Das Konzept eines Luft- und Raumfahrtsystems mit einem umkreisenden Raumflugzeug hat eine Reihe positiver Eigenschaften und erregt daher Aufmerksamkeit. Seit mehreren Jahrzehnten werden verschiedene Projekte solcher Systeme entwickelt, aber ihre wirklichen Perspektiven bleiben in Frage. Bisher wurden nur wenige solcher Projekte in Betrieb genommen, und die Zukunft der gesamten Richtung bleibt fraglich.
Die Erfolge der Vergangenheit
Das Konzept eines umlaufenden Raumflugzeugs sieht die Schaffung eines Flugzeugs vor, das in der Lage ist, unabhängig oder mit einer Trägerrakete in die Umlaufbahn aufzusteigen und dann durch aerodynamischen Flug mit einer horizontalen Landung zur Erde zurückzukehren. Diese Flugmethode bietet gewisse Vorteile und ist daher für die Raketen- und Raumfahrtindustrie interessant.
Führende Mächte begannen bereits in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts aktiv mit diesem Thema zu arbeiten. Anschließend wurden verschiedenste Luft- und Raumfahrtsysteme (AKS) mit unterschiedlichen Raumflugzeugen entwickelt. Einige dieser Projekte gingen sogar bis zu groß angelegten Experimenten mit experimentellen Techniken.
Gleichzeitig ist die Richtung noch nicht sehr erfolgreich und entwickelt. Die Zahl der getesteten Muster liegt weit unter der Gesamtzahl der vorgeschlagenen Projekte, und nur ein Komplex erreichte den Realbetrieb.
Das erfolgreichste Flugzeug im Orbit ist das amerikanische Space Shuttle. 1981-2011. Solche Geräte machten 135 Flüge (2 Unfälle), bei denen Hunderte Tonnen Fracht und Dutzende von Astronauten in die Umlaufbahn gebracht und zur Erde zurückgebracht wurden. Dieses Programm löste jedoch nicht das Problem der Reduzierung der Kosten für die Entnahme und Wiederherstellung der Nutzlast und erwies sich auch als zu kompliziert. Darüber hinaus hatten Raumflugzeuge zu Beginn der zehnten Jahre ihre Ressourcen erschöpft, und der Bau neuer erwies sich als unzweckmäßig.
In unserem Land wurde die Arbeit an Raumflugzeugen in der Testphase eingestellt. So wurde in den 70er und 80er Jahren ein umfangreiches Programm an Prüfstands- und Flugversuchen der Geräte der BOR-Serie inkl. mit Zugang zum Orbit. 1988 machte die Raumsonde "Buran" ihren einzigen Weltraumflug. Weitere inländische Projekte kamen nicht über die frühesten Stadien hinaus.
Vielversprechende Entwicklungen
In den frühen 2000er Jahren testeten The Spaceship Company und Virgin Galactic ein experimentelles Raumflugzeug SpaceShipOne. Später wurde auf Basis dieses Produkts ein neues Raumschiff SpaceShipTwo entwickelt, das kleine Lasten bis an die untere Grenze des Weltraums heben kann. Aufgrund solcher Einschränkungen wird das Raumflugzeug nur als Transportmittel für Weltraumtouristen oder als Plattform für einige Forschungen angesehen.
2018-19. erlebte SpaceShipTwo in zwei Flügen auf eine Höhe von mehr als 80 km aufgestiegen. Neue Flüge sind nach Abschluss der Modernisierung und Vorbereitung des bestehenden Schiffes für den kommerziellen Betrieb geplant. Ebenfalls im Bau sind zwei neue Raumflugzeuge mit "seriellem Aussehen". Wie bald SpaceShipTwo eine kommerzielle Nutzung erreichen wird, ist unklar. Das Projekt war wiederholt mit dem Problem der Verschiebung konfrontiert, und dieser Trend könnte sich in Zukunft fortsetzen.
Erfolgreicher und vielversprechender ist das Dream Chaser-Projekt der Sierra Nevada Corp. Er schlägt den Bau eines AKS mit einer Trägerrakete und einem Raumflugzeug vor, das in niedrige Erdumlaufbahnen aufsteigen kann. Dream Chaser wird hauptsächlich für die Zusammenarbeit mit der Internationalen Raumstation entwickelt. er muss Menschen und Fracht in den Orbit bringen und zur Erde zurückkehren. Die geschätzte Nutzlast wird 5 Tonnen erreichen, die Flugzeit wird nicht mehr als ein paar Stunden betragen.
Bisher wurden Boden- und Flugversuche mit zwei experimentellen Raumflugzeugen durchgeführt. Der Erstflug ist für 2022 mit der Standard-Trägerrakete Vulcan Centaur geplant. Dann findet ein Teststart zur ISS statt. Bis Ende des Jahrzehnts ist geplant, den vollwertigen Betrieb dieses AKS mit regelmäßigen Flügen mit der einen oder anderen Ladung an Bord aufzunehmen. Wie realistisch solche Pläne sind, ist unklar. Laut NASA steht die Sierra Nevada vor verschiedenen Herausforderungen, die die Flugvorbereitung zumindest erschweren.
Orbitale Tests
Seit Anfang der 2000er Jahre wurde ein vielversprechendes Raumflugzeug von der US Air Force, DARPA, NASA und Boeing entwickelt. Flugtests eines Produkts namens X-37A begannen im Jahr 2006. Dann wurde ein verbessertes X-37B-Gerät entwickelt, das für den Start in die Umlaufbahn geeignet ist. Das Projekt entstand im Auftrag der Luftwaffe und hatte vermutlich ausschließlich militärische Zwecke. Gleichzeitig wurden die genauen Daten dieser Art noch nicht bekannt gegeben.
Der erste Orbitalflug der erfahrenen X-37B begann im April 2010 und dauerte 224 Tage – bis Dezember. Dann fanden vier weitere Flüge statt, und der letzte dauerte mehr als 779 Tage. Seit Mai letzten Jahres befindet sich einer der beiden Prototypen im Orbit; das Datum der Rückkehr und des Boardings ist unbekannt. Vielleicht stellen sie diesmal wieder den Rekord für die Dauer des Fluges auf.
Nach verschiedenen Schätzungen und Schätzungen wird die X-37B bereits von der US Air Force für reale Missionen eingesetzt. Das Gerät führt verschiedene Manöver aus und ändert seine Umlaufbahnen. Es wurde berichtet, dass die Nutzlast abgeladen wird. So kann der Prozess der Entwicklung flugtechnischer Fähigkeiten durch echte Arbeit zugunsten der Armee begleitet werden.
Im September 2020 starteten chinesische Spezialisten die Trägerrakete Changzheng-2F mit einem vielversprechenden wiederverwendbaren Raumschiff. Letzterer ging in eine erdnahe Umlaufbahn und begann wahrscheinlich, die zugewiesenen Aufgaben auszuführen. Es wurden keine Details zum chinesischen AKC-Projekt bekannt gegeben. Sogar die Klasse der resultierenden Apparate bleibt unbekannt.
Ausländischen Quellen zufolge ähnelt das erste wiederverwendbare Schiff in China in Architektur und Aussehen der amerikanischen X-37B und soll über ähnliche Fähigkeiten verfügen. Dieses Produkt wird angeblich in Form eines Flugzeugs mit einem Deltaflügel kleiner Spannweite hergestellt und hat eine Masse von nicht mehr als 8 Tonnen. Der Umfang der zu lösenden Aufgaben und der Anwendungsbereich sind unbekannt. China hat die Details seines Projekts noch nicht bekannt gegeben.
Richtungsprobleme
Trotz aller Bemühungen hatte die Ausrichtung der AKS mit einem umlaufenden Flugzeug bisher nur begrenzten Erfolg. In naher Zukunft kann sich die Situation ändern – aber der Zeitpunkt und die Ergebnisse der aktuellen Prozesse sind noch fraglich. Eine Reihe von charakteristischen Faktoren und Schwierigkeiten, mit denen die Raketen- und Raumfahrtindustrie konfrontiert ist, haben zu diesem Zustand geführt.
Das Hauptproblem bei Raumflugzeugen ist die Komplexität ihrer Entstehung. Konstrukteure müssen die spezifischen Merkmale der Orbitaltechnologie und des aerodynamischen Fluges unter Berücksichtigung der charakteristischen Belastungen der Struktur kombinieren. Dies erfordert oft die Entwicklung neuer Technologien und Komponenten. Der Arbeitsaufwand erhöht sich entsprechend.
Die vorgeschlagenen Projekte von Raumflugzeugen können noch nicht mit Raketen- und Weltraumsystemen anderer Klassen konkurrieren. Bestehende Schiffe und Trägerraketen sind in der Lage, unterschiedliche Nutzlasten in unterschiedliche Umlaufbahnen zu bringen – der Kunde kann das optimale System auswählen. Raumflugzeuge der vorgeschlagenen Typen können eine solche Flexibilität der Verwendung noch nicht bieten. Dazu ist es notwendig, die Entwicklung aktueller Projekte abzuschließen und neue Muster mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erstellen.
Schließlich werden die Aussichten der Richtung durch die allgemeine Konjunktur der Raketen- und Raumfahrtindustrie negativ beeinflusst. Die besten Erfolge zeigen die amerikanischen und chinesischen Projekte, die im Auftrag der Streitkräfte und mit ihrer direkten Unterstützung geschaffen wurden. Kommerzielle Entwickler mit proaktiven Projekten und selbst große Organisationen wie die NASA sind noch nicht in der Lage, unabhängig schnell und qualitativ hochwertige Systeme mit den gewünschten Fähigkeiten zu erstellen.
Aufgrund objektiver Beschränkungen und verschiedener Schwierigkeiten kann die Entwicklung von Luft- und Raumfahrtsystemen mit Raumflugzeugen bisher nur begrenzte Erfolge vorweisen. Die meisten Projekte dieser Art sind ohne wirkliche Ergebnisse in die Geschichte eingegangen, und der Großteil der aktuellen Entwicklungen ist noch nicht aus der Erprobungsphase herausgekommen. Das Interesse an diesem Thema bleibt jedoch bestehen und regt zur Fortsetzung der Arbeit an. Es ist davon auszugehen, dass sich die Situation in Zukunft allmählich ändert und neue Modelle von Orbitalflugzeugen in Dienst gestellt werden. Analoga des alten Space Shuttles mit den gleichen Abmessungen und Nutzlasten werden jedoch in den kommenden Jahren höchstwahrscheinlich nicht erscheinen.
