Корабль многоразового использования является классом космических аппаратов , которые были разработаны с повторным запуском, орбитой и атмосферными тормозной спускаемыми в виде. Это контрастирует с обычными космическими кораблями, которые спроектированы так, чтобы их можно было использовать (выбросить, дать сгореть при входе в атмосферу) после использования. Примерами многоразовых космических кораблей являются космические самолеты (такие как орбитальные аппараты Space Shuttle и Dream Chaser ) и космические капсулы, такие как SpaceX Dragon . Такому космическому кораблю необходимы механизмы, предотвращающие разрушение космического корабля и его пассажиров / груза при входе в атмосферу. Отказ таких систем может быть катастрофическим, как то, что произошло на космическом корабле " Колумбия".катастрофа .
Дизайн [ править ]
Вход в атмосферу [ править ]
Многоразовые космические аппараты включают механизмы для контролируемого спуска с орбиты и повторного входа в атмосферу . Для этого в Space Shuttle были включены капсулы OMS , а в SpaceX Dragon - собственные двигатели, используемые для спуска с орбиты. Сход с орбиты замедляет космический корабль, заставляя его снижаться. [1] [2]
Грубо говоря, 15% массы приземляемого космического корабля, возвращающегося в атмосферу, должно быть теплозащитным . [3]
Системы термозащиты (TPS) могут быть изготовлены из различных материалов, включая армированный углерод-углерод и абляционные материалы . [4] Исторически эти материалы были впервые разработаны на межконтинентальных баллистических ракетах . Тем не менее, требования к многоразовым космическим системам отличаются от требований к одноразовым космическим кораблям, особенно в отношении требований к теплозащитному экрану . В частности, потребность в долговечных покрытиях с высоким коэффициентом излучения, которые могут выдерживать несколько тепловых циклов, составляет ключевое требование при разработке новых многоразовых космических аппаратов. Современные материалы для таких покрытий с высоким коэффициентом излучения включают дисилициды переходных металлов. [5]
Абляционные тепловые экраны надежны, но их можно использовать только один раз, и они тяжелые. Армированные углеродно-углеродные панели обогрева, подобные тем, которые используются на космических челноках, хрупки, и это было доказано на катастрофе космического корабля "Колумбия". Создание прочной, но легкой и эффективной плитки для обогрева - сложная задача. Материал LI-900 использовался на космическом корабле "Шаттл".
Посадка и ремонт [ править ]
Космическим кораблям, которые приземляются на взлетно-посадочную полосу горизонтально, требуются крылья и шасси. Они , как правило , потребляют около 9-12% от массы космического аппарата, [ править ] , который либо уменьшает полезную нагрузку или увеличивает размер космического аппарата. Такие понятия, как подъем тела предлагают некоторое снижение массы крыла, [ править ] как это делает треугольное крыло формы орбитального космического челнока .
Вертикальное приземление может быть выполнено либо с парашютом, либо с помощью движителя. SpaceX Dragon был примером космической капсулы с многоразовым парашютом. Его производная, Dragon 2 , изначально предназначалась для приземления на сушу. Однако такая концепция многоразового использования была отменена в 2017 году, и теперь для посадки в море используются парашюты.
После приземления космический корабль может нуждаться в ремонте, чтобы подготовить его к следующему полету. Этот процесс может быть длительным и дорогостоящим, занимая до года. И, возможно, космический корабль не сможет пройти повторную сертификацию как пригодный для использования человеком после ремонта. В конечном итоге существует ограничение на то, сколько раз космический корабль может быть переоборудован, прежде чем он должен быть списан, но частота повторного использования космического корабля значительно отличается в зависимости от конструкции космического корабля. [6] [7]
Список многоразовых космических кораблей [ править ]
США [ править ]
- Североамериканский X-15
- Близнецы
- СК-2
- Орбитальный аппарат Space Shuttle (космоплан)
- Открытие
- Челленджер (уничтожен в полете)
- Колумбия (Разрушена в полете)
- Энтерпрайз (ни разу не летал)
- Атлантида
- Стараться
- SpaceX Dragon
- Дракон 2
- Crew Dragon
- Грузовой дракон
- Boeing X-37 (космоплан)
- Боинг Старлайнер
- Орион
В разработке [ править ]
- Космический корабль SpaceX
- Dream Chaser (космоплан)
Отменено [ редактировать ]
- Боинг X-20 Dyna-Soar
Русский / советский [ править ]
- Космический аппарат VA
- Орбитальный аппарат класса " Буран" (космоплан)
- Буран
- Птичка (ни разу не летела)
- 2.01 (ни разу не летал)
- 2.02 (ни разу не летал)
- 2.03 (ни разу не летал)
В разработке [ править ]
- Орел (космический корабль)
Отменено [ редактировать ]
- Клипер (космоплан)
- МАКС (космический корабль)
Другое [ править ]
- Китайский пилотируемый космический корабль нового поколения
- РЛВ-ТД (Индия; прототип; робот; космоплан)
В разработке [ править ]
- Space Rider (европейский; робот; космоплан; преемник IXV )
- Аватар (Индия; робот; космоплан)
Отменено [ редактировать ]
- НАДЕЖДА-X (Япония)
- Гермес (космический корабль) (Франция; концепт)
См. Также [ править ]
- Многоразовая система запуска
Ссылки [ править ]
- ^ "Дракон - космический корабль и спутники" . Проверено 31 мая 2020 .
- ^ "Coming Up: Crew Dragon Deorbit Burn - Коммерческая программа экипажа" . blogs.nasa.gov . Проверено 31 мая 2020 .
- ^ Chung, Winchell D. младший (2011-05-30). «Базовый дизайн» . Атомные ракеты . Projectrho.com . Проверено 4 июля 2011 .
- ^ Джонсон, Сильвия (сентябрь 2012 г.). «Термозащитные материалы: разработка, характеристика и оценка» (PDF) . Исследовательский центр НАСА Эймса.
- ^ Покрытия с высоким коэффициентом излучения на волокнистой керамике для многоразовых космических систем Наука о коррозии 2019
- ^ Томпсон, Лорен. «SpaceX отказывается от плана сделать космический корабль Astronaut многоразовым; Boeing Sticks с планом повторного использования» . Forbes . Проверено 31 мая 2020 .
- ^ "SpaceX запускает Dragon, поскольку он готовится к следующему грузовому контракту" . SpaceNews.com . 2019-07-25 . Проверено 31 мая 2020 .
