Хоппер был предложенным Европейским космическим агентством (ЕКА) орбитальным космическим самолетом и многоразовой ракетой-носителем . «Хоппер» был проектом системы исследования FESTIP (Future European Space Transportation Investigations Program). [1]
Страна | ЕКА |
---|---|
Заключение контракта | EADS , Немецкий аэрокосмический центр |
Статус | Отменено |
Хоппер был одним из нескольких предложений по многоразовой ракете-носителю (RLV), разработанной ЕКА. Предлагаемые многоразовые ракеты-носители должны были использоваться для недорогой доставки спутниковой полезной нагрузки на орбиту уже в 2015 году. [2] Прототип Hopper, известный как ( EADS ) Phoenix , был европейским проектом под руководством Германии, который включал в себя строительство и тестирование модели предлагаемого Хоппера в масштабе одной седьмой. 8 мая 2004 года на Североевропейском аэрокосмическом полигоне в Кируне, Швеция , был проведен одиночный испытательный полет Phoenix , за которым в том же месяце последовали новые испытания. [3]
Разработка
Задний план
Начиная с 1980-х годов, международный интерес к разработке многоразовых космических аппаратов рос; в то время только сверхдержавы той эпохи, Советский Союз и Соединенные Штаты , обладали этой способностью. [4] Европейские страны, такие как Великобритания и Франция, приступили к реализации своих собственных национальных программ по производству космических самолетов, таких как HOTOL и Hermes , пытаясь заручиться поддержкой многонационального Европейского космического агентства (ESA). Хотя эти программы в конечном итоге не получили достаточной поддержки для продолжения разработки, в ряде стран-членов ЕКА все еще существовал спрос на разработку многоразовых космических аппаратов. [4] В течение 1990-х годов, в дополнение к разработке и эксплуатации нескольких программ демонстрации технологий, таких как Atmospheric Reentry Demonstrator (ARD), ESA также работало над созданием долгосрочной основы для возможной разработки жизнеспособный многоразовый космический корабль, известный как Подготовительная программа будущих пусковых установок (FLPP). [5]
В рамках FLPP Европейское космическое агентство и европейские промышленные партнеры провели подробные исследования нескольких концепций частично многоразовых ракет-носителей; Целью программы было подготовить подходящую машину для того, чтобы, после положительного решения стран-членов ЕКА, приступить к производству пусковой установки нового поколения (NGL). [5] Всего было изучено четыре концепции запуска: бункер с горизонтальным взлетом (HTO), бункер с вертикальным взлетом (VTO), многоразовая первая ступень (RFS) и жидкостный ускоритель обратного полета . Каждый из этих концептуальных кораблей состоял из многоразового крылатого ускорителя , который был соединен с одноразовой верхней ступенью для доставки полезной нагрузки на геостационарную переходную орбиту . [5]
Вариант HTO Hopper был разработан для горизонтального взлета, первая часть которого должна была быть достигнута с помощью ракетных салазок . [5] Он имел относительно обычную конфигурацию крыла и корпуса, хотя одной нетипичной особенностью была носовая часть космического корабля, которая имела намеренно низкий изгиб, так что требуемый размер элевонов для желаемой функциональности дифферента мог быть уменьшен, а также приводил к улучшенная внутренняя структура, например, в размещении переднего шасси . [5] В аэродинамическом плане конфигурация HTO Hopper имеет крыло с закругленным треугольником в плане с размахом передней кромки 60 градусов , которое сочетается с центральным вертикальным стабилизатором и плоской нижней стороной с целью максимизации характеристик космического корабля во время гиперзвукового полета. [5]
Альтернативный вариант VTO Hopper был разработан для вертикального взлета и запускался традиционным способом через одноразовую пусковую систему . [6] Он отличался относительно традиционным тонким корпусом, похожим на ракету , но отличался наличием небольшого треугольного крыла со стреловидностью 45 градусов и центральным расположением вертикального стабилизатора. Что касается конструкции, VTO Hopper имел круглое поперечное сечение с гребнем на нижней стороне корабля, который служил для размещения как крыльев, так и откидной створки; Он также имел ускоритель, который был разработан для несения полезной нагрузки на носовой части фюзеляжа. [6] Исследования показали, что и HTO, и вариант VTO имеют относительно схожую среду повторной нагрузки. [7]
HTO Hopper - Выбор
HTO Hopper был принят для дальнейших разработок в рамках другой инициативы ЕКА в форме исследования системы FESTIP (Программа исследований будущего европейского космического транспорта). [8] В 1998 году было принято решение, что конструкция Hopper соответствует всем установленным требованиям. [9] На этом этапе космический корабль должен был состоять из одноступенчатого многоразового корабля, который сам не достигал орбитальной скорости. Сообщается, что Хоппер обещал обеспечить более низкую стоимость орбитального развертывания полезной нагрузки. [3] Представитель EADS заявил, что многоразовая ракета-носитель, такая как Hopper, может вдвое снизить стоимость отправки спутника на орбиту, которая, как сообщается, в 2004 году была определена в размере около 15 000 долларов США за килограмм полезной нагрузки [2].
Предполагаемый профиль миссии Хоппера должен был включать несколько этапов. Фаза запуска должна была быть достигнута с использованием 4-километрового магнитного горизонтального пути, который должен был быть специально построен в Космическом центре Гвианы во Французской Гвиане , чтобы разгонять космический корабль до стартовой скорости. [3] [9] При достижении высоты 130 км аппарат запускал разгонный блок с ракетным двигателем для достижения орбитальной скорости ; как только он достигнет необходимой высоты и скорости, он выпустит свой спутник , который самостоятельно поднимется еще выше, чтобы достичь желаемой орбиты. [3] Сообщается, что Hopper был разработан для доставки 7,5-тонных спутников на орбиту на высоте 130 км над поверхностью Земли. [3] После высвобождения полезной нагрузки транспортное средство должно было спланировать вниз при снижении диспетчера. Предполагалось, что космический корабль приземлится на заранее определенном острове в Атлантическом океане , после чего его доставят обратно во Французскую Гвиану на корабле для дальнейших полетов. [2] [3]
Многонациональный аэрокосмический конгломерат EADS отвечал за управление проектом Hopper, а также за разработку программных элементов проекта. [9] Ряд других компаний-партнеров также принимал участие в разработке космического корабля. Как сообщается, и ESA, и EADS изначально планировали завершить разработку Hopper в период с 2015 по 2020 год. [9] После первого испытания на скольжение с использованием прототипа Phoenix в мае 2004 года никаких дальнейших обновлений программы не поступало; Считается, что работа над Hopper была прекращена. [ необходима цитата ]
Прототип - Феникс
Phoenix RLV пусковой установки , прототип Хоппер пусковой установки , был разработан и изготовлен как часть более широкой ASTRA программы в Германский аэрокосмический центр (DLR), а € проект 40000000 основан Федеральным правительством Германии , EADS» Astrium дочерних и штат Бремен . Сообщается, что EADS и штат Бремен инвестировали в программу ASTRA не менее 8,2 млн евро и 4,3 млн евро соответственно. Дальнейший вклад в 16000000 € был получен от компаний - партнеров по программе, такие как Бремен - О-System , в DLR и Федеральное министерство образования и научных исследования. Строительство прототипа началось в 2000 году. [9]
Phoenix RLV составила 6,9 метров (23 футов) в длину, имел вес 1200 кг (2600 фунтов), а размах крыльев 3,9 метра (13 футов). При проектировании упор был сделан на минимизацию лобового сопротивления за счет уменьшения габаритов автомобиля. [9] Внутренняя часть фюзеляжа была занята различной авионикой и бортовыми системами, обеспечивающими навигацию , передачу данных, энергоснабжение и функции искусственного интеллекта, позволяющие ему автоматически выполнять свою миссию по сбору данных. [3] Феникс был в шесть раз меньше запланированного Хоппера. [10] Предполагалось, что окончательная версия машины будет способна поддерживать возвращаемые силы и тепло, а также будет способна планировать с высоты 129 километров (80 миль). Работы по интеграции и тестированию системы были завершены в апреле 2004 г. [9]
Испытания на падение - май 2004 г.
В субботу, 8 мая 2004 года, прототип Phoenix прошел крупномасштабные испытания на падение на аэрокосмическом полигоне Северной Европы в Кируне , Швеция. Автомобиль был поднят вертолетом и сброшен с высоты 2,4 км (7900 футов). Сообщается, что после 90-секундного управляемого планирования прототип приземлился точно и без происшествий. [11] [3] Основная цель испытания заключалась в оценке планерного потенциала корабля. В частности, «Феникс» исследовал различные методы выполнения автоматической посадки, не требующей вмешательства человека; Наведение обеспечивалось несколькими средствами навигации, включая спутники GPS , радары и лазерные высотомеры , а также различные датчики давления и скорости . По словам представителя EADS Матиаса Спуде, прототип приземлился в пределах трех сантиметров от намеченной цели. [2]
Уже были запланированы дополнительные испытания, в том числе три, которые планировалось провести в течение следующих двух недель, которые должны были быть направлены на испытания более сложных посадок (включая падение космического корабля под разными углами или ориентациями относительно места посадки). [2] Кроме того, проект имел ожидаемую веху - выпустить прототип с высоты 25 километров (82000 футов) в течение трех лет. Однако перед полетом EADS отметила, что дальнейшие испытания будут зависеть от характеристик аппарата во время начального полета. [9]
Еще два испытательных полета были проведены 13 мая (повторение испытания на падение 8 мая) и 16 мая. [12]
Долгосрочная перспектива - Сократ
В долгосрочной перспективе, в случае успеха и жизнеспособности, технология посадки, испытанная на Фениксе, должна была быть включена в последующий многоразовый аппарат, который должен был называться Сократ . Хотя Сократ не задумывался как орбитальный аппарат, он должен был летать со скоростью, в 10 раз превышающей скорость звука , а также выполнять очень короткие перелеты между полетами в качестве ступеньки к повторному использованию. [2]
Смотрите также
- Гермес - Отмененная французская концепция пилотируемого космического самолета с 1987 года.
- Промежуточный экспериментальный автомобиль - прототип транспортного средства для повторного входа, созданный ЕКА для разработки промежуточного экспериментального автомобиля.
- Маглев
- Запуск ракетных санок - Предлагаемый способ запуска космических аппаратов.
- Liquid Fly-back Booster - исследование в рамках немецкой программы ASTRA
- Немецкая космическая программа
Рекомендации
Цитаты
- ^ Dujarric, C. (март 1999). «Возможные будущие европейские пусковые установки, процесс конвергенции» (PDF) . Бюллетень ЕКА . Европейское космическое агентство (97): 11–19.
- ^ Б с д е е Макки, Мэгги. «Европейский космический челнок проходит ранние испытания». New Scientist , 10 мая 2004 г.
- ^ a b c d e f g h «Запуск ракет нового поколения». BBC News , 1 октября 2004 г.
- ^ a b «Атмосферный демонстратор входа в атмосферу». Европейское космическое агентство , октябрь 1998 г. BR-138.
- ^ a b c d e f G. Pezzellaa et al. 2010. с. 36.
- ^ a b G. Pezzellaa et al. 2010. с. 37.
- ^ G. Pezzellaa et al. 2010. С. 38–39.
- ^ «Возможные будущие европейские пусковые установки, процесс конвергенции - бюллетень ЕКА № 97». ЕКА , март 1999 г.
- ^ a b c d e f g h "PHOENIX: Будущие перспективы космического транспорта через многоразовые стартовые системы". Airbus , 10 мая 2004 г.
- ^ European Space Shuttle Скользит к успеху 9 мая 2004
- ^ «День полета Феникса». Архивировано 24июля 2011 года, шведской космической корпорацией Wayback Machine , 8 мая 2004 года.
- ↑ IAC Vancouver, октябрь 2004 г .: «Результаты и перспективы летных испытаний многоразовых RLV-демонстраторов Phoenix Flight Test», W. Gockel et al. AAAF Аркашон, март 2005 г .: «Характеристики и анализ летных испытаний Synthesis Phoenix», W. Gockel et al. AAIA Capua, май 2005 г .: «План продолжения проекта и программы Phoenix», П. Кир и В. Гокель IAC Фукуока, октябрь 2005 г .: «Phoenix Demonstrator Logic», П. Кир и Дж. Соммер
Библиография
- G. Pezzellaa, M. Marinia, P. De Matteis b, J. Kauffmann c, A. Daprad, C. Tomatisd. «Аэротермодинамический анализ четырех многоразовых пусковых установок в рамках подготовительной программы ЕКА по будущим пусковым установкам». Aerotecnica Missili & Spazio, Журнал аэрокосмической науки, технологий и систем , Vol. 89, № 1. Январь 2010. С. 36–46.
- Гокель, Вильгельм; Кир, Питер; Яновский, Рольф; Роеннеке, Аксель (2004). «Многоразовые демонстрационные транспортные средства RLV - результаты и перспективы летных испытаний в Фениксе». 55-й Международный астронавтический конгресс Международной астронавтической федерации, Международной академии астронавтики и Международного института космического права . Труды 55 - й Международный конгресс астронавтики 2004 . DOI : 10,2514 / 6.IAC-04-V.6.04 .
Внешние ссылки
- Европейский космический шаттл приближается к успеху 9 мая 2004 г. - подробности и фото
- Изображения для испытаний на скольжение: Zarm.uni-bremen.de , Spacetec.zarm.uni-bremen.de