Гермес (космический корабль)
Французская концепция пилотируемого космоплана (1975–1992)
Гермес
Художественное представление Гермеса
ДизайнерНациональный центр пространственных исследований
Страна происхожденияФранция
Технические характеристики
Тип космического корабляКосмоплан
Стартовая масса21 000 кг (46 000 фунтов)
Грузоподъемность3000 кг (6600 фунтов)
Вместимость экипажаТри
Дизайн жизни30–90 дней
Производство
СтатусОтменено
СОАР →

Hermes — проект космического самолёта, разработанный французским Центром национальных космических исследований (CNES) в 1975 году, а позднее — Европейским космическим агентством (ESA). Внешне он был похож на американский Boeing X-20 Dyna-Soar и более крупный Space Shuttle .

В январе 1985 года CNES предложил продолжить разработку Hermes под эгидой ESA. [1] [2] Hermes должен был запустить программу пилотируемых космических полетов, запущенную ракетой-носителем Ariane 5. В ноябре 1987 года проект был одобрен для предварительной разработки с 1988 по 1990 год, после чего требовалось разрешение на полную разработку. Однако проект столкнулся с многочисленными задержками и проблемами с финансированием.

В 1992 году Hermes был отменен из-за высокой стоимости и недостижимых характеристик, а также партнерства с Российским авиационно-космическим агентством (РКА), которое снизило потребность в независимом космическом самолете. В результате ни один шаттл Hermes так и не был построен. В 2010-х годах было предложено возродить транспортное средство Hermes в качестве частично многоразовой системы запуска космических самолетов воздушного базирования , известной как SOAR .

Разработка

Происхождение

В 1960-х и 1970-х годах европейские страны все больше осознавали, что для крупных космических проектов необходимо больше международного сотрудничества. [3] В 1973 году Европейская организация космических исследований (ESRO) — предшественник Европейского космического агентства (ESA) — начала разработку тяжелой одноразовой пусковой системы, позже названной Ariane . Французское космическое агентство Centre National D'études Spatiales (CNES) желало большей автономии, чтобы избежать чрезмерной зависимости от NASA , и предполагало создание в Европе пилотируемого космического аппарата, который мог бы работать совместно с другими активами ESA, такими как Ariane. [3]

В 1976 году CNES начал исследования пилотируемой версии Ariane. [4] Две разные концепции включали капсулу и планер. В 1983 году CNES решил сосредоточиться на космическом самолете, который обеспечивал бы большее удобство, комфорт и экономическую эффективность. [4] Космический самолет упростил бы возвращение, имея необходимую маневренность на поперечном расстоянии, чтобы достичь заданной точки на Земле в течение одного дня, при этом обеспечивая менее сложную среду возвращения для экипажа и полезной нагрузки. Возможность повторного использования также снизила бы стоимость последовательных миссий. [ 4] Выявленные критические технологии включали тепловую защиту , контроль окружающей среды , системы жизнеобеспечения , аэродинамику и электроэнергию. [5]

В середине 1980-х годов, в дополнение к пилотируемому космическому аппарату Columbus (независимая европейская космическая станция ) и тяжелой ракете-носителю Ariane 5 , [6] CNES отстаивал разработку и производство космического челнока как европейской инициативы, схожей с программами многоразовых космических аппаратов советского « Бурана» и американского «Спейс шаттла» . [3]

Выбор

Жак Шабан-Дельмас и Доминик Боди перед полномасштабным макетом в Тулузе , октябрь 1987 года.

18 октября 1985 года CNES назначил французскую аэрокосмическую компанию Aérospatiale основным подрядчиком для Hermes, название, которое было дано космическому кораблю. Французский производитель самолетов Dassault-Breguet был назначен ответственным за аэродинамические и аэротермические аспекты конструкции. [3] Arianespace отвечала за ракету-носитель Ariane 5 и была сильным кандидатом на управление эксплуатацией инфраструктуры для Hermes . [3]

25 октября 1985 года предложение о Hermes было представлено странам-партнерам ESA. [3] Крайний срок в марте 1987 года был установлен для «европеизации» программы, в рамках которой были распределены части работ для Hermes. [7] Доля работ была приписана 15% Западной Германии , 13% Италии , 7% Бельгии , 5% Нидерландам , по 4% Соединенному Королевству , Испании и Швеции и 2% или менее Швейцарии , Австрии , Дании и Ирландии . Обсуждалось потенциальное участие Норвегии и Канады . [3] Франция имела 50-процентную долю работ, хотя CNES был открыт для дальнейшего перераспределения работ в зависимости от того, увеличат ли отдельные партнеры свою долю в программе. Поначалу был оптимизм в отношении того, что обеспечение финансирования от членов ESA для продолжения работы не составит труда. [3]

В ноябре 1987 года ЕКА выдало свое одобрение. Как и предполагалось, к 1995 году Hermes позволит ЕКА обслуживать запланированный Columbus Man-Tended Free Flyer (MTFF) [8] (MTFF был реструктурирован и в конечном итоге изготовлен как модуль Columbus Международной космической станции ). [3] Разработка Hermes должна была проходить в два этапа: [3]

Фаза 1: Исследование и предварительная разработка.

Фаза 1 должна была закончиться в 1990 году. Планировалось, что она сможет поднять 6 астронавтов и 4550 кг (10 030 фунтов) груза, но после катастрофы Challenger была добавлена ​​возможность катапультирования, чтобы дать астронавтам хотя бы небольшой шанс на выживание в случае катастрофы. Соответственно, шесть мест были сокращены до трех обычных катапультируемых кресел , которые были выбраны вместо катапультируемой капсулы экипажа , которая могла бы предложить вариант спасения на высоте более 28 км (17 миль). Грузоподъемность была уменьшена до 3000 кг (6600 фунтов). Hermes не смог бы выводить объекты на орбиту , поскольку его грузовой отсек не мог открываться. От этого варианта отказались из-за проблем с весом.

Хотя изначально Hermes рассматривался как полностью многоразовый (до 30 повторных входов в атмосферу перед основным обслуживанием), ограниченная мощность ракеты-носителя Ariane 5 вынудила ее оставить ресурсный модуль на орбите. Новый ресурсный модуль будет присоединен к Hermes , и вся конструкция будет запущена снова.

Фаза 1 была завершена только в конце 1991 года, и к тому времени политический климат значительно изменился. Железный занавес был поднят, и Холодная война заканчивалась. В результате ЕКА начало годичный период «размышлений», чтобы определить, имеет ли смысл для Европы строить собственный космический челнок и космическую станцию ​​или можно найти новых партнеров, которые разделят расходы и разработку. Официально Фаза 1 была завершена в конце 1992 года.

Фаза 2: Окончательная разработка, производство и начальная эксплуатация.

Фаза 2 так и не началась, после того как ЕКА и Российское авиационно-космическое агентство (РКА) договорились о сотрудничестве в разработке будущих ракет-носителей и космической станции-заменителя для «Мира» . Экономические соображения не позволили РКА принять участие в будущей программе по запуску, но в этот момент потребности ЕКА в транспортировке экипажа были переориентированы на систему капсул (в отличие от планирующей системы Hermes ), предусмотренную совместными российско-европейскими проектами.

Когда Россия и ЕКА объединились с НАСА для строительства Международной космической станции , необходимость в европейской системе транспортировки экипажа отпала, поскольку российские и американские потребности уже были удовлетворены. Соответственно, ЕКА отказалось от проекта Hermes .

Дизайн

Hermes был задуман как многоразовая пусковая система для транспортировки астронавтов и грузов среднего размера на низкую околоземную орбиту (НОО) и обратно. [3] Hermes имеет сходство с другими многоразовыми ракетами-носителями, такими как Space Shuttle . Однако, в отличие от Space Shuttle, Hermes не мог перевозить тяжелые грузы, поскольку эту роль должен был выполнять беспилотный Ariane 5. [ 9] Hermes предполагалось перевозить максимум трех астронавтов [10] вместе с 3000 кг (6600 фунтов) полезной нагрузки под давлением. Стартовый вес должен был составить до 21 000 кг (46 000 фунтов), что является практическим верхним пределом расширенной ракеты-носителя Ariane 5.

Hermes должен был быть запущен как верхняя ступень Ariane 5. До перепроектирования в 1986 году Hermes был одним космическим самолетом, содержащим (спереди назад) отсек экипажа на шесть человек, шлюз, негерметичный грузовой отсек, аналогичный отсеку Buran и Shuttle, и служебный модуль. [11] После аварии Challenger в 1986 году он был существенно переработан. [12] Кабина экипажа уменьшилась, чтобы перевозить трех астронавтов, при этом грузовой отсек был герметичным и не мог перевозить или извлекать спутники. Теперь Hermes состоял из двух отдельных секций: самого корабля и конусообразного ресурсного модуля со стыковочным механизмом, прикрепленным к задней части корабля, который отсоединялся и сбрасывался перед входом в атмосферу . Только пилотируемый корабль мог вернуться в атмосферу Земли и использоваться повторно. Ресурсный модуль и пусковая установка должны были быть израсходованы. [9] При запуске Hermes, верхняя ступень Ariane 5 была бы заменена космическим самолетом и адаптером для стыковки транспортного средства с основной криогенной ступенью. Отсек оборудования пусковой установки также был бы удален, а космический самолет выполнял бы все функции наведения и управления. [4] Разработка Ariane 5 находилась под сильным влиянием требований Hermes , таких как дополнительные аэродинамические нагрузки вместе с повышенным коэффициентом надежности 0,9999, при сохранении минимального влияния на коммерческую конкурентоспособность пусковой установки на миссиях, не связанных с Hermes . [4]

По сравнению со Space Shuttle, Hermes был существенно меньше. [4] Он не разделял оживальную форму плана Shuttle, вместо этого выбрав сильно стреловидное треугольное крыло с устройствами законцовок крыла , похожее на предлагаемый космический корабль Boeing X-20 Dyna-Soar . Как и у Shuttle, герметичная кабина могла вместить более пяти человек, двое из которых должны были служить пилотами, в то время как негерметичный задний грузовой отсек был бы оснащен большими дверями, охватывающими всю длину отсека вдоль фюзеляжа. [13] Аппарат должен был приводиться в действие парой жидкостных ракетных двигателей тягой 2000 Н , идентичных тем, которые использовались на маломощной верхней ступени L4 Ariane 5. [4]

Аэродинамическое управление должно было обеспечиваться в общей сложности семью поверхностями управления полетом , рулями направления на концах крыла , элевоном задней кромки / воздушными тормозами и закрылком , установленным на корпусе ; эти поверхности должны были управляться с помощью квадруплексно-избыточных цифровых средств управления полетом и приводиться в действие с помощью триплексно-избыточной гидравлики. [4] Управление миссией должно было осуществляться с помощью трех компьютеров общего назначения, компьютера мониторинга и трех цифровых шин данных . Электропитание должно было обеспечиваться двигателем , который должен был использовать жидкий кислород - жидкий водород вместе с десятью топливными элементами, произведенными в США . [5] Системы контроля окружающей среды и жизнеобеспечения должны были обеспечивать наддув кабины, а также воздух, воду и тепло для поддержки экипажа в течение максимум 40 дней, хотя потенциально могли быть расширены для обеспечения 90-дневных миссий. Hermes мог работать автономно до одного месяца и мог бы оставаться пристыкованным к орбитальной космической станции в течение максимум 90 дней. [5]

Согласно CNES, Hermes подвергся бы более экстремальным условиям возвращения, чем Space Shuttle, из-за его меньших размеров, подвергающих транспортное средство более высокому аэротермическому давлению. [14] Базовая тепловая защита, [15] должна была выдерживать температуры 1400-1600 °C в течение как минимум 20 минут и изучалась Dassault и SEP, состояла бы из углеродных элементов с антиоксидантным покрытием , нанесенным на части носа и передних кромок крыльев, в то время как тепловые плитки должны были покрывать нижнюю часть крыла и фюзеляжа. [14] Эти плитки использовали бы тонкие, армированные керамические - углеродные сотовые композитные изоляционные слои, разделенные тонкими листами металлического сплава для отражения тепла; альтернативная концепция для плиток использовала бы более высокие металлические части вместо керамики. Верхние поверхности транспортного средства подвергались бы меньшему нагреву, чем нижние поверхности, и использовали бы гибкие, похожие на одеяло, низкоплотные, стекловолоконные - керамические слои. [14]

Форма Hermes была фактически заморожена к ноябрю 1985 года. [14] Она была уточнена путем испытаний в дозвуковой аэродинамической трубе в Onera, ограниченном требованиями дозвукового полета. Чтобы собрать ценные данные в условиях отсутствия опыта в Европе, Dassault предложил проверить аэродинамические свойства транспортного средства, завершив 1,4- тонный , масштабный аэротермический демонстратор, названный Maia , который должен был быть запущен с помощью Ariane 4 для исследований возвращения в атмосферу. [16]

Профили и инфраструктура миссии

Для Hermes были запланированы четыре типичные миссии :

После каждой миссии Hermes будет восстанавливаться на специализированном предприятии в Европе. [17] Примерно за 40 дней до даты запуска транспортное средство будет транспортироваться на специально модифицированном авиалайнере Airbus A300 на стартовую площадку в Куру , Французская Гвиана , где оно будет интегрировано с полезной нагрузкой и установлено на ракете Ariane 5 перед отправкой на стартовую площадку. Управление полетом должно было базироваться в Тулузе , Франция. [17] Во время типичной миссии связь и отслеживание будут осуществляться запланированной европейской сетью спутников-ретрансляторов данных с покрытием на 75% миссии Hermes на орбите 28,5° на высоте 400 км (250 миль).

После миссии Hermes приземлится на авиабазе Истр-Ле-Тюбе недалеко от Истра . [17] Другие потенциальные места посадки обсуждались, включая Гвианский космический центр , международный аэропорт Мартиники Эме Сезер на острове Фор-де-Франс и неуказанные взлетно-посадочные полосы на Бермудских островах . В случае прерывания запуска в течение первых 84 секунд Hermes сможет вернуться в Куру. Более позднее прерывание, вероятно, потребует посадки на воду в Атлантическом океане , после чего транспортное средство необходимо будет поднять на борт спасательного судна. Другие аварийные посадочные полосы должны были быть назначены в зависимости от специфики каждой миссии. [17]

Макеты и модели

Макет Hermes позади французского президента Миттерана . Фотография сделана в Тулузе в 1987 году.
Макет Hermes, представленный на выставке «Экспо-92» в Севилье .

Полномасштабный макет был построен в 1986 году [18] и был показан в 1987 году в Ле-Бурже в мае, затем в Мадриде в сентябре и в Тулузе в октябре-ноябре. В следующем году (1988) макет был показан в Страсбурге в апреле, в Ганновере в мае и в Бордо в декабре. С окончанием проекта в 1993 году этот макет был передан в ENSICA ( Национальная высшая школа инженеров авиационного строительства ) в 1996 году. В 2005 году он был доставлен в Ле-Бурже в ожидании возможного проекта реставрации. [18]

Модель в масштабе 1/7, построенная EADS, демонстрируется с 2002 года в аэропорту Бордо-Мериньяк . [18]

В СМИ

Смотрите также

  • Хоппер  – европейское предложение 1990-х годов о создании роботизированного космоплана
  • Промежуточный экспериментальный аппарат  – прототип возвращаемого аппарата от ЕКА для разработки промежуточного экспериментального аппарата
  • SOAR  – швейцарский концепт космоплана 2015 года на основе проекта Hermes
  • Dream Chaser  – американский многоразовый автоматизированный грузовой космоплан с подъемным корпусом

Ссылки

Цитаты

  1. ^ Мартин Байер, Гермес: Учимся на наших ошибках , Космическая политика, Том 11, Номер 3, Август 1995, стр. 171-180(10)
  2. ^ Хауэлл, Элизабет (9 февраля 2015 г.). «Европейский экспериментальный мини-космический челнок будет запущен в среду». Space.com .
  3. ^ abcdefghijk Moxon, Warwick и Sedbon 1985, стр. 24.
  4. ^ abcdefgh Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 25.
  5. ^ abc Moxon, Warwick и Sedbon 1985, стр. 25-26.
  6. ^ «Европа и Азия в космосе». Лаборатория Филлипса ВВС США. 15 октября 1991 г. – через Google Books.
  7. ^ «Неделя в Германии». Немецкий информационный центр. 15 октября 1986 г. – через Google Books.
  8. ^ "Space Station Systems: Supplement". Отделение научной и технической информации, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. 15 октября 1986 г. – через Google Books.
  9. ^ ab Moxon, Warwick и Sedbon 1985, стр. 24-25.
  10. ^ Бланк, Ален; Мосние, Ален (1 сентября 1990 г.). «Авионика Гермеса». AIAA и NASA, 2-й Международный симпозиум по космическим информационным системам . Bibcode : 1990sis..symp.....B – через NASA ADS.
  11. ^ "Hermès l'avion пространственный французский 1985" .
  12. ^ "Hermès l'avion space français 1986-1987" .
  13. ↑ Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 25, 27.
  14. ^ abcd Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 26.
  15. ^ Bacos, MP; Parlier, M. (1 декабря 1988 г.). «Явления, с которыми сталкиваются теплозащитные материалы во время входа в атмосферу Hermes». Технический отчет NASA STI/Recon A. 1988–122: 29274. Bibcode : 1988STIA...8929274B – через NASA ADS.
  16. ^ Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 26-27.
  17. ^ abcd Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 27.
  18. ^ abc "Hermès l'avion space français 1991-1993" . www.capcomespace.net .
  19. ^ «Тайна космического челнока в той серии «Симпсонов», где Гомер отправился в космос». Jalopnik . 27 июля 2017 г.

Библиография

  • Ван ден Абелен, Люк. «Космический самолет ГЕРМЕС - мечта Европы о независимом пилотируемом космическом полете».
  • Моксон, Джулиан, Грэм Уорвик и Гилберт Седбон. «Гермес: Франция задает темп». Flight International , 30 ноября 1985 г., стр. 24–27.
  • Гермес на Astronautix.com
  • Гермес на Aerospaceguide.net
  • Фотографии макета 1:1, включая кабину
  • ГЕРМЕС, l'avion пространственный inachevé...
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hermes_(космический корабль)&oldid=1219020330"