XS-1 (statek kosmiczny)

DARPA XS-1 był eksperymentalnym samolotem kosmicznym /dopalaczem z planowaną możliwością dostarczania małych satelitów na orbitę dla wojska USA . Zgłoszono, że został zaprojektowany tak, aby można go było używać raz dziennie, z deklarowanym celem robienia tego przez 10 dni z rzędu. XS-1 miał bezpośrednio zastąpić pierwszy stopień rakiety wielostopniowej , startując pionowo i lecąc z prędkością hipersoniczną i dużą wysokością suborbitalną, umożliwiając jednemu lub więcej zużywalnym górnym stopniom oddzielenie i rozmieszczenie ładunku na niskiej orbicie okołoziemskiej . XS-1 powróciłby wtedy na Ziemię, gdzie rzekomo mógłby być serwisowany wystarczająco szybko, aby powtórzyć ten proces co najmniej raz na 24 godziny.

Program DARPA XS-1 działał w latach 2013–2020. Po kilku latach udoskonaleń i propozycji, w maju 2017 r. Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obronie (DARPA) wybrała Boeinga do fazy 2/3 do budowy i przetestowania statku kosmicznego XS-1 (obecnie nazywanego programem Experimental Spaceplane). Rozpoczęcie lotów testowych zaplanowano wówczas nie wcześniej niż w 2020 roku. 22 stycznia 2020 roku ogłoszono, że Boeing rezygnuje z udziału w programie, skutecznie go kończąc.

Historia

DARPA stworzyła program XS-1 (później przemianowany na Experimental Spaceplane Program), z zamiarem zwiększenia bezpieczeństwa narodowego poprzez wynalezienie nowej, niedrogiej formy samolotu hipersonicznego, dostępnego w krótkim czasie . Promowali takie koncepcje, jak osiągnięcie niskiej orbity okołoziemskiej w ciągu kilku dni, bezzałogowe rakiety wielokrotnego użytku , zastępowanie zewnętrznych dopalaczy wewnętrznymi, samodzielnymi kriogenicznymi dopalaczami, możliwość rozmieszczenia ładunków o masie 900–3000 funtów (408–1361 kg) na orbicie polarnej , kompozytowo-metalowe skrzydła, które byłyby w stanie wytrzymać warunki suborbitalne lot naddźwiękowy i temperatury przekraczające 3000 ° F (1649 ° C), technologia lotu autonomicznego opracowana przez program DARPA Airborne Launch Assist Space Access (ALASA) i osiągająca prędkość 10 machów .

Program XS-1 był kontynuacją kilku wcześniejszych nieudanych prób opracowania kosmicznego pojazdu nośnego wielokrotnego użytku . Rockwell X-30 w latach 80. i X-33 VentureStar w latach 90. nigdy nie latały z powodu niedojrzałych technologii. Ostatnią próbą DARPA był Responsive Access, Small Cargo, Affordable Launch (RASCAL) na początku XXI wieku, którego celem było umieszczenie na orbicie ładunków o masie 300 funtów (140 kg) za mniej niż 750 000 USD.

Program XS-1 został ogłoszony w listopadzie 2013 roku podczas dnia branżowego DARPA. DARPA stwierdziła, że ​​​​XS-1 był bardziej wykonalny dzięki lepszym technologiom, w tym lekkim i tanim kompozytowym płatowcom i strukturom zbiorników, trwałej ochronie termicznej, niedrogiemu napędowi wielokrotnego użytku oraz systemom zarządzania zdrowiem podobnym do samolotów. Jess Sponable, kierownik programu XS-1, przemawiał 5 lutego 2014 r. w grupie Future In-Space Operations NASA, stwierdzając: „Wizją jest przerwanie cyklu rosnących kosztów systemów kosmicznych, umożliwienie rutynowego dostępu do przestrzeni kosmicznej i pojazdów hipersonicznych ”.

Do lipca 2014 r. trzy firmy otrzymały kontrakty na zaprojektowanie pojazdu demonstracyjnego. Wybrane firmy to Boeing z Blue Origin , Masten Space Systems z XCOR Aerospace i Northrop Grumman z Virgin Galactic . W przeciwieństwie do innych programów DARPA, które zostały przekazane części armii Stanów Zjednoczonych kiedy okazało się to sukcesem, inicjatywa ta była od początku zaprojektowana jako bezpośrednie partnerstwo między agencją a branżą. W sierpniu 2015 roku Boeing, Northrop Grumman i Masten Space Systems otrzymały dodatkowe fundusze od DARPA na kontynuację koncepcji projektowych w fazie 1B programu. Od 2015 roku pierwsza misja orbitalna XS-1 miała odbyć się już w 2020 roku.

DARPA rozpoczęła fazę 2 programu XS-1 w kwietniu 2016 r. W lipcu 2016 r. DARPA oświadczyła, że ​​wierzy, że „nadszedł czas na wznowienie wysiłków, które rozpoczęły się w latach 2013/14, ale [w 2016 r.] przyspieszyły przez proces pozyskania, pozwalający na stworzenie kilku koncepcji branżowych. Zgodnie z wymaganiami [zapytania] skrzydlaty statek [wymagania nadal musiałby] być w stanie wykonać 10 lotów w ciągu 10 dni, z ładownością większą niż 3000 funtów dla koszt mniej niż 5 milionów USD za lot”.

W maju 2017 r. DARPA wybrała Boeinga do fazy 2/3 w celu zbudowania i przetestowania XS-1 (obecnie zwanego programem Experimental Spaceplane). Umowa fazy 2/3 obejmowała 146 milionów dolarów finansowania DARPA i nieokreślony wkład firmy.

22 stycznia 2020 roku DARPA ogłosiła, że ​​Boeing „natychmiast” wycofuje się z programu XS-1 i skutecznie kończy program.

Cele programu

Cele programu na wrzesień 2013 były następujące: Samolot kosmiczny musi przenosić ładunek o masie 3000–5000 funtów (1400–2300 kg) na niską orbitę okołoziemską za mniej niż 5 milionów USD za lot, w tempie 10 lub więcej lotów rocznie; obecnie wystrzelenie tego typu ładunku wymaga użycia Orbital Sciences Corporation Minotaur IV , którego cena wynosi 55 milionów dolarów raz w roku.

  • lot naddźwiękowy z prędkością 10 Mach (12 300 km/h) lub wyższą
  • szybki jednodniowy czas realizacji, w tym loty 10 razy w ciągu 10 dni
  • ładunek o masie 1800 kg (4000 funtów) na trajektorii na orbitę
  • koszt wystrzelenia mniej niż 1/10 obecnych systemów startowych, około 5 milionów USD za lot
  • pojazd bezzałogowy
  • wykorzystywać wzmacniacz pierwszego stopnia wielokrotnego użytku, aby latać z prędkością hipersoniczną na wysokość suborbitalną, w połączeniu z jednym lub więcej jednorazowymi górnymi stopniami, które oddzielałyby i rozmieszczały satelitę

Uczestnicy i selekcja

Boeing , Northrop Grumman Aerospace Systems i Masten Space Systems mają kontrakty na projekt koncepcyjny fazy 1.

początkowo badania handlowe z Blue Origin . Projekt Boeinga pozwoliłby autonomicznemu wzmacniaczowi przenieść drugi stopień i ładunek na dużą wysokość i rozmieścić je w kosmosie. Booster wróciłby wtedy na Ziemię, gdzie mógłby zostać szybko przygotowany do następnego lotu, stosując zasady obsługi i konserwacji podobne do nowoczesnych samolotów.

Northrop Grumman wykorzystał swoje doświadczenie w samolotach, statkach kosmicznych i systemach autonomicznych, aby współpracować ze swoim zespołem składającym się z Scaled Composites do kierowania produkcją i montażem oraz Virgin Galactic do kierowania operacjami komercyjnych samolotów kosmicznych i przejściem; Firmy Virgin Galactic i Scaled Composites pracowały nad statkiem SpaceShip Two , jedyną na świecie komercyjną linią kosmiczną. Zespół wykorzystał również technologie opracowane podczas powiązanych projektów dla DARPA, NASA i Laboratorium Badawczego Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych dać rządowi „zwrot z tych inwestycji”. Ich koncepcja obejmowała start z czystej platformy [ wymagane wyjaśnienie ] przy użyciu wyrzutni transportera z minimalną infrastrukturą i załogą naziemną, wysoce autonomiczne operacje lotnicze oraz poziome lądowanie i wyprowadzanie na standardowych pasach startowych.

Firma Masten Space Systems ma doświadczenie w zakresie pojazdów z napędem rakietowym wielokrotnego użytku, a ich projekty pionowego startu i pionowego lądowania (VTVL) Xombie, Xoie i Xaero już osiągnęły lub przekroczyły cel 10 lotów w ciągu 10 dni określony w programie. Chociaż firma składa się z około 30 pracowników i ma swoją siedzibę w małym budynku w porcie lotniczym i kosmicznym Mojave , spędzili lata latając różnymi małymi systemami VTVL na krótkich skokach w porcie kosmicznym, służąc jako stanowiska testowe dla systemów naprowadzania, nawigacji i kontroli (GNC) zaprojektowanych do bezpiecznego lądowania statków kosmicznych na Księżycu i potencjalnie innych planetach. Ich koncepcja przedstawiała system VTVL startujący pionowo z platformy startowej ze skrzydłami i płetwą ogonową. Masten Space Systems nawiązał współpracę z XCOR Aerospace w fazie 1A.

Faza 2 i 3

W maju 2017 roku Boeing został wybrany do współpracy z DARPA przy budowie XS-1. Aerojet Rocketdyne miał dostarczyć do statku kosmicznego silniki AR-22, wywodzące się z silnika RS-25 . Kontrakt fazy 2/3 na budowę i lot prototypu obejmował 146 mln USD dofinansowania DARPA. [ wymagane wyjaśnienie ]

Boeinga XS-1 Phantom Express

Renderowanie rakiety nośnej Boeinga XS-1 Phantom Express na LC-48

Projekt Boeinga był pojazdem pionowego startu i poziomego lądowania ( VTHL ) o nazwie Phantom Express. Planowane specyfikacje obejmują wysokość pojazdu 100 stóp (30 m) i rozpiętość skrzydeł 62 stóp (19 m). Phantom express miał wykorzystywać Aerojet Rocketdyne AR-22 , który został pierwotnie zbudowany na potrzeby programu promu kosmicznego, ale został zmodyfikowany tak, aby można go było ponownie wykorzystać dziesięć razy w ciągu dziesięciu dni, za mniej niż 5 milionów dolarów za start. To wymaganie wydajnościowe zostało zademonstrowane na stanowisku testowym w lipcu 2018 r. 22 stycznia 2020 r. ogłoszono, że Boeing rezygnuje z udziału w programie, skutecznie [ dlaczego? ] koniec.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=XS-1_(statek kosmiczny)&oldid=1129501354 ”