Pierwszy «X» na orbicie



Pobieranie 26.07 Kb.
Data02.05.2016
Rozmiar26.07 Kb.
Pierwszy «X» na orbicie
22 kwietnia o 23:52 UT z kompleksu startowego numer 41 na Cape Canaveral startuje rakieta kosmiczna Atlas-V model 501 o numerze seryjnym AV-012. W chwili T+17 minut 25 sekund podana zostaje informacja, że oba stopnie rakiety funkcjonowały prawidłowo i ładunek użyteczny, nazwany przez USAF (United States Air Force) OTV-1 (Orbital Test Vehicle), a zarejestrowany przez USStratCom jako USA-212, jest na właściwej orbicie. Niestety jednocześnie Siły Powietrzne nakładają na dalsze informacje o przebiegu misji ścisłe embargo, choć misja jest niezwykle interesująca – to przecież pierwszy start nowego, eksperymentalnego samolotu kosmicznego, znanego powszechnie pod nazwą X-37B. Historia jego powstania jest wielce nietypowa.
Projekt X-40 - USAF
W październiku 1996 roku Boeing dostał od USAF kontrakt na opracowanie koncepcji oraz zbudowanie demonstratora technologicznego i egzemplarza testowego manewrującego pojazdu kosmicznego SMV (Space Maneuver Vehicle). Został on zdefiniowany jako bezzałogowy statek kosmiczny wielokrotnego użytku, wynoszony na orbitę w ładowni promu kosmicznego STS (Space Transportation System) bądź przy pomocy klasycznych rakiet jednorazowego użytku (klasy Delta bądź Atlas), zdolny do wykonania rocznego lotu orbitalnego, podczas którego miałby dużą zdolność manewrową, a kończący swą misję automatycznym horyzontalnym lądowaniem na wcześniej wskazanym lotnisku. Do jego zadań miałoby należeć dostarczanie na orbitę i z powrotem niewielkich ładunków oraz szeroko pojęty zwiad – dotyczący nie tylko powierzchni Ziemi, ale i obiektów znajdujących się na jej orbitach. W ogóle, to USAF od dawna marzyły o posiadaniu własnego samolotu kosmicznego. Pierwszą przymiarką był projekt kosmicznego szybowca X-20 „Dyna Soar”, który na początku lat 60-tych był doprowadzony prawie do samego końca, jednak w ostatniej fazie, krótko przed pierwszym lotem został porzucony na korzyść załogowej stacji orbitalnej MOL (Manned Orbiting Laboratory) – którą zresztą również skasowano (w roku 1969), ze względu na przejęcie zwiadu satelitarnego przez satelity bezzałogowe. Dwa lata później wojsko dostrzegło swoją szansę w nowym projekcie NASA - aktywnie włączyło się do projektowania wahadłowca programu STS, forsując m. in. znaczne zwiększenie jego gabarytów w stosunku do tych, które planowała agencja kosmiczna. USAF zamierzało odkupić od NASA jeden z orbiterów (miał nim być Discovery) i z jego pomocą wysyłać z kalifornijskiego kosmodromu Vandenberg na orbity polarne szereg swoich satelitów. Jednak, gdy do pierwszego startu brakowało zaledwie pół roku, katastrofa Challengera wygasiła w USAF entuzjazm dla tego projektu. Owszem, do roku 1992 niejako siłą rozpędu wykonano z pomocą promów NASA kilka tajnych misji, jednak, po uwzględnieniu z jednej strony stosunkowo wysokiej zawodności systemu, zaś z drugiej postępu w dziedzinie miniaturyzacji i innych technologii, znów postawiono na klasyczne rakiety nośne. Jak jednak widać, nigdy nie wyrzeczono się całkowicie myśli o własnym promie kosmicznym. Pierwszym pojazdem zbudowanym w ramach projektu SMV był obiekt technologiczny ITTB (Integrated Technology Test Bed), znany pod określeniem X-40A. Była to zmniejszona o kilkanaście procent beznapędowa wersja SMV, przeznaczona do badań lotnych ostatniej fazy zbliżania i przyziemienia. Pierwszy taki test wykonano 11 sierpnia 1998 roku w Holloman AFB – X-40A został zrzucony z wysokości 2740 metrów (dostarczył go tam śmigłowiec UH-60), po czym samodzielnie wylądował. X-40A był oparty na koncepcji kadłuba samonośnego z niewielkimi skrzydłami typu delta oraz podwójnym (motylkowym) statecznikiem pionowym. Wyposażony był w trójpunktowe podwozie oraz system nawigacji oparty na GPS/INS. Następnym krokiem miało być zamontowanie w kadłubie silnika rakietowego na ciekłe materiały pędne, pokrycie poszycia systemem ochrony termicznej, dodanie drzwi ładowni oraz innych systemów, potrzebnych do wykonania lotu kosmicznego. Wersja ta miała nosić nazwę X-40B i być użyta w kosmosie.
Projekt X-37 - NASA
W obliczu niespełniania przez program STS swego podstawowego założenia, czyli zmniejszenia kosztu lotów kosmicznych, w tym samym 1996 roku, gdy USAF rozpoczęły realizację projektu X-40, NASA zaczęła poszukiwać metod ich redukcji. W ramach programu Future-X „Pathfinder” starano się stworzyć rozwiązania, mogące przyczynić się do powstania jednostopniowych rakiet nośnych wielokrotnego użycia, czy też mniejszych samolotów kosmicznych. W tym czasie powstała (niestety w dużej części jedynie na papierze) pewna liczba obiecujących projektów, z których warto wspomnieć choćby X-33 autorstwa firmy Lockheed Martin. Był to subskalowy demonstrator dużego, jednostopniowego, bezzałogowego samolotu kosmicznego VentureStar, posiadający m. in. metaliczne pokrycie termoizolacyjne, kompozytowe zbiorniki kriogenicznych materiałów pędnych, czy rakietowy silnik powietrznostożkowy (aerospike). W roku 1998 NASA dostała od Boeinga propozycję dotyczącą budowy niewielkiego orbitera, opartego na koncepcji X-40/SMV. NASA przyjęła propozycję w grudniu 1998 roku (podpisanie kontraktu na zbudowanie prototypu pod nazwą X-37A miało miejsce w lipcu roku 1999), widząc w niej krok w kierunku zbudowania automatycznego statku ratunkowego dla siedmioosobowej załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, znanego szerzej jako CRV (Crew Rescue Vehicle) lub X-38, zamierzała też uzyskać dodatkowe informacje na temat słabo dotąd zbadanego lotu w atmosferze z prędkością Ma=25. W porównaniu do X-40A, miał on nie tylko być zwiększony o około 20%, lecz również wyekwipowany odpowiednio do wykonania lotu kosmicznego. W praktyce miał on jedynie w detalach różnić się od X-40B. Na początku roku 2000 USAF postanowiły połączyć siły z NASA. Przekazało agencji prototyp X-40A, celem wykonania dodatkowych testów zbliżania i lądowania. Do tego celu wyposażono go w zmodyfikowany system nawigacyjny SIGI (Space Integrated GPS/INS), a także w centralę areometryczną CADS (Calculated Air Data System) oraz inne oprzyrządowanie. Pomiędzy 4 kwietnia a 19 maja 2001 roku wykonano siedem zrzutów i lądowań z wysokości 4500 metrów (X-40A wynoszony był przy pomocy śmigłowca CH-47D). Według pierwotnego grafiku, do pierwszego lotu orbitalnego X-37A mogłoby dojść już w roku 2002, a na orbitę dostarczyłby go w swojej ładowni prom Columbia. Jednakże w drugiej połowie 2001 roku USAF niespodziewanie wycofały się ze współpracy z NASA. Brak części środków finansowych spowodował co prawda opóźnienie planów, ale nie przekreślił projektu. Mimo to, w roku 2002 NASA zamówiła dwa egzemplarze X-37A – jeden do dalszych testów dynamiki lotu (nosił on nazwę ALTV, Approach and Landing Test Vehicle), które miano zrealizować w końcu roku 2004 (zrzut miał następować spod skrzydła B-52) i drugi (Orbital Vehicle), przeznaczony do lotu orbitalnego, planowanego wstępnie na rok 2006. Co ciekawe, w charakterze rakiety nośnej po raz pierwszy pojawiła się wówczas Delta-2/7920. Nadszedł czarny dla NASA rok 2003 - 1 lutego Columbia rozpadła się nad Teksasem. Agencja miała na głowie znacznie większe problemy, niż X-37, w związku z czym pod koniec roku zleciła Boeingowi spowolnienie prac nad projektem, a jeszcze później – wstrzymanie go. Wreszcie, na początku roku 2004 ogłosiła, że projekt zostaje przez nią definitywnie porzucony – NASA miała się teraz zająć powrotem ludzi na Księżyc. We wrześniu program został w całości przekazany do agencji zaawansowanych projektów badawczych Departamentu Obrony DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).
X-37 – znów pod kontrolą wojska

Przekazanie projektu wojsku oznaczało jednoczesne utajnienie projektu. Od tego czasu do wiadomości publicznej przenikały jedynie bardzo fragmentaryczne informacje. Dużym zaskoczeniem było zastąpienie w dalszych lotach doświadczalnych samolotu-nosiciela B-52 eksperymentalną konstrukcją „White Knight” firmy Scaled Composites, tą samą, która z powodzeniem wynosiła samolot rakietowy „SpaceShipOne”. Seria lotów, wykonanych w latach 2005-2007 w Vandenberg, objęła osiem lotów typu ‘taxi’ (ich ilość udało się ustalić jedynie na podstawie fotografii „White Knight”, na którym wymalowano wszystkie wykonane loty tego statku powietrznego), podczas których samolot był trwale zamocowany do nosiciela oraz trzy loty, po których ALTV lądował samodzielnie. Wykonano je 7 kwietnia, 18 sierpnia i 26 września 2006 roku, przy czym podczas pierwszego z nich ALTV zjechał z pasa i uszkodził przednią goleń podwozia. W listopadzie 2006 roku, najwyraźniej po zakończeniu wszystkich planowanych testów, DARPA przekazała realizację projektu USAF, a dokładnie Rapid Capabilities Office. Wtedy też zapadła decyzja o przystąpieniu do budowy właściwego samolotu kosmicznego (w zakładach Boeinga Phantom Works w Huntington Beach), jednocześnie podano do wiadomości, że rakietą nośną nie będzie Delta-2 (obawiano się, że opływ powietrza na powierzchni nieprzykrytego osłoną aerodynamiczną kosmolotu spowoduje jego uszkodzenie, bądź nawet oderwanie od rakiety), lecz Atlas-V, mogący go swobodnie pomieścić pod kapturem osłony. Sam samolot kosmiczny dostał oznaczenie X-37B OTV. Jego pierwszy start przewidziany był na grudzień roku 2008. Choć jeszcze w końcu lipca 2008 roku twierdzono, że statek jest już gotów do startu, to nie doszło do niego ani w roku 2008, ani nawet w 2009 – oficjalnie z powodu oczekiwania na rakiete i wolny termin startu. Jednak dopiero 24 listopada 2009 ukazały się pierwsze oficjalne informacje na temat startu - został on zabukowany na 19 kwietnia 2010 roku. 22 lutego 2010 roku X-37B OTV-1 został dostarczony na Cape Canaveral. Umieszczono go w budynku VIF (Vertical Integration Facility), gdzie przechodził przygotowania przedstartowe. 1 kwietnia, zgodnie z cyklogramem kampanii startowej, ruchoma platforma startowa wraz z rakietą – ale bez ładunku użytecznego i osłony aerodynamicznej – została przetransportowana na wyrzutnię, gdzie w dniu następnym wykonano symulację odliczania. Procedura ta ma na celu doprowadzenie rakiety do stanu gotowości do startu T-30 sekund, a więc obejmuje wszystkie czynności, włącznie z tankowaniem materiałów pędnych obu stopni, celem znalezienia ewentualnych usterek. Ponieważ żadnych usterek nie wykryto, 3 kwietnia rakieta powróciła do hangaru. Tego samego dnia poinformowano, że okno startowe otworzy się o godzinie 23:52 UT i będzie trwało 9 minut. 9 kwietnia okazało się, że rozpoczęta cztery dni wcześniej misja promu kosmicznego Discovery zostanie wydłużona o jedną dobę, w związku z czym jego lądowanie w Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego nastąpić miało nie 18, a 19 kwietnia w godzinach porannych. Jaki to jednak miało związek ze startem Atlasa z X-37B? Ano taki, że na wyposażeniu Cape Canaveral (ściślej Patrick AFB) jest tylko jeden radar śledzenia (zarówno startów, jak i lądowań), którego rekonfiguracja każdorazowo wymaga około 36 godzin pracy. Start przeniesiono na dzień następny, 20 kwietnia. 14 kwietnia z nieznanych przyczyn (być może natury meteorologicznej) start opóźniono o kolejną dobę, zaś 19 – z powodu dalszego wydłużenia misji Discovery - o jeszcze jedną. Wahadłowiec w końcu wylądował na Florydzie 20 kwietnia i można było natychmiast przystąpić do przestrajania radaru. 21 kwietnia rakieta – tym razem już z ukrytym pod pancerzem osłony aerodynamicznej o średnicy 5,4 metra miniwahadłowcem – została umieszczona na stanowisku startowym. 600-metrowy dystans pomiędzy VIF a SLC-41 pokonała w czasie zaledwie 36 minut. O 17:00 UT (13:00 miejscowego) rozpoczęto odliczanie. Biegło ono bez żadnych przerw i dobiegło do końca dokładnie w chwili otwarcia się okna startowego.

OTV-1 F1 – pierwsza misja X-37B



O 23:52:00,242 rakieta zaczęła się wznosić. W T+3 minuty 39 sekund (T+03:39) odrzucono obie połówki osłony aerodynamicznej, a w T+04:24 zakończył pracę silnik pierwszego stopnia RD-180 (nota bene rosyjskiej konstrukcji). Sześć sekund później pierwszy stopień CCB (Common Core Booster) odłączył się od drugiego stopnia Centaur, w T+4:40 nastąpił zapłon jednokomorowego silnika RL10, który podług planu pracował aż do chwili T+17:25. Później nastąpił informacyjny blackout i co do przebiegu dalszego lotu można jedynie domniemywać. Zapewne w ciągu trzydziestu-czterdziestu sekund po wyłączeniu silnika drugiego stopnia OTV-1 oddzielił się od Centaura i zaczął samodzielnie poruszać się po orbicie, której pułap oceniany jest na 430-450 km, a inklinacja na 33,5°. Niestety, rzeczywiste parametry orbitalne X-37B również zostały utajnione, wiadomo jedynie, że może on operować na wysokości 200-925 km, a inklinacja orbity warunkowana jest z jednej strony szerokością geograficzną miejsca startu (28,45°), zaś z drugiej miejsca planowanego lądowania (Vandenberg AFB, 33,75°). Co do losu samego Centaura, w którym zostało bardzo wiele niezużytych materiałów pędnych (rakieta w swej najsłabszej wersji i tak posiadała znacznie nadmiarowy udźwig), to po 25 minutach od oddzielenia jego silnik został włączony ponownie, w wyniku czego znalazł się on, jako pierwszy „tajny” obiekt, na orbicie okołosłonecznej. Obecnie pozostaje jedynie oczekiwać lądowania OTV-1 w Vandenberg (bądź w zapasowej bazie Edwards), które, zgodnie z oficjalną zapowiedzią, zostanie przeprowadzone przed upływem 270 dni na sygnał centrum kontroli misji, zlokalizowanego w Trzeciej Doświadczalnej Eskadrze Kosmicznej (3rd Space Experimentation Squadron) w Schriever AFB w stanie Kolorado. Prędkość OTV podczas zetknięcia z pasem ma wynieść około 350 km/h. Co do zadań, jakie mają być zrealizowane podczas lotu, USAF są bardzo lakoniczne, należy domniemywać, że będzie to głównie test wszystkich systemów pojazdu, zwłaszcza osłony termicznej i systemów nawigacji podczas operacji automatycznego lądowania. Nie wiadomo nawet, czy w ładowni pojazdu o długości 2,1 metra i średnicy 1,2 metra zostało umieszczone jakiekolwiek wyposażenie. Zagadką jest również kwestia silnika głównego pojazdu. Pierwotnie zakładano, że będzie on napędzany mieszanką węglowodorów JP-8 i nadtlenkiem wodoru, jednak podczas konferencji prasowej jeden z dyrektorów projektu, były astronauta Gary Payton oznajmił, że napędem jest hydrazyna i czterotlenek azotu. Podczas pobytu na orbicie z ładowni wysunięte zostanie źródło zasilania – panel baterii słonecznych. Zakładając, ze pierwsza misja zakończy się powodzeniem, w roku 2011 można się spodziewać startu drugiego egzemplarza X-37B (OTV-2), a później drugiego lotu OTV-1. Czy, jak poprzednie „Iksy” i ten okaże się konstrukcją przełomową?
Waldemar Zwierzchlejski

Podstawowe parametry techniczne poszczególnych pojazdów programu (dane przybliżone)


 

OTV-1

X-37A

X-40A

Długość

8,8 m

8,38 m

6,70 m

Rozpiętość

4,5 m

4,57 m

3,51 m

Wysokość

2,9 m

2,76 m

2,20 m

Masa

5400 kg

5000 kg

1200 kg

Napęd

Rocketdyne AR2-3 ?

Rocketdyne AR2-3

-

Paliwo

N2H4

JP-8

-

Utleniacz

N2O4

H2O2

-


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna