramma, maar zijn niettemin van zeker belang.
Suborbital voertuig SpaceShipTwo onder de vleugel van het White Knight Two-draagvliegtuig. Foto Virgin Galactic / virgingalactic.com
De projecten SpaceShipOne en SpaceShipTwo van Scale Composites en Virgin Galactic stellen de bouw voor van een complex bestaande uit een draagvliegtuig en een orbitaal vliegtuig. Sinds 2003 hebben de twee soorten apparatuur een aanzienlijk aantal testvluchten uitgevoerd, waarbij verschillende ontwerpkenmerken en werkmethoden zijn getest. De verwachting is dat een ruimteschip van het type SpaceShipTwo tot zes toeristenpassagiers aan boord kan nemen en naar een hoogte van ten minste 100-150 km, d.w.z. boven de ondergrens van de ruimte. Opstijgen en landen moet worden uitgevoerd vanaf een "traditioneel" vliegveld.
Blue Origin werkt sinds het midden van het laatste decennium aan een andere versie van het suborbitale ruimtesysteem. Ze stelt voor om dergelijke vluchten uit te voeren met een bundel van een draagraket en een schip, vergelijkbaar met die in andere programma's. Bovendien moeten zowel de raket als het schip herbruikbaar zijn. Het complex kreeg de naam New Shepard. Sinds 2011 voeren raketten en schepen van een nieuw type regelmatig testvluchten uit. Het is er al in geslaagd om het ruimtevaartuig naar een hoogte van meer dan 110 km te sturen en de veilige terugkeer van zowel het ruimtevaartuig als het draagraket te garanderen. In de toekomst moet het New Shepard-systeem een van de innovaties zijn op het gebied van ruimtetoerisme.
Herbruikbare toekomst
Gedurende drie decennia, sinds het begin van de jaren tachtig van de vorige eeuw, is het Space Transportation System / Space Shuttle-complex het belangrijkste voertuig geweest voor het afleveren van mensen en goederen in een baan om de aarde in het arsenaal van NASA. Vanwege morele en fysieke veroudering, evenals in verband met de onmogelijkheid om alle gewenste resultaten te behalen, werd de werking van de Shuttles stopgezet. Sinds 2011 heeft de Verenigde Staten geen operationele herbruikbare schepen. Bovendien hebben ze geen eigen bemand voertuig, waardoor de astronauten op buitenlandse technologie moeten vliegen.
Ondanks de beëindiging van de werking van het Space Transportation System, laat de Amerikaanse ruimtevaart het idee van herbruikbare ruimteschepen niet los. Deze techniek is nog steeds van groot belang en kan worden gebruikt in een breed scala aan missies. Op dit moment ontwikkelen NASA en een aantal commerciële organisaties verschillende veelbelovende ruimtevaartuigen tegelijk, zowel orbitale vliegtuigen als systemen met capsules. Op dit moment bevinden deze projecten zich in verschillende stadia en laten verschillende successen zien. In de zeer nabije toekomst, uiterlijk in het begin van de jaren twintig, zullen de meeste nieuwe ontwikkelingen het stadium van test- of volwaardige vluchten bereiken, waardoor de situatie opnieuw kan worden bekeken en nieuwe conclusies kunnen worden getrokken.
