XS-1 (космический корабль)
Экспериментальный космоплан/ракета-носитель (2013–2020)

DARPA XS-1 был экспериментальным космическим самолетом /ракетоносителем с запланированной возможностью доставки небольших спутников на орбиту для Министерства обороны США . [1] Сообщалось, что он был разработан для повторного использования не чаще одного раза в день, с заявленной целью делать это в течение 10 дней подряд. [2] XS-1 был предназначен для прямой замены первой ступени многоступенчатой ​​ракеты путем вертикального взлета и полета на гиперзвуковой скорости и большой суборбитальной высоте, что позволяло одной или нескольким одноразовым верхним ступеням отделяться и выводить полезную нагрузку на низкую околоземную орбиту . Затем XS-1 должен был вернуться на Землю, где его, как предполагалось, можно было бы обслуживать достаточно быстро, чтобы повторять процесс не реже одного раза в 24 часа. [3] [4]

Программа DARPA XS-1 действовала с 2013 по 2020 год. [5] После нескольких лет доработок и предложений в мае 2017 года Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) [6] выбрало Boeing для фазы 2/3 по созданию и испытанию космического корабля XS-1 (теперь называемого программой Experimental Spaceplane). [7] В то время испытательные полеты планировалось начать не ранее 2020 года. [7] 22 января 2020 года было объявлено, что Boeing прекращает свое участие в программе, фактически завершая ее. [8]

История

DARPA создало программу XS-1 (позже переименованную в программу Experimental Spaceplane Program) с намерением повысить национальную безопасность путем изобретения новой, недорогой, быстродействующей формы гиперзвукового самолета . Они продвигали такие концепции, как достижение низкой околоземной орбиты в течение нескольких дней, беспилотные многоразовые ракеты , замена внешних ускорителей внутренними, автономными криогенными ускорителями, возможность развертывания полезной нагрузки весом от 900 до 3000 фунтов (от 410 до 1400 кг) на полярной орбите , композитно-металлические крылья, которые могли бы выдерживать суборбитальный гиперзвуковой полет и температуры, превышающие 3000 °F (1600 °C), автономная технология полета, разработанная программой ALASA (Airborne Launch Assist Space Access) DARPA , и достижение скорости 10 Махов . [9]

Программа XS-1 последовала за несколькими предыдущими неудачными попытками разработать многоразовую космическую ракету-носитель . Rockwell X-30 в 1980-х и X-33 VentureStar в 1990-х так и не полетели из-за незрелых технологий. Последней попыткой DARPA была программа Responsive Access, Small Cargo, Affordable Launch [10] [11] (RASCAL) в начале 2000-х годов с целью размещения 300-фунтовых (140 кг) полезных грузов на орбите менее чем за 750 000 долларов.

Программа XS-1 была анонсирована в ноябре 2013 года на промышленном дне DARPA. DARPA заявило, что XS-1 более осуществима из-за лучших технологий, включая легкие и недорогие композитные конструкции планера и бака, прочную теплозащиту, многоразовые и доступные по цене двигатели и системы контроля состояния здоровья, подобные системам самолетов. [5] Джесс Спонэбл, менеджер программы XS-1, выступила 5 февраля 2014 года в группе будущих космических операций NASA, заявив: «Цель здесь — разорвать цикл эскалации расходов на космические системы, обеспечить рутинный доступ в космос и гиперзвуковые аппараты». [12]

К июлю 2014 года три компании получили контракты на проектирование демонстрационного аппарата. Выбранными компаниями были Boeing с Blue Origin , Masten Space Systems с XCOR Aerospace и Northrop Grumman с Virgin Galactic . В отличие от других программ DARPA, которые были переданы частям вооруженных сил США после того, как доказали свою успешность, эта инициатива с самого начала была разработана как прямое партнерство между агентством и промышленностью. В августе 2015 года Boeing, Northrop Grumman и Masten Space Systems получили дополнительное финансирование от DARPA для продолжения своих концепций проектирования для Фазы 1B программы. По состоянию на 2015 год [обновлять]первая орбитальная миссия XS-1 планировалась уже в 2020 году. [13]

DARPA начала вторую фазу программы XS-1 в апреле 2016 года . [14] В июле 2016 года DARPA заявило, что, по их мнению, «настало время для возобновления усилий, которые начались в 2013/14 годах, но [в 2016 году] были расширены за счет процесса подачи заявок, что позволило создать несколько отраслевых концепций. Согласно требованиям [заявки], крылатый аппарат [требования по-прежнему должны] быть способен выполнять 10 полетов за 10 дней, с полезной нагрузкой более 3000 фунтов при стоимости менее 5 миллионов долларов США за полет». [15]

В мае 2017 года DARPA выбрало Boeing для фазы 2/3 по созданию и испытанию XS-1 (теперь называемой программой Experimental Spaceplane). [7] Контракт на фазу 2/3 включал финансирование DARPA в размере 146 миллионов долларов и неуказанный взнос компании. [16]

22 января 2020 года DARPA объявило, что Boeing «немедленно» выходит из программы XS-1 и фактически завершает ее. [8] [16]

Цели программы

Цели программы по состоянию на сентябрь 2013 года [обновлять]были следующими: [3] [17] Космический самолет должен был доставлять полезную нагрузку массой от 3000 до 5000 фунтов (от 1400 до 2300 кг) на низкую околоземную орбиту по цене менее 5 миллионов долларов США за полет [4] с частотой 10 или более полетов в год; в то время для запуска такого типа полезной нагрузки требовалось использование одноразового ускорителя Minotaur IV компании Orbital Sciences Corporation по цене 55 миллионов долларов США один раз в год.

  • гиперзвуковой полет со скоростью 10 Махов  (12 300 км/ч) и выше
  • быстрое выполнение заказа за один день, включая 10 перелетов за 10 дней
  • полезная нагрузка массой 1800 кг (4000 фунтов) на траектории вывода на орбиту
  • Стоимость запуска составляет менее 1/10 стоимости запуска существующих систем, приблизительно 5 миллионов долларов США за полет [4]
  • беспилотный автомобиль
  • использовать многоразовый ускоритель первой ступени для полета на гиперзвуковой скорости до суборбитальной высоты, в сочетании с одной или несколькими одноразовыми верхними ступенями, которые отделялись бы и развертывали спутник [18] [19]

Участники и отбор

Компании Boeing , Northrop Grumman Aerospace Systems и Masten Space Systems имеют контракты на концептуальное проектирование первой фазы.

Boeing изначально проводил торговые исследования с Blue Origin . Конструкция Boeing позволяла автономному ускорителю переносить вторую ступень и полезную нагрузку на большую высоту и выводить их в космос. Затем ускоритель возвращался на Землю, где его можно было быстро подготовить к следующему полету, применяя принципы эксплуатации и обслуживания, аналогичные принципам современных самолетов. [20]

Northrop Grumman использовал свой опыт в области самолетов, космических аппаратов и автономных систем для работы со своей командой, состоящей из Scaled Composites , которая руководила изготовлением и сборкой, и Virgin Galactic, которая возглавляла коммерческие операции по созданию космопланов и переход; Virgin Galactic и Scaled Composites работали над SpaceShip Two , единственной в мире коммерческой космической линией. Команда также использовала технологии, разработанные в ходе смежных проектов для DARPA, NASA и Исследовательской лаборатории ВВС США , чтобы дать правительству «возврат этих инвестиций». Их концепция включала запуск с чистой площадки [ требуется разъяснение ] с использованием транспортно-установочной пусковой установки с минимальной инфраструктурой и наземными бригадами, высокоавтономные летные операции и горизонтальную посадку и восстановление на стандартных взлетно-посадочных полосах. [18]

Masten Space Systems имеет опыт в области быстрых многоразовых ракетных транспортных средств, а их проекты вертикального взлета и вертикальной посадки (VTVL) Xombie, Xoie и Xaero уже достигли или превысили установленную программой цель в 10 полетов за 10 дней. Хотя компания состоит примерно из 30 сотрудников и ее штаб-квартира находится в небольшом здании в Mojave Air and Space Port , они потратили годы на запуск различных небольших систем VTVL на коротких перелетах в космопорту, выступая в качестве испытательных стендов для систем наведения, навигации и управления (GNC), предназначенных для безопасной посадки космических аппаратов на Луну и, возможно, другие планеты. Их концепция показала, что система VTVL взлетает вертикально со стартовой площадки с крыльями и хвостовым плавником. Masten Space Systems была партнером XCOR Aerospace для фазы 1A. [21]

Фаза 2 и 3

В мае 2017 года Boeing был выбран в качестве партнера DARPA для создания XS-1. [22] Aerojet Rocketdyne должен был предоставить двигатели AR-22, разработанные на основе двигателя RS-25 , для космического корабля. [23] Контракт на этап 2/3 по созданию и запуску прототипа включал финансирование DARPA в размере 146 миллионов долларов США . [16] [ необходимо разъяснение ]

Боинг XS-1 Фантом Экспресс

Визуализация ракеты-носителя XS-1 Phantom Express компании Boeing на борту LC-48

Проект Boeing представлял собой корабль с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой ( VTHL ) [7] под названием Phantom Express, предназначенный для расширения доступа страны к космосу. [24] Планируемые характеристики включают высоту транспортного средства 100 футов (30 м) с размахом крыльев 62 фута (19 м). Phantom Express должен был использовать двигатель Aerojet Rocketdyne AR-22 , который изначально был построен для программы Space Shuttle, но был модифицирован для повторного использования десять раз в течение десяти дней, менее чем за 5 миллионов долларов за запуск. Он был предназначен для дешевого и быстрого подъема спутников, а возможность повторного использования еще больше снижала стоимость запуска. Это требование к производительности было продемонстрировано на испытательном стенде в июле 2018 года. [25] 22 января 2020 года было объявлено, что подразделение Boeing Phantom Works прекращает свою роль в программе. Представители Boeing заявили, что их инвестиции в проект XS-1 будут перенаправлены на другие проекты Boeing, которые связаны с воздушной, морской и космической сферами. [8] DARPA не требовало возврата средств, поскольку Boeing получала оплату в соответствии с достигнутыми вехами в разработке. Программа не была полностью бесплодной, поскольку проделанная работа доказала, что технологии, доступные в то время, смогут поддерживать новые проекты, подобные программе XS-1, и никаких технических барьеров не было. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Дэвид Экс (2015-08-03). "Пентагон готовится к орбитальной войне с новым космическим самолетом". The Daily Beast . Получено 2015-08-03 .
  2. ^ "Экспериментальный космический самолет (XS-1)". DARPA. Архивировано из оригинала 2016-06-16 . Получено 2016-06-20 .
  3. ^ ab Foust, Jeff (2013-09-12). "DARPA запускает программу многоразовых ракет-носителей". Space News . Архивировано из оригинала 13 сентября 2013 года . Получено 2013-09-13 .
  4. ^ abc Howell, Elizabeth (1 мая 2015 г.). "XS-1: DARPA's Experimental Spaceplane". Space.com . Получено 14 мая 2015 г.
  5. ^ ab "Darpa Targets Lower Launch Costs With XS-1 Spaceplane". Aviation Week. 2 декабря 2013 г.
  6. ^ "Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны". www.darpa.mil . Получено 14 декабря 2022 г.
  7. ^ abcd "DARPA выбирает дизайн для следующего поколения космических самолетов" Май 2017 г.
  8. ^ abc "Boeing выходит из программы DARPA Experimental Spaceplane". Space News, 22 января 2020 г.
  9. ^ "Экспериментальный космический самолет (Архив)". www.darpa.mil . Получено 25 декабря 2022 г. .
  10. ^ Лопата, Джейкоб; Картер, Престон (2004-08-12). "RASCAL DARPA: статус, проблемы и достижения". Конференция по малым спутникам .
  11. ^ Картер, Престон; Браун, Оуэн; Райс, Тарен; Тарди, Джейсон (11 августа 2003 г.). «RASCAL: решение DARPA по оперативному, доступному микроспутниковому доступу в космос». Конференция по малым спутникам .
  12. ^ "Американский военный космический самолет готовится к запуску в 2017 году". spacedaily.com . Получено 21.03.2014 .
  13. ^ DARPA выделяет 20 миллионов долларов на продолжение разработки военного космического самолета - Defense-Update.com, 8 августа 2015 г.
  14. ^ Программа XS-1 по облегчению доступа в космос вступает во вторую фазу - DARPA.mil, 7 апреля 2016 г.
  15. ^ Гебхардт, Крис (13 июля 2016 г.). «DARPA продвигает новые усилия с экспериментальным космическим самолетом XS-1». NASASpaceFlight.com . Получено 31 августа 2016 г.
  16. ^ abc «Phantom Express компании Boeing растворился в воздухе». parabolicarc.com, 22 января 2020 г.
  17. ^ "DARPA запускает квест по созданию космического самолета XS-1 | Cutting Edge". Новости CNET . Получено 21.03.2014 .
  18. ^ ab Northrop Grumman разрабатывает космический самолет XS-1 для DARPA - Spacedaily.com, 20 августа 2014 г.
  19. ^ DARPA выпускает первую фазу тендера на гиперзвуковой космический самолет XS-1 для развертывания спутников - Militaryaerospace.com, 15 ноября 2013 г.
  20. ↑ Кларк, Стивен (13 июня 2017 г.). «Boeing, DARPA разместят космический самолет XS-1 на мысе Канаверал». Spaceflight Now . Получено 11 февраля 2020 г.
  21. ^ Masten Space Systems ставит высокие цели в проекте военного космического самолета XS-1 - Space.com , 26 августа 2014 г.
  22. ^ "Boeing строит новый гиперзвуковой космический самолет DARPA". Engadget . 24 мая 2017 г. Получено 11 февраля 2020 г.
  23. ^ "Aerojet Rocketdyne выбрана в качестве основного поставщика двигателей для экспериментального космического самолета Boeing и DARPA". 24 мая 2017 г. Получено 25 мая 2017 г.
  24. ^ "Boeing: Phantom Express". www.boeing.com . Получено 19 июля 2018 г. .
  25. ^ Кларк, Стивен (18 июля 2018 г.). «Испытания двигателей Rapid-fire вселяют надежду на запланированный DARPA многоразовый космический самолет – Spaceflight Now». spaceflightnow.com . Pole Star Publications Ltd . Получено 19 июля 2018 г. .
  26. ^ Майк Уолл (23.01.2020). «DARPA отказывается от проекта военного космического самолета XS-1 после того, как Boeing выходит из проекта». Space.com . Получено 23.01.2024 .
  • Официальный сайт Boeing Phantom Express
  • Анимационное видео с концепцией художника DARPA XS-1, 2014 г.
  • Уведомление о присуждении премии Masten Space Systems, Inc., 3 миллиона долларов США , документ правительства США от 27 июня 2014 г. Анимационное видео с концепцией художника DARPA XS-1
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=XS-1_(космический корабль)&oldid=1266744667"