Хоппер (космический корабль) - Hopper (spacecraft)

Бункер
СтранаЕКА
Заключение контрактаEADS, Немецкий аэрокосмический центр
Положение делОтменено

Бункер был предложен Европейское космическое агентство (ЕКА) орбитальный космоплан и многоразовая ракета-носитель. Хоппер был ФЕСТИП (Будущая Европейская программа исследований космического транспорта) дизайн системного исследования.[1]

Хоппер был одним из нескольких предложений, разработанных ЕКА, чтобы функционировать как европейская многоразовая ракета-носитель (RLV), которая должна была использоваться для недорогой доставки спутник полезные нагрузки на орбиту уже в 2015 году.[2] Прототип Хоппера, известный как (EADS) Феникс, был европейским проектом под руководством Германии, который включал в себя создание и тестирование модели более крупного Hopper в масштабе одной седьмой. 8 мая 2004 г. был проведен одиночный испытательный полет «Феникса» в г. Североевропейский аэрокосмический испытательный полигон в Кируне, Швеция.[3] Возможно, в мае последуют еще два.

Разработка

Фон

Начиная с 1980-х годов, международный интерес к разработке многоразовых космических аппаратов рос; в настоящее время только сверхдержавы эпохи, Советский союз и Соединенные Штаты, развил эту способность.[4] Европейские страны, такие как Великобритания и Франция, приступили к реализации собственных национальных программ по производству космические самолеты, Такие как HOTOL и Гермес, пытаясь привлечь поддержку многонациональных Европейское космическое агентство (ЕКА). Хотя эти программы в конечном итоге не получили достаточной поддержки для продолжения разработки, в ряде государств-членов ЕКА все еще существовала потребность в разработке многоразовых космических аппаратов.[4] В течение 1990-х годов, помимо разработки и эксплуатации нескольких программ демонстрации технологий, таких как Атмосферный демонстратор входа в атмосферу (ARD), ЕКА также работало над созданием долгосрочной основы для возможной разработки жизнеспособного многоразового космического корабля, известного как Подготовительная программа для будущих пусковых установок (ФЛПП).[5]

В рамках FLPP Европейское космическое агентство и европейские промышленные партнеры провели детальные исследования нескольких концепций ракет-носителей частичного повторного использования; Цель программы состояла в том, чтобы подготовить подходящую машину для того, чтобы после положительного решения стран-участниц ЕКА приступить к производству пусковой установки нового поколения (NGL).[5] В общей сложности были изучены четыре концепции запуска, они были названы бункером с горизонтальным взлетом (HTO), бункером с вертикальным взлетом (VTO), многоразовой первой ступенью (RFS) и жидкостный ускоритель обратного хода (LFBB). Каждый из этих концептуальных автомобилей состоял из многоразового крылатого усилитель, который был соединен с разгонной верхней ступенью, чтобы доставить полезную нагрузку в геостационарная переходная орбита (GTO).[5]

Вариант HTO Hopper был разработан для горизонтального взлета, первая часть которого должна была быть достигнута с помощью ракетные сани расположение.[5] Он имел относительно обычную конфигурацию крыла и корпуса, одной нетипичной особенностью была носовая часть космического корабля, которая имела заведомо заниженную форму. выпуклость так что требуемый размер элевоны по желанию подрезать функциональность может быть уменьшена, а также улучшена внутренняя структура, например, размещение передняя стойка.[5] В аэродинамическом плане конфигурация HTO Hopper имеет закругленную форму. дельта план крыло под углом 60 градусов передний край развертка, которая сочеталась с центральным вертикальный стабилизатор и плоская нижняя часть с целью максимизации производительности космического корабля во время гиперзвуковой полет.[5]

Альтернативный вариант VTO Hopper был разработан для вертикального взлета и запускался традиционным способом через одноразовая пусковая система.[6] Отличается относительно традиционным тонким ракета -подобный корпус, но отличался наличием небольшого треугольного крыла при стреловидности передней кромки 45 градусов и центральным расположением вертикального стабилизатора. Что касается конструкции, VTO Hopper имел круглое поперечное сечение с гребнем на нижней стороне корабля, который служил для размещения как крыльев, так и откидной створки; Он также имел ускоритель, который был разработан, чтобы нести полезную нагрузку на носовой части фюзеляжа.[6] Исследования показали, что концепции HTO и VTO Hopper обладали относительно схожими условиями повторной загрузки.[7]

HTO Hopper - Выбор

Версия HTO Hopper была принята для дальнейших разработок в рамках другой инициативы ESA в форме ФЕСТИП (Будущая Европейская программа исследований космического транспорта) исследование конструкции системы.[8] В 1998 году было принято решение, что конструкция Hopper соответствует всем установленным требованиям.[9] На данный момент космический корабль должен был состоять из одноступенчатого многоразового корабля, который сам не достигал орбитальной скорости. Сообщается, что Хоппер обещал обеспечить более низкую стоимость орбитального развертывания полезной нагрузки.[3] Представитель EADS заявил, что многоразовая ракета-носитель, такая как Hopper, может вдвое снизить стоимость отправки спутника на орбиту, которая, как сообщается, была определена в размере около 15000 долларов. доллар США на килограмм полезной нагрузки в 2004 году.[2]

Предполагаемый профиль миссии Хоппера должен был включать несколько этапов. Фаза пуска должна была быть достигнута за счет использования 4 км. магнитный горизонтальный путь, который должен был быть построен специально для корабля на Космический центр Гвианы в Французская Гвиана, что разгонит космический корабль до стартовой скорости.[3][9] При достижении высоты 130 км машина стреляла из одноразового ракета -силовая разгонная ступень для достижения орбитальная скорость; как только он достигнет необходимой высоты и скорости, он выпустит спутник полезная нагрузка, которая затем самостоятельно поднимется еще выше, чтобы достичь желаемой орбиты.[3] Сообщается, что Hopper был разработан для доставки 7,5-тонных спутников на орбиту на высоте 130 км над поверхностью Земли.[3] После высвобождения полезной нагрузки аппарат должен был бы спланировать вниз при снижении диспетчера; он был предназначен для посадки космического корабля на заранее подготовленный островной комплекс в Атлантический океан, после чего его бы перевезли обратно в Французская Гвиана на корабле для дальнейших рейсов.[2][3]

Многонациональная аэрокосмическая промышленность конгломерат EADS отвечал за управление проектом на Hopper, а также за разработку всех программных элементов проекта.[9] В разработке космического корабля принимал участие ряд других компаний-партнеров. Как сообщается, и ESA, и EADS изначально планировали завершить разработку Hopper в период с 2015 по 2020 год.[9] После первого теста скольжения с помощью Феникс прототип в мае 2004 г., дальнейших обновлений программы не поступало; Считается, что работа над Hopper была в конечном итоге прекращена.[нужна цитата ]

Прототип - Феникс

В Phoenix RLV Пусковая установка, прототип пусковой установки Хоппера, была разработана и произведена как часть более широкой Программа ASTRA из Немецкий аэрокосмический центр (DLR), проект стоимостью 40 миллионов евро, основанный немецким Федеральное правительство, EADS Astrium Space Transportation и государство Вольный ганзейский город Бремен. По имеющимся данным, EADS и земля Бремен инвестировали в программу ASTRA не менее 8,2 млн евро и 4,3 млн евро соответственно. Дополнительный вклад в размере 16 миллионов евро был получен от компаний-партнеров по программе, таких как Бремен -основан OHB-система, DLR и Федеральное министерство образования и науки. В 2000 году началось строительство прототипа.[9]

В Phoenix RLV Прототип имел длину 6,9 метра (23 фута), вес 1200 кг (2600 фунтов) и размах крыла 3,9 метра (13 футов). При его разработке упор был сделан на минимизацию тащить сделав автомобиль как можно меньше.[9] Внутреннее пространство фюзеляжа корабля занимала различная авионика и бортовые системы, обеспечивающие навигация, передача данных, энергоснабжение и искусственный интеллект функции, позволяющие ему автоматически выполнять свою миссию по сбору данных.[3] Феникс составляет одну шестую размера запланированного Хоппера.[10] Ожидается, что окончательная версия машины будет способна поддерживать входящие в атмосферу силы, выделять тепло и иметь возможность планировать с высоты 129 километров (80 миль). В апреле 2004 г. были завершены работы по интеграции и системному тестированию прототипа Phoenix.[9]

Падение - май 2004 г.

В субботу, 8 мая 2004 г., прототип Phoenix прошел масштабные испытания на падение на заводе. Североевропейский аэрокосмический испытательный полигон в Кируне, 1240 км (770 миль) к северу от Стокгольм, Швеция. Автомобиль был сброшен с высоты 2,4 км (7900 футов) и был поднят на соответствующую высоту с помощью вертолета. Сообщается, что после управляемого 90-секундного планирования прототип приземлился точно и без происшествий.[11][3] Основная цель теста заключалась в оценке планер потенциал ремесла. В частности, «Феникс» исследовал различные методы выполнения автоматической посадки, не требующие вмешательства человека-контролера; руководство обеспечивалось сигналами от нескольких средств навигации, включая GPS спутники радар и лазерные высотомеры, а также различные давление и датчики скорости. По словам представителя EADS Матиаса Спуде, прототип приземлился в пределах трех сантиметров от намеченной цели.[2]

В дополнение к первоначальному испытанию на падение, уже были запланированы дальнейшие испытания, в том числе три, которые планировалось провести в течение следующих двух недель, которые должны были быть направлены на испытания более сложных посадок, которые, как сообщается, предполагают сбрасывание космического корабля с разных углы или ориентации относительно места посадки.[2] Более того, ожидаемым этапом проекта было создание прототипа с высоты 25 километров в течение трех лет. Однако перед полетом EADS отметила, что дальнейшие полеты «Хоппера» будут зависеть от его характеристик во время первоначального полета.[9]

Еще два испытательных полета были проведены 13 и 16 мая, причем 13 мая было повторением испытания на падение 8 мая.[12]

Долгое время - Сократ

В долгосрочной перспективе, в случае успеха и жизнеспособности, технология посадки, испытанная на Фениксе, должна была быть включена в следующий многоразовый аппарат, который должен был быть назван Сократ. Хотя Сократ не задумывался как орбитальный корабль, он должен был летать в 10 раз быстрее. скорость звука, а также выполнение очень короткого времени между рейсами как ступенька к повторному использованию.[2]

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Dujarric, C. (март 1999 г.). «Возможные будущие европейские пусковые установки, процесс конвергенции» (PDF). Бюллетень ЕКА. Европейское космическое агентство (97): 11–19.
  2. ^ а б c d е ж Макки, Мэгги. «Европейский космический челнок проходит ранние испытания». Новый ученый, 10 мая 2004 г.
  3. ^ а б c d е ж грамм час «Запуск ракет следующего поколения». Новости BBC, 1 октября 2004 г.
  4. ^ а б "Атмосферный демонстратор входа в атмосферу". Европейское космическое агентство, Октябрь 1998 г. BR-138.
  5. ^ а б c d е ж G. Pezzellaa et al. 2010. с. 36.
  6. ^ а б G. Pezzellaa et al. 2010. с. 37.
  7. ^ G. Pezzellaa et al. 2010. С. 38–39.
  8. ^ "Возможные будущие европейские пусковые установки, процесс конвергенции - бюллетень ЕКА № 97". ЕКА, Март 1999 г.
  9. ^ а б c d е ж грамм час «ФЕНИКС: Будущие перспективы космического транспорта с помощью многоразовых систем запуска». Airbus, 10 мая 2004 г.
  10. ^ Европейский космический шаттл движется к успеху 9 мая 2004 г.
  11. ^ «День полета Феникса». В архиве 2011-07-24 на Wayback Machine Шведская космическая корпорация, 8 мая 2004 г.
  12. ^ МАК, Ванкувер, октябрь 2004 г .: «Результаты и перспективы летных испытаний многоразовых RLV-демонстраторов Phoenix», В. Гокель и др. AAAF Аркашон, март 2005 г .: «Характеристики и анализ летных испытаний Synthesis Phoenix», В. Гокель и др. AAIA Capua, Май 2005: «Проект Phoenix и план продолжения программы», П. Кир и У. Гокель. IAC Фукуока. Октябрь 2005: «Phoenix Demonstrator Logic», П. Кир и Дж. Соммер

Библиография

  • Гокель, Вильгельм; Кир, Питер; Яновский, Рольф; Роеннеке, Аксель (2004). Многоразовые автомобили-демонстраторы RLV - РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ PHOENIX. Материалы 55-го Международного астронавтического конгресса 2004 г.. Дои:10.2514 / 6.IAC-04-V.6.04.

внешняя ссылка