Ideja par raķešu lidmašīnu, kas spēj pacelties orbītā un atgriezties uz Zemes kā lidmašīna, parādījās pirms vairākiem gadu desmitiem. Laika gaitā tās attīstība noveda pie t.s. orbitālajiem lidaparātiem, ieskaitot tos, kas ir atraduši praktisku pielietojumu. Tomēr līdz noteiktam laikam darbs šajā jomā nevarēja dot vēlamos rezultātus. Pasaules vadošās valstis ir izstrādājušas vairākus kosmosa lidmašīnu projektus, taču tie nav progresējuši tālāk par eksperimentālā aprīkojuma testēšanu.
Jāatzīmē, ka visi PSRS un ASV agrīnie notikumi kosmosa lidmašīnu jomā, kaut arī tie neizraisīja principiāli jaunu tehnoloģiju rašanos un darbību, tomēr nebija bezjēdzīgi. Ar viņu palīdzību speciālisti no daudzām zinātniskām un dizaina institūcijām varēja iegūt nepieciešamo pieredzi, veikt vairākus pētījumus un eksperimentus, kā arī noteikt turpmākus kosmosa tehnoloģiju attīstības veidus. Pamatojoties uz jaunām tehnoloģijām un attīstību, drīz tika izveidoti īsti kosmosa lidmašīnu paraugi ar vēlamajām īpašībām.
X-20 DynaSoar
Pirmais pilnvērtīgs kosmosa lidmašīnu projekts, kuram bija iespēja sasniegt izmēģinājuma lidojumus, ir amerikāņu X-20 DynaSoar. Darbs pie šīs programmas sākās 1957. gada rudenī - tikai dažas dienas pēc pirmā mākslīgā Zemes pavadoņa, kas izgatavots PSRS, palaišanas. Militārā un politiskā vadība, kā arī ASV aviācijas un kosmosa nozares vadītāji nonāca pie secinājuma, ka ir nepieciešams izveidot savas kosmosa sistēmas, tostarp tādas, kas piemērotas militārām vajadzībām.
X-20 DynoSoar lidaparāts nonāk atmosfērā. NASA zīmējums
Decembra vidū NACA notika konference par raķešu un kosmosa tehnoloģiju attīstības veidiem. Tajā tika apspriesti trīs galvenie kosmosa kuģu veidi cilvēku vai kravu pārvadāšanai: kapsula ar palaišanu orbītā, izmantojot nesējraķeti un atgriešanos pa ballistisko trajektoriju; pacelšanas ķermeņa tipa orbīts, kas spēj veikt dažus manevrus; kā arī pilnvērtīgu orbītas kosmosa lidmašīnu. Balstoties uz diskusiju rezultātiem, tika nolemts izstrādāt "ballistiskās" kapsulas un kosmosa lidmašīnas koncepciju.
Gada beigās ASV Gaisa spēku pētniecības un attīstības pavēlniecība uzsāka jaunu programmu ar kodu DynaSoar (saīsinājums no Dynamic Soaring - "dinamiskā plānošana"), kurā tika plānots attīstīt kosmosa lidmašīnu. Sākās prasību veidošana topošajam kosmosa kuģim, kā arī pieteikumu vākšana dalībai programmā. BBC kopumā saņēma vairāk nekā simts priekšlikumu, bet programmā bija iesaistīti tikai 10 uzņēmumi, no kuriem daži nolēma sadarboties.
1958. gada agrā pavasarī Gaisa spēki iepazinās ar duci DynaSoar sistēmas sākotnējo projektu. Attīstības uzņēmumi izmantoja dažādas pieejas un īstenoja dažādas koncepcijas. Tajā pašā laikā ievērojamai projektu daļai bija zināma līdzība. Tie paredzēja uzbūvēt hiperskaņas raķešu lidmašīnu, kuru vajadzēja savienot ar pastiprinātāja raķeti. Atšķirības bija lidmašīnas dizainā, borta sistēmu sastāvā un nesējraķetes arhitektūrā. Gaisa spēki uzskatīja Boeing-Vought un Bell-Martin uzņēmumu grupu projektus par labākajiem variantiem. Tieši viņi tika attīstīti.
Nesējraķetes un kosmosa lidmašīnas atdalīšana. NASA zīmējums
Paralēli konkursa uzvarētāju meklēšanai militārpersonas risināja sarunas ar NACA: šai organizācijai bija paredzēts nodrošināt zinātniskus un praktiskus pasākumus. Atbilstošā vienošanās parādījās vēlā 1958. gada rudenī. Pēc tam P&A aģentūra un aviācijas nozares uzņēmumi sadarbojās Gaisa spēku vadībā. Līdz tam laikam tika nolemts programmu īstenot vairākos posmos - no izpētes līdz kosmosa lidmašīnas kaujas versijas uzbūvei un testēšanai.
Abas uzņēmumu grupas 1959. gadā veica dažādus pētniecības un attīstības pasākumus. Šajā periodā klients vairākas reizes mainīja prasības attiecībā uz kosmosa plakni. Novembra sākumā Gaisa spēki izvēlējās konkursa uzvarētāju. Labāko projekta versiju ierosināja Boeing un Vought. Interesanti, ka līdz tam laikam pēdējā bija krasi samazinājusi savu dalību projektā - viņa bija atbildīga tikai par dažām nākotnes aparāta vienībām. Martins bija iesaistīts arī projektā, kura mērķis bija izstrādāt nepieciešamo nesējraķeti.
Nākotnes kosmosa lidmašīnas prototipa izstrāde sākās 1959. gada beigās. Šis darba posms tika apzīmēts kā alfa fāze. Izstrādājot kosmosa plaknes izskatu ar darba apzīmējumu X-20, tika iegūti konkrēti rezultāti. Tādējādi produkta dizains nepārtraukti mainījās un aizvien vairāk attālinājās no pamata versijas. Paralēli tika veikta būvniecības un testu grafika izstrāde. No noteikta laika klients un izstrādātājs plānoja veikt divus desmitus testa lidojumu - un tas ir tikai pirmo posmu ietvaros.
X-20 aparāta modelis. Boeing fotogrāfijas
Līdz 1961. gada vidum programmas dalībnieki bija noteikuši nākotnes raķešu un kosmosa kompleksa galīgo izskatu. Papildus pašam hiperskaņas kosmosa kuģim tajā tika iekļauta speciāli modificēta nesējraķete Titan IIIC. Skatuves ar lietderīgo slodzi vietā tika ierosināts uz tās uzstādīt DynaSoar produktu. Trīspakāpju raķeti varētu aprīkot arī ar īpašu ceturto pakāpi. Šai vienībai vajadzēja palikt uz kosmosa plaknes, nodrošinot risinājumu dažām problēmām.
Projektā X-20 tika uzbūvēta vidēja izmēra lidmašīna ar raksturīgu izskatu. Par optimālu tika uzskatīts deltas spārns, kas atrodas zemu, virs kura atradās fizelāža ar smailu deguna konusu un sānu ķīļu pāri. Gaisa korpusu ierosināja izgatavot no karstumizturīga tērauda sakausējumiem un pārklāt ar īpašiem keramikas paneļiem. Korpusa dzesēšanas princips tika izmantots arī ar iekšējiem radiatoriem ar šķidrumu. Fizelāžas iekšpusē atradās viena sēdekļa kabīne, kā arī šķidrās degvielas raķešu dzinējs un citas nepieciešamās ierīces. Transportlīdzekļa garums nepārsniedza 11 m, spārnu platums bija mazāks par 6,5 m. Tā svars bija 5,16 tonnas.
Saskaņā ar tā laika priekšlikumiem X-20 kravas nodalījumā varētu ievietot vadāmās raķetes, lai uzbruktu mērķiem orbītā vai uz Zemes. Turklāt netika izslēgta brīva kritiena bumbu izmantošana. Cik zināms, specializēto kosmosa-kosmosa un kosmosa-zemes raķešu izstrāde vēl nav pārsniegusi sākotnējās izpētes posmu.
Testa pilots zemes simulatora kabīnē. Boeing fotogrāfijas
1961. gada septembrī Boeing pasniedza klientam pilna izmēra lidmašīnas modeli. Viņa apstiprinājums pavērtu iespēju projektam izveidot pilnvērtīgu prototipu. Notika arī gatavošanās testēšanai: NASA un Gaisa spēki sāka pieņemt darbā pilotus, lai piedalītos turpmākajos testos. Īpašā grupā tika atlasīti seši piloti. Viņiem bija jāveic vismaz deviņi orbitālie lidojumi.
Tomēr šie plāni netika īstenoti. Jau 1961. gada oktobrī saistībā ar konkurējošo kosmosa programmu parādīšanos tika ierosināts plāns, kā samazināt projekta X-20 DynaSoar izmaksas. Šis dokuments paredzēja testa lidojumu skaita samazināšanu un lidojumu programmu vienkāršošanu. Sakarā ar to testu izmaksas bija plānots samazināt līdz 920 miljoniem ASV dolāru un pabeigt līdz 1967. gadam. Interesanti, ka viena no paralēlām kosmosa programmām tajā pašā laika posmā tika pakļauta tik skarbai kritikai, ka tā vienkārši tika slēgta.
Tomēr uz šī fona nebija prieka iemeslu. Jau nākamā gada februārī DynaSoar programma tika pārcelta uz pētniecības kategoriju, ko radīja problēmas, veidojot kosmisko lidmašīnu un tai paredzētu raķeti. Turklāt bija grūtības iegūt finansējumu un organizēt darbu. Oktobrī parādījās jauna programmas grafika versija, kas atkal paredzēja izdevumu samazināšanu.
DynaSoar izkārtojums un tā veidotāji no Boeing. Boeing fotogrāfijas
1963. gadā DynaSoar projekts saskārās ar jaunu konkurentu kosmosa kuģa Gemini veidā. Pentagons salīdzināja abus notikumus un mēģināja noskaidrot, kurš no tiem ir lielāks interesēs no militārā viedokļa. Tam sekoja strīdi militārajā departamentā, uz kura fona klīda baumas par X-20 darba pārtraukšanu. Tomēr pavasarī Boeing saņēma jaunu līgumu par attīstības darbu turpināšanu. Paralēli turpinājās diskusijas par turpmāko finansējumu un testēšanu.
1963. gada 20. decembrī aizsardzības ministrs Roberts Maknamara pavēlēja pārtraukt DynaSoar programmu par labu projektam ASSET, attiecīgi novirzot finansējumu. Saskaņā ar ziņojumiem tajā laikā programmai DynaSoar tika iztērēti 410 miljoni ASV dolāru. Pirmajam lidojumam bija vajadzīgas salīdzināmas summas un vēl vairākus gadus ilgs darbs. Tomēr projektam netika atvēlēts nepieciešamais laiks un nauda.
Spirāle
Kamēr amerikāņu zinātne mēģināja izveidot kosmosa lidmašīnu, padomju speciālisti turpināja attīstīt kapsulveida kuģus ar ballistisko nolaišanos un šajā jautājumā guva lielus panākumus. Tomēr tikai dažus gadus vēlāk mūsu valstī sākās darbs, lai izveidotu orbītas lidmašīnu. Aviācijas un kosmosa sistēmas iekšzemes projekts tika nosaukts par "spirāli".
Spirālveida kosmosa sistēmas modelis pacelšanās konfigurācijā. Foto Epizodsspace.airbase.ru
Ir zināms, ka viens no "spirāles" tēmas parādīšanās iemesliem bija informācija par amerikāņu plāniem izveidot kosmosa plaknes, proti, projektu DynaSoar. Tajā pašā laikā var atzīmēt, ka astronautikas tālāku attīstību varētu veikt dažādos veidos, tostarp izveidojot kosmosa lidmašīnas. Tādējādi "Spiral", lai gan tas tika izveidots, ņemot vērā ārvalstu paraugus, var uzskatīt par pilnīgi pašu projektu, kas balstīts uz oriģinālām idejām.
Gatavo sistēmas koncepciju, apvienojot raķešu lidmašīnas un kosmosa kuģa idejas, 1964. gadā ierosināja 30. Gaisa spēku Centrālais pētniecības institūts. Šis priekšlikums interesēja aviācijas nozares vadītājus, un 1965. gadā parādījās atbilstošs rīkojums. Saskaņā ar to A. I. Mikojanam bija jāizstrādā projekts daudzsološai kosmosa sistēmai ar kodu "Spiral". Darbs pie šīs tēmas sākās 1966. gadā, ko vadīja dizainers G. E. Lozino-Lozinskis.
30. Centrālais pētniecības institūts pabeidza ievērojamu darba daļu, kas ievērojami vienkāršoja Mikojana dizaina biroja uzdevumu. Institūta speciālisti ir veidojuši topošā kompleksa arhitektūru, kā arī noteikuši tā īpašības un iespējas. Pateicoties tam, lidmašīnu dizaineriem bija jāveic tikai izstrādes darbi. Šī pieeja deva noteiktas priekšrocības. Tātad, saskaņā ar sešdesmito gadu vidus plāniem, pirmais "spirāles" lidojums varētu notikt jau nākamās desmitgades sākumā.
Spirālveida lidojuma profils. Attēls Epizodsspace.airbase.ru
Spiral sistēmas pamatā bija īpaša 50-50 pastiprinātāja lidmašīna ar raksturīgu izskatu. Tam vajadzēja būt slaucītam spārnam un augstas vilces reaktīvo dzinēju komplektam. Mašīnas augšējā daļā bija paredzēta platforma orbītas kosmosa plaknes uzstādīšanai ar augšējo pakāpienu. Saskaņā ar pamatkoncepciju pastiprinātājam vajadzēja pacelties 30 km augstumā un attīstīt ātrumu aptuveni M = 6. Šādas mašīnas kopējais garums sasniedza 38 m ar spārnu platumu 16, 5 m. Visas aviācijas un kosmosa sistēmas pacelšanās svars ir 52 tonnas.
Paātrinātāja "50-50" kravnesība bija t.s. orbītas lidmašīna ar raķešu pastiprinātāju. Kosmosa lidmašīnu ierosināja būvēt saskaņā ar shēmu ar atbalsta fizelāžu, kurā mašīnas apakšējā daļa bija spārnu plakne. Pati fizelāžai bija trīsstūra forma ar mainīgu šķērsgriezumu. Automašīnas malās atradās lidmašīnu pāris, kas sabruka uz sāniem. Uz fizelāžas tika nodrošināts ķīlis. Planieris tika piedāvāts izgatavot no karstumizturīga tērauda; apšuvums saņēma īpašu keramikas pārklājumu. Saskaņā ar aprēķiniem noteiktos lidojuma posmos fizelāžas degunam bija jāsasilst līdz 1600 ° C, kas prasīja atbilstošu aizsardzību.
Orbitālās lidmašīnas "50" tika piedāvātas aprīkot ar uzturēšanas un stūres dzinējiem. Ar 8 tonnu masu tas varētu pārvadāt vismaz 500 kg kravas. Tika apsvērta iespēja izveidot orbītas pārtvērēju un izlūkošanu. Turklāt bija arī lidmašīnas bumbvedēju projekts, kas varēja pārvadāt 2 tonnas kravas. Stiprinājuma lidmašīnas un raķešu pastiprinātāja bloka dēļ Spirali lidmašīna varētu pacelties orbītā vismaz 150 km augstumā.
Orbitālā plakne "50". Attēls Buran.ru
Desmitgades beigās Mikojana dizaina birojs pabeidza lielāko daļu teorētiskā darba un sagatavoja aprīkojumu pirmajiem praktiskajiem testiem. 1969. gada jūlijā tika palaists vienkāršota dizaina eksperimentālais aparāts BOR-1 ("Bezpilota orbītas raķešu plakne, pirmā"). Tekstolīta planieris mērogā 1: 3 ar modificētas R-12 raķetes palīdzību tika nogādāts suborbitālā trajektorijā. Produkts izdega atmosfērā, bet ļāva apkopot dažus datus. Tā paša gada decembrī tika laists aparāts BOR-2 ar atšķirīgu dizainu un konfigurāciju. Lidojuma laikā vadības sistēmas nedarbojās, un prototips izdega.
No 1970. gada jūlija līdz 1972. gada februārim tika veiktas vēl trīs BOR-2 prototipu palaišanas. Divi beidzās ar panākumiem, viens - ar neveiksmi. 1973. un 1974. gadā tika veikti divi uzlabotu BOR-3 produktu testi. Abos gadījumos negadījumi notika dažādu iemeslu dēļ. Neskatoties uz vairākiem negadījumiem un trūkumiem, BOR ģimenes produktu testi sniedza lielu informācijas daudzumu.
Jau pēc BOR projekta uzsākšanas tika izdots rīkojums pārtraukt darbu pie "spirāles" tēmas. Valsts vadība nolēma rūpniecības spēkus mest citos virzienos. Tomēr jau 1974. gadā programma tika atsākta, un drīz vien tika iegūti jauni rezultāti. Par jaunāko sasniegumu aviācijas un kosmosa sistēmas "Spiral" izveidē var uzskatīt analogo lidmašīnu "105.11", kā arī orbītas BOR-4 un BOR-5.
Viens no BOR-3 prototipiem. Foto Buran.ru
"105.11" / MiG-105 bija aptuvena "spirālveida" orbītas lidmašīnas kopija, taču spēja lidot tikai atmosfērā un zemskaņas ātrumā. Šī mašīna bija paredzēta, lai praktizētu kosmosa lidmašīnu nolaišanos un horizontālu nolaišanos. 1976. gada 11. oktobrī notika pirmais lidojums "105.11". Automašīna tika nogādāta noteiktā augstumā un kursā, izmantojot lidmašīnu Tu-95. Tālāk makets tika nomests, un, nolaidies, tas piezemējās. Notika septiņi lidojumi, pēc kuriem testi tika apturēti prototipa sabrukuma dēļ.
Septiņdesmito gadu vidū parādījās tehnisks uzdevums, lai izveidotu daudzsološu atkārtoti lietojamu kosmosa sistēmu-topošo Energia-Buran kompleksu. Vairākus gadus Spirāles un Burana atbalstītāji strīdējās savā starpā un centās aizstāvēt savu pusi, taču drīz vien jautājums tika atrisināts visaugstākajā līmenī. Tika nolemts samazināt spirāles tēmu par labu mazāk drosmīgajam, bet daudzsološajam Buranam. Tajā pašā laikā tika plānots izmantot vairākus Mikojana dizaina biroja un ar to saistīto uzņēmumu izstrādājumus jaunā projektā.
Astoņdesmito gadu sākumā Buran projekta interesēs notika vairākas BOR orbītas palaišanas ar skaitļiem no "4" līdz "6". Viņu uzdevums bija pārbaudīt termisko aizsardzību nākotnes kosmosa plaknei un atrisināt citas problēmas. Visi šie eksperimenti veicināja turpmāku darbu pie "Buran". Svarīgi ir tas, ka vairāki prototipi, kas izmantoti abās aviācijas un kosmosa sistēmu programmās, ir saglabāti un tagad atrodas muzejos.
Panākumi un neveiksmes
Kopš piecdesmito gadu beigām abas vadošās pasaules valstis, izstrādājot savas kosmosa programmas, ir izstrādājušas vairākus drosmīgus kosmosa lidmašīnu projektus. Tomēr vairāku šāda veida iemeslu dēļ šie projekti nav spējuši iet pārāk tālu. Labākajā gadījumā runa bija tikai par analogo ierīču testēšanu.
Pieredzējis MiG-105 Gaisa spēku muzejā. Fotoattēls Wikimedia Commons
Projekts X-20 DynaSoar tika slēgts daudzu tehnisku, organizatorisku un citu problēmu dēļ, kas izrietēja no tehniskā uzdevuma ārkārtējās sarežģītības. Dizaineriem un zinātniekiem izdevās atrisināt vairākus svarīgus jautājumus, taču šie risinājumi netika pārbaudīti praksē, izmantojot pilnvērtīgu eksperimentālo kosmosa lidmašīnu. Tomēr daudzas idejas un tehnoloģijas, kas radītas pirmajam amerikāņu kosmosa kuģim, vēlāk tika izmantotas jaunos projektos. Tā visa galvenais rezultāts bija Kosmosa transporta sistēmas komplekss un tā galvenais elements - atkārtoti izmantojamais kosmosa kuģis Space Shuttle.
Padomju projekta "Spiral" vēsture un tās pabeigšana bija atšķirīga. Tas parādījās kā sava veida reakcija uz ārvalstu attīstību, bet tajā pašā laikā attīstījās citādi. Turklāt tas izrādījās veiksmīgāks: A. I. Mikojans veica nepieciešamos testus, tostarp ar suborbitālajiem lidojumiem. Galvenais "spirāles" noraidīšanas iemesls bija alternatīvu priekšlikumu un projektu parādīšanās. Tajā pašā laikā programmas attīstība nekavējoties atrada vietu daudzsološos projektos, kā arī dažos eksperimentālos produktos. Faktiski viens projekts uzreiz "saplūda" citā un nodrošināja tā attīstību.
Ir labi zināms, ka drosmīgi projekti, kas dod sākumu jauniem virzieniem, ne vienmēr var dot vēlamos rezultātus. Neskatoties uz to, speciālisti ar viņu palīdzību vāc nepieciešamos datus un iegūst vērtīgu pieredzi, ko pēc tam var izmantot, veidojot jaunus projektus. Tas kļūst par galveno rezultātu programmām, kuras no pirmā acu uzmetiena nav ļoti veiksmīgas. Tomēr DynaSoar un Spiral gadījumā situācija izskatās sarežģītāka. Tikai viena kosmosa lidmašīnas versija, kas izveidota, izmantojot viņu pieredzi, pilnībā darbojās, un pat tā jau ir aizgājusi pensijā.
