Изучены конструкции космических челноков. - Studied Space Shuttle designs

Художественная концепция диаметром 10,6 метра (35 футов). Hammerhead конфигурация при запуске.

При жизни Космический шатл, Rockwell International и многие другие организации изучали различные Проекты космических шаттлов. Эти исследования включали различные способы увеличения полезной нагрузки шаттла, вместимости экипажа и разработки автономных многоразовых ракет-носителей. Большое внимание в программе уделялось новым ускорителям шаттлов и модернизации внешнего резервуара, но также было направлено на расширение возможностей НАСА запускать миссии в дальний космос и строить большие модульные космические станции. Многие из этих концепций и исследований сформировали концепции и программы 2000-х годов, такие как Созвездие, Программа орбитального космического самолета, и Программа Artemis.^[1]

Челночные транспортные средства

7.6 Обтекатель космического шаттла

Шаттл-C

Ракета-носитель Heavy Lift была исследована НАСА повернуть Космический шатл пусковой стек в специальную пусковую установку для груза без экипажа. В внешний бак и Твердотопливные ракетные ускорители Space Shuttle (SRB) будут объединены с грузовым модулем, который займет место орбитального корабля шаттла и будет включать Главные двигатели космических шаттлов. Баллистическая возвратная капсула будет использоваться в качестве конструкции главного двигателя, а Carrie 2-4 SSMEs а также смонтировать ступень полезной нагрузки / ускорителя. Его собирали с парашютом в австралийской глубинке или на севере Мексики. Для более точного приземления были добавлены небольшие подъемные крылья. В период с 1984 по 1995 год исследовались различные концепции тяжелой ракеты-носителя, и в конечном итоге она стала известна как Shuttle-C (Shuttle-C не имел баллистической возвратной капсулы и имел одноразовые двигатели).

Концепция Shuttle-C теоретически снизит затраты на разработку тяжелой ракеты-носителя за счет повторного использования технологий, разработанных для программы шаттлов. Также использовалось отработанное оборудование и аппаратура космического корабля "Шаттл". Одно предложение даже включало преобразование Колумбия или же Предприятие в одноразовую грузовую пусковую установку. Перед потеря космического корабля Претендент НАСА ожидало около 14 полетов шаттла в год. После Претендент После инцидента стало ясно, что такая скорость запуска невозможна по разным причинам. С Shuttle-C считалось, что более низкие требования к техническому обслуживанию и безопасности для беспилотного транспортного средства позволят повысить скорость полета.

Шаттл-C мог также запускать беспилотный посадочный модуль и двигательный модуль, в то время как второй автомобиль запустит Машина для исследования экипажа для выполнения лунных миссий.

Шаттл-C будет действовать как пилотируемый компонент Международная концепция исследования ресурсов Луны предложена в 1993 г.

В начале 1990-х инженеры НАСА планировали миссию с экипажем на Марс включала проект Shuttle-C для запуска шести одноразовых 80-тонных сегментов для создания двух марсианских кораблей в земной шар орбита. После президента Джордж Буш призвали к концу космического шаттла к 2010 году, эти предложенные конфигурации были отложены.^[2]

HLLV

Магнум

Магнум был большим Сверхтяжелая ракета-носитель разработано НАСА с Центр космических полетов Маршалла в середине 1990-х гг. Magnum мог бы стать ракетой-носителем высотой около 96 метров (315 футов) в масштабе Сатурн V и изначально был разработан для перевозки человеческая миссия на Марс. Он должен был использовать два ремешка по бокам, аналогичные Твердотопливные ракетные ускорители Space Shuttle (SRB), но на жидком топливе. Некоторые конструкции имели накладные ускорители с крыльями и реактивными двигателями, которые позволяли им возвращаться в район старта после того, как они были сброшены в полете. Magnum был разработан для перевозки около 80 тонн полезной нагрузки в низкая околоземная орбита (ЛЕО).^[3]

Национальная система запуска

Национальная система запуска (или Новая система запуска) была исследованием, санкционированным в 1991 г. Президент Джордж Буш-младший наметить альтернативы Космический шатл для выхода на околоземную орбиту. Вскоре после этого НАСА спросило Lockheed Missiles и космос, Макдоннелл Дуглас, и TRW выполнить десятимесячное исследование.

Было изучено большое количество вариантов ускорителя, внешнего бака и топлива.

Была предложена серия ракет-носителей на основе предлагаемого главного двигателя космического транспорта (STME). жидкостный ракетный двигатель. STME должен был быть упрощенной расходной версией RS-25. NLS-1 был самым большим из трех предложенных машин и должен был использовать модифицированный Внешний бак Space Shuttle для своей основной стадии. Танк бы кормил жидкий кислород и жидкий водород к четырем STME, прикрепленным ко дну резервуара. Полезная нагрузка или вторая стадия поместились бы на основной сцене, а два съемных Твердотопливные ракетные ускорители Space Shuttle должен был быть установлен по бокам основной ступени, как на Shuttle. Иллюстрации периода предполагают, что предполагались ракеты гораздо большего размера, чем NLS-1, с использованием кратных ступеней основной ступени NLS-1.^[4]

Модернизированные бустеры

В ранних исследованиях рассматривались альтернативные конфигурации ускорителя и внешнего бака, такие как:

Варианты SRM, которые размещали SRB в линию, но на корме ET
Жидкостные ракетные ускорители, как водородные, так и пропановые, для замены SRB
Бустеры Twin и Catamaran Flyback для замены SRB
Блок двигателя в кормовой части ET питается от двух топливных баков, где обычно размещаются SRB.
Рядный интегрированный ускоритель / ET с восстанавливаемой кормовой гондолой двигателя
Тандемные ускорители и инопланетяне в различных восстанавливаемых концепциях
Один бустер с несколькими инопланетянами (одноразовый и восстанавливаемый)^{[нужна цитата ]}

Проект усовершенствованного твердотопливного ракетного двигателя (ASRM)

НАСА планировало заменить пост-Претендент БРД с новым усовершенствованным твердотопливным ракетным двигателем (ASRM) будут построены Аэроджет на новом объекте, спроектированном субподрядчиком RUST International, на месте отмененного Власть долины Теннесси атомная электростанция в Йеллоу-Крик, штат Миссисипи. ASRM создавал бы дополнительную тягу, чтобы увеличить полезную нагрузку шаттла, чтобы он мог доставлять модули и компоненты конструкции на МКС. Программа ASRM была отменена в 1993 году после того, как роботизированные сборочные системы и компьютеры были на месте, и было потрачено около 2 миллиардов долларов в пользу продолжения использования SRB после исправления конструктивных недостатков.^[5]

Проект NASA / MSFC для извлекаемых жидких ускорителей

Восстанавливаемый жидкий ускоритель

Большое внимание НАСА /MSFC Контракт на исследование роста шаттла был модернизирован для извлекаемых жидких ускорителей. Ракета-носители будут иметь такую же траекторию полета, что и твердотопливные ракетные двигатели, отделяя и раскрывая парашют для восстановления в Атлантическом океане. Они должны были быть восстанавливаемыми в воде, и в них использовались двери из моллюсков для защиты двигателей от погружения в соленую воду.

Жидкий усилитель обратного хода

Концепции Liquid Flyback Booster появились в начале 1970-х годов. Оригинальные ускорители Shuttle были массивными пилотируемыми ускорителями с обратным ходом. Эта концепция изучалась на протяжении 1980-х годов, но отложена после Претендент бедствие отключило большинство обновлений Shuttle. Концепция ракеты-носителя Flyback была возрождена в 1997 году во время исследования NASA Liquid Flyback Booster Study. От этой концепции отказались из-за огромных сложностей с системами и минимальных улучшений, которые они могли обеспечить. Исследование роста шаттла построено на этом фоне путем детальной разработки концепций конструкции жидкостных ракетных ускорителей.^[6]

В Арес I ракета-носитель использовала бы Пятисегментный SRB

Пятисегментный бустер

До разрушения Космический шатл Колумбия в 2003 году НАСА исследовало замену нынешних 4-сегментных SRB либо на 5-сегментную конструкцию SRB, либо их полную замену жидкостными ускорителями "обратного хода", используя либо Атлас V или же Дельта IV EELV технологии. 5-сегментный SRB, который потребовал бы незначительных изменений в существующей инфраструктуре шаттлов, позволил бы космическому шаттлу нести дополнительные 20 000 фунтов (9 100 кг) полезной нагрузки на орбите с наклоном 51,6 °, исключив опасные «Место возврата к запуску» (RTLS) и «Транс-океаническое прерывание» "(TAL) и, используя так называемый" маневр собачьей ноги ", совершайте полеты по полярной орбите с юга на север из Космического центра Кеннеди. После разрушения КолумбияНАСА отложило на полку пятисегментный SRB для программы Shuttle и три уцелевших орбитальных корабля, Открытие, Атлантида, и Стараться вышли на пенсию в 2011 году после завершения Международная космическая станция. Один пятисегментный инженерно-испытательный двигатель ETM-03 был запущен 23 октября 2003 года.

В рамках программы Constellation первый этап Арес I В ракете планировалось использовать пятисегментные SRB - в сентябре 2009 года пятисегментный космический шаттл SRB был запущен статическим выстрелом по земле в пустынном полигоне ATK в Юте.

После отмены программы Constellation в 2011 г. Система космического запуска (SLS) был предназначен для использования пятисегментных бустеров. Первое испытание SRB для SLS было завершено в начале 2015 года, второе испытание было проведено в середине 2016 года на заводе Orbital ATK, расположенном на мысе, штат Юта.^[7]

Внешний обтекатель цистерны

Обтекатель Space Shuttle 7.6 и 10.6

DARPA изучал изменение текущего внешний бак конструкция была способна нести полезные нагрузки низкой плотности в обтекателе 7,6 или 10,6 там, где в настоящее время находился кислородный баллон. Шаттл в среднем будет летать только 66% своей полезной нагрузки, но почти на 100% своего объема полезной нагрузки. Эту проблему решил бы внешний обтекатель полезной нагрузки бака. Кислородный баллон необходимо будет перепроектировать как цилиндрический, а не конический, и обтекатель полезной нагрузки грейфера будет установлен прямо на нем. В этой конфигурации орбитальный аппарат будет запускаться без какой-либо полезной нагрузки. Эти исследования в конечном итоге были прекращены из-за того, что новый аэродинамический профиль должен был Вернуться на стартовую площадку (RTLS) маневр невозможен. Предложение было переконфигурировано как кормовой грузовой перевозчик (ACC), который должен располагаться ближе к дну танка, а не вверху. Эта идея вошла в разработку с Мартин Мариетта заключил контракт на проектирование и изготовление контейнера. Первые полеты АСС ожидались в 1986 году. Претендент катастрофа, ACC, а также большинство обновлений Shuttle, связанных с полезной нагрузкой, были отменены.^[8]

Модифицированные орбитальные аппараты

Ниже приведены все отчеты, упомянутые или обсуждаемые Карлом Ф. Эрлихом-младшим в Вариации челнока и производные, которых никогда не было - исторический обзор^[1]

Растянутый орбитальный аппарат

В ожидании модернизированных ускорителей для "Шаттла" был разработан проект вытянутого орбитального аппарата. Он будет иметь больший отсек для полезной нагрузки с дополнительными 15 футов (4,6 м) в длину, что даст ему грузоподъемность 75 футов (23 м), который, как ожидается, сможет нести полезную нагрузку до 100 000 фунтов (45 000 кг). Новая основа крыла и сквозная конструкция были разработаны, чтобы выдерживать дополнительный вес при посадке, сохраняя внешнюю часть оригинального крыла и требуя минимальных изменений. Ствол длиной 15 футов (4,6 м) будет прикреплен прямо перед переборкой 1305 к задней части машины.

Горбатый орбитальный аппарат

"Горбатый" дизайн супергуппи

Неопределенная потребность в дополнительной полезной нагрузке привела к идее использования подветренной части отсека с полезной нагрузкой (при входном угле атаки), которая могла бы использоваться в качестве расширенного отсека для полезной нагрузки. Это привело к "горбатому", в результате негабаритный груз автомобиль похож на Airbus Beluga или Аэро Космические Линии Супер Гуппи. Гиперзвуковые аэродинамические характеристики во время входа в атмосферу в основном остались прежними, однако проблемы, скорее всего, возникли бы на дозвуковых скоростях без большого угла атаки.

Безмоторный орбитальный аппарат

В Космический шатл Предприятие испытательный корабль без двигателя был бы основой для орбитального корабля без двигателя.

Как внутренний ответ на Советы без двигателя Буран орбитальный аппарат, орбитальный аппарат без двигателя был разработан в Центр космических полетов Маршалла. К задней части космического корабля будет добавлен сегмент отсека полезной нагрузки, который будет очень похож на Космический шатл Предприятие хотя и с некоторыми отличиями. Как можно больше оборудования будет храниться и размещаться в задней части корабля, чтобы компенсировать потерю веса и компенсировать нехватку двигателей.

В Боинг Х-37 B, единственный CRV и OSP дизайн, чтобы запустить его в производство, по крайней мере, в меньшем масштабе без экипажа

Автомобиль аварийного возвращения экипажа

С конца 1980-х до начала 2000-х НАСА, в той или иной форме, преследовало Автомобиль для возврата экипажа; небольшой космический самолет / капсула, способный вернуть экипаж с космической станции в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Оцениваемые кандидаты включали Капсула, полученная из Аполлона, НАСА HL-20, HL-10, и M2F2, а X-24A ВВС. Был предложен маломасштабный вариант шаттла на основе баллистической возвратной гондолы, которая была изучена для HLLV. Секция экипажа под давлением будет преобразована в подъемное тело. Основным преимуществом этой конструкции будет проверенная технология и профиль повторного входа шаттла.

Орбитальный аппарат большой емкости

Разработан эскизный проект орбитального корабля большой емкости. В концепции использовалась серия контейнеров, установленных в отсеке для полезной нагрузки, которые могли бы перевозить 68-74 пассажира в конфигурации с двумя палубами, подобной Boeing 747. Это смещало центр масс вперед, требуя незначительных изменений в конструкции крыла, добавляя больше утопающих поверхностей. чтобы обеспечить большую подъемную поверхность. Конструкция будет использована для космической станции в стиле фон Брауна, для которой потребуются сотни экипажей.