Космические шаттлы X-37B и их задачи
X-37B (OTV-1) во время испытаний в аэропорту Astrotech Space Operations в Титусвилле, Флорида; 30 марта 2010 г.
Два шаттла Boeing X-37B ВВС США — первые в мире многоразовые беспилотные летательные аппараты. Выведенные на орбиту ракетами-носителями, они самостоятельно возвращаются на Землю, совершая посадку в аэропорту, как классические пилотируемые шаттлы. Оба корабля уже провели в космосе более 2800 дней. С самого начала миссии X-37B окутаны военной тайной, что породило ряд предположений об их функциях и задачах. Однако он представляется чрезвычайно эффективным инструментом для проверки различных технологий, используемых в американских космических программах.
Идея создания «космического самолета», который выводился бы на орбиту ракетой-носителем и возвращался бы на посадку в аэропорт по типу самолета, впервые появился в США в середине 50-х годов. Затем ВВС США (US Air Force, USAF) начали программу создания пилотируемого шаттла X-20 Dyna-Soar (Dynamic Soarer). В июне 1959 года контракт на постройку машины был заключен с Boeing. ВВС США не скрывали, что Х-20 будет боевой машиной, в основные задачи которой будут входить, среди прочего ведение разведки, спасение космического пространства, обслуживание и ремонт спутников, а также захват спутников противника и борьба с ними, а также стратегические бомбардировки атомными бомбами. Предполагалось, что Х-20, используя собственную двигательную установку и влияние верхних слоев атмосферы, сможет изменять наклонение орбиты. Это должно было позволить ему захватить спутники противника. После долгих раздумий в декабре 1961 года ракета Titan IIIC была выбрана в качестве стартовой платформы для Х-20. Однако технологические возможности того времени не поспевали за амбициозными предположениями программы. Кроме того, слишком высокие затраты и отсутствие четкой цели привели к тому, что, наконец, в декабре 1963 года Пентагон принял решение об ее упразднении. Однако многие из выводов и концепций, проанализированных в программе X-20, позже были использованы в других проектах, таких как программа строительства космического корабля “Шаттл” и программа X-37B.
Несмотря на несомненный успех программы American Space Transportation System (STS), их эксплуатация оказалась слишком дорогой и слишком сложной по сравнению с первоначальными предположениями. Подготовка орбитальных аппаратов СТС к следующему полету заняла месяцы и не соответствовала концепции быстрого и относительно дешевого вывода зарядов на орбиту. То, что это были пилотируемые машины, значительно усложняло процесс подготовки к полету и увеличивало эксплуатационные расходы. Катастрофа космического корабля “Челленджер” в 1986 году, а затем и крушение космического корабля “Колумбия” в 2003 году также показали, какие огромные потери могут быть вызваны пилотируемыми полетами. Поэтому в начале 90-х НАСА начало исследования по разработке новой многоразовой ракеты-носителя (РЛВ). Цель программы заключалась в создании пилотируемого одноступенчатого корабля (SSTO) под названием Venture Star. Построенный по технологии несущего корпуса аппарат должен был взлетать вертикально благодаря собственным (неотклоняющимся) двигателям, а затем возвращаться на Землю в валовом полете — как шаттл.
В 1996 году НАСА заключило с Lockheed Martin контракт на разработку демонстратора технологий, получившего обозначение X-33. Предполагалось, что это будет уменьшенная (в масштабе 1:2) беспилотная версия аппарата Venture Star. В то же время компания Orbital Sciences получила контракт на строительство демонстратора технологий, получившего обозначение X-34. Предполагалось, что это будет относительно дешевый беспилотный автономный суборбитальный аппарат, напоминающий небольшой шаттл. При постройке Х-33 столкнулись с технологическими проблемами, когда выяснилось, что композитный топливный бак (жидкий водород) с одной стороны слишком тяжелый, а с другой – не выдержал ресурсных испытаний. Использование передовых композитов было необходимо.
Если аппарат должен был выйти на низкую околоземную орбиту (НОО) самостоятельно (без ракеты-носителя), его снаряженная масса должна была составлять всего 10% массы аппарата, заправленного топливом. В конце концов, в феврале 2001 года НАСА прекратило программу X-33, несмотря на то, что прототип был готов на восемьдесят пять процентов, а стартовый центр полностью функционировал. В марте 2001 года программа Х-34 также была свернута, а два построенных опытных экземпляра были переданы на вооружение.
Боинг Х-40А СМВ и Боинг Х-37А
Еще в середине 90-х НАСА начало рассматривать возможность отказа от пилотируемых полетов в пользу автономных беспилотных полетов. Многоразовые беспилотные корабли могут значительно снизить затраты на вывод полезной нагрузки на околоземную орбиту. Анализы ВВС США также шли в том же направлении, ища возможность относительно дешевого и быстрого вывода военных спутников на орбиту с помощью так называемого Космический маневренный корабль (СМВ).
Затем ВВС США поручили компании Boeing построить демонстратор технологий, размер которого должен был составлять 85 % размера целевого транспортного средства. Машина, получившая обозначение Х-40А, должна была использоваться для аэродинамических испытаний и отработки системы автономного полета. Х-40А строился по схеме низкоплана с убирающимся трехточечным шасси и напоминал миниатюрный шаттл. Длина фюзеляжа Х-40А составляла 6,4 м, а размах крыла – 3,4 м. 11 августа 1998 г. на авиабазе Холломан в Нью-Мексико было проведено первое испытание Х-40А. Машина была подвешена под вертолетом UH-60 Black Hawk на высоте 2800 м, примерно в 4 км от взлетно-посадочной полосы. После отделения Х-40А выполнил автономный парящий полет, в результате которого произошло увеличение угла атаки и приземление. Остановка на дистанции 2100 м осуществлялась благодаря тормозным парашютам.
В 1999 году ВВС США одолжили X-40A НАСА, которое модифицировало машину для своей собственной программы испытаний. В период с 4 апреля по 19 мая 2001 г. X-40A совершил семь полетов на валу в испытательном центре FRC НАСА Драйден в Калифорнии (ныне: FRC Нила А. Армстронга, Центр летных исследований Нила А. Армстронга). В то время изучались автономные системы навигации и управления. Вертолет CH-40D Chinook, принадлежащий армии США, использовался для доведения X-47A до потолка посадки. Транспортное средство было сброшено с высоты примерно 4570 м. На момент реализации программы НАСА планировало построить две машины: одну для испытательной машины захода на посадку (ALTV), а другую – для орбитальной машины (OV). Основными задачами орбитального аппарата были проведение осмотров и возможных ремонтов искусственных спутников. Изначально планировалось, что ОВ будет выводиться на орбиту в транспортном люке орбитального корабля СТС (челнока). Однако такое решение было неэкономичным, и было решено, что аппарат будет нести ракета Delta IV или другая ракета с аналогичными параметрами.
