Myšlienka raketového vesmírneho lietadla schopného vystúpiť na obežnú dráhu a vrátiť sa na Zem ako lietadlo sa objavila pred niekoľkými desaťročiami. Časom jeho vývoj viedol k tzv. orbitálne lietadlá vrátane tých, ktoré našli praktické uplatnenie. Práca v tejto oblasti však do určitého času nemohla priniesť požadované výsledky. Popredné krajiny sveta vyvinuli niekoľko projektov vesmírnych lietadiel, ale nepokročili ďalej ako testovaním experimentálneho vybavenia.
Treba poznamenať, že všetok raný vývoj ZSSR a USA v oblasti vesmírnych lietadiel, aj keď neviedol k vzniku a prevádzke zásadne novej technológie, stále nebol zbytočný. S ich pomocou mohli špecialisti z veľkého počtu vedeckých a projekčných inštitúcií získať potrebné skúsenosti, vykonať množstvo štúdií a experimentov a určiť ďalšie spôsoby vývoja vesmírnych technológií. Na základe nových technológií a vývoja boli čoskoro vytvorené skutočné vzorky vesmírnych lietadiel s požadovanými vlastnosťami.
X-20 DynaSoar
Prvým plnohodnotným projektom vesmírneho lietadla, ktorý mal šancu dosiahnuť testovacie lety, je americký X-20 DynaSoar. Práce na tomto programe sa začali na jeseň 1957 - len niekoľko dní po vypustení prvého umelého satelitu Zeme vyrobeného v ZSSR. Vojenské a politické vedenie, ako aj vedúci amerického leteckého priemyslu dospeli k záveru, že je potrebné vytvoriť vlastné vesmírne systémy vrátane systémov vhodných na vojenské účely.
Vesmírne lietadlo X-20 DynoSoar vstupuje do atmosféry. Kresba NASA
V polovici decembra sa v NACA konala konferencia o spôsoboch vývoja raketových a vesmírnych technológií. Diskutovalo sa o troch hlavných typoch vesmírnych lodí na prepravu osôb alebo nákladu: kapsula s vypustením na obežnú dráhu pomocou nosnej rakety a návratom po balistickej trajektórii; orbiter typu zdvíhacie teleso, schopný vykonať niektoré manévre; ako aj plnohodnotný orbitálny vesmírny letún. Na základe výsledkov diskusií bolo rozhodnuté vyvinúť koncepty „balistickej“kapsuly a vesmírneho lietadla.
Koncom roka spustilo veliteľstvo výskumu a vývoja amerického letectva nový program s kódom DynaSoar (skratka Dynamic Soaring - „dynamické plánovanie“), v ktorom sa plánoval vývoj vesmírneho lietadla. Začalo sa formovanie požiadaviek na budúcu vesmírnu loď, ako aj zbieranie žiadostí o účasť v programe. BBC dostala celkovo viac ako sto návrhov, ale do programu bolo zapojených iba 10 spoločností, z ktorých sa niektoré rozhodli spolupracovať.
Začiatkom jari 1958 sa vojenské letectvo zoznámilo s tuctom predbežných projektov systému DynaSoar. Vývojové spoločnosti zaujali rôzne prístupy a implementovali rôzne koncepty. Významná časť projektov mala zároveň istú podobnosť. Zabezpečovali stavbu hypersonického raketového lietadla, ktoré malo byť spojené s raketou pomocného nosiča. Rozdiely boli v konštrukcii lietadla, zložení palubných systémov a architektúre nosnej rakety. Letectvo považovalo za najlepšie možnosti projekty spoločností zo skupín spoločností Boeing-Vought a Bell-Martin. Boli to oni, kto bol vyvinutý.
Oddelenie nosnej rakety a vesmírneho lietadla. Kresba NASA
Paralelne s hľadaním víťazov súťaže rokovala armáda s NACA: táto organizácia mala poskytovať vedecké a praktické akcie. Zodpovedajúca dohoda sa objavila na konci jesene 1958. Potom Agentúra pre výskum a vývoj a spoločnosti leteckého priemyslu spolupracovali pod vedením letectva. Do tejto doby bolo rozhodnuté vykonať program v niekoľkých fázach - od výskumu po konštrukciu a testovanie bojovej verzie vesmírneho lietadla.
V roku 1959 tieto dve skupiny spoločností vykonávali rôzne výskumné a vývojové činnosti. Počas tohto obdobia zákazník niekoľkokrát zmenil požiadavky na vesmírny letún. Začiatkom novembra letectvo vybralo víťaza súťaže. Najlepšiu verziu projektu navrhli spoločnosti Boeing a Vought. Je zvláštne, že v tom čase už táto výrazne znížila svoju účasť na projekte - bola zodpovedná iba za niekoľko jednotiek budúceho aparátu. Do projektu, ktorý mal vyvinúť potrebnú nosnú raketu, bol zapojený aj Martin.
Vývoj budúceho prototypu vesmírneho lietadla sa začal na samom konci roku 1959. Táto fáza práce bola označená ako Fáza Alfa. Vypracovanie vzhľadu vesmírneho lietadla s pracovným označením X-20 viedlo k konkrétnym výsledkom. Dizajn produktu sa teda neustále menil a posúval sa stále ďalej od základnej verzie. Paralelne sa uskutočňoval vývoj harmonogramu stavby a skúšok. Od určitého času zákazník a vývojár plánovali vykonať dve desiatky testovacích letov - a to iba v rámci prvých fáz.
Model zariadenia X-20. Fotografie Boeingu
V polovici roku 1961 účastníci programu určili konečnú podobu budúcej rakety a vesmírneho komplexu. Okrem samotnej hypersonickej kozmickej lode v ňom bola zahrnutá špeciálne upravená nosná raketa Titan IIIC. Namiesto pódia s užitočným zaťažením bolo navrhnuté nainštalovať naň produkt DynaSoar. Trojstupňová raketa mohla byť vybavená aj špeciálnym štvrtým stupňom. Táto jednotka mala zostať vo vesmírnom lietadle a poskytnúť riešenie niektorých problémov.
Projekt X-20 zahŕňal stavbu stredne veľkého vesmírneho lietadla s charakteristickým vzhľadom. Za optimálne sa považovalo nízko položené delta krídlo, nad ktorým bol trup so špicatým nosovým kužeľom a dvojicou bočných kíl. Drak lietadla bol navrhnutý tak, aby bol vyrobený zo žiaruvzdorných oceľových zliatin a pokrytý špeciálnymi keramickými panelmi. Princíp chladenia plášťa bol použitý aj pomocou vnútorných radiátorov kvapalinou. Vo vnútri trupu bol jednomiestny kokpit, ako aj raketový motor na kvapalné palivo a ďalšie potrebné zariadenia. Dĺžka vozidla nepresiahla 11 m, rozpätie krídel bolo necelých 6,5 m. Jeho vlastná hmotnosť bola 5,16 tony.
Podľa vtedajších návrhov mohli byť riadené strely umiestnené v nákladnom priestore X-20, aby útočili na ciele na obežnej dráhe alebo na Zemi. Okrem toho nebolo vylúčené ani používanie bômb s voľným pádom. Pokiaľ je známe, vývoj špecializovaných rakiet z vesmíru na vesmír a z vesmíru na zem zatiaľ neprekročil predbežnú fázu výskumu.
Testovací pilot v kokpite pozemného simulátora. Fotografie Boeingu
V septembri 1961 predstavil Boeing zákazníkovi model kozmického lietadla v plnej veľkosti. Jeho súhlas by otvoril cestu pre projekt stavby plnohodnotného prototypu. Prebiehali aj prípravy na testovanie: NASA a letectvo začali s náborom pilotov, aby sa zúčastnili budúcich testov. Do špeciálnej skupiny bolo vybraných šesť pilotov. Museli vykonať najmenej deväť orbitálnych letov.
Tieto plány sa však nesplnili. Už v októbri 1961 bol v súvislosti so vznikom konkurenčných vesmírnych programov navrhnutý plán na zníženie nákladov na projekt X-20 DynaSoar. Tento dokument počítal so znížením počtu skúšobných letov a zjednodušením letových programov. Z tohto dôvodu bolo plánované zníženie nákladov na testy na 920 miliónov dolárov a dokončenie do roku 1967. Je zvláštne, že jeden z paralelných vesmírnych programov v tom istom období bol podrobený takej tvrdej kritike, že bol jednoducho uzavretý.
Na tomto pozadí však neboli dôvody na radosť. Už vo februári budúceho roka bol program DynaSoar presunutý do kategórie výskumu, čo bolo spôsobené problémami vo vývoji vesmírneho lietadla a rakety preň. Okrem toho boli problémy so získaním financií a organizáciou práce. V októbri sa objavila nová verzia programového plánu, ktorá opäť počíta so znížením výdavkov.
Rozloženie DynaSoar a jeho tvorcovia z Boeingu. Fotografie Boeingu
V roku 1963 čelil projekt DynaSoar novému konkurentovi v podobe vesmírnej lode Gemini. Pentagon porovnal obidva vývojy a pokúsil sa zistiť, ktorý z nich je z vojenského hľadiska predmetom väčšieho záujmu. Nasledovali spory vo vojenskom oddelení, na pozadí ktorých sa hovorilo o ukončení prác na X-20. Na jar však Boeing dostal novú zmluvu na pokračovanie vývojových prác. Súbežne pokračovali diskusie o budúcom financovaní a testovaní.
Minister obrany Robert McNamara 20. decembra 1963 nariadil ukončenie programu DynaSoar v prospech projektu ASSET so zodpovedajúcim presmerovaním financií. Podľa správ bolo v tom čase na program DynaSoar vynaložených 410 miliónov dolárov. Prvý let si vyžiadal porovnateľné sumy a ešte niekoľko rokov práce. Projektu však nebol pridelený potrebný čas a peniaze.
"Špirála"
Zatiaľ čo sa americká veda pokúšala vytvoriť vesmírny letún, sovietski špecialisti pokračovali vo vývoji kapsulových lodí s balistickým pôvodom a boli v tejto záležitosti veľmi úspešní. Len o niekoľko rokov neskôr sa však v našej krajine začali práce na vytvorení orbitálneho lietadla. Domáci projekt leteckého a kozmického systému dostal názov „Špirála“.
Model špirálového leteckého systému v konfigurácii vzletu. Foto Epizodsspace.airbase.ru
Je známe, že jedným z dôvodov vzniku témy „Špirála“boli informácie o amerických plánoch na vytvorenie vesmírnych lietadiel, konkrétne projekt DynaSoar. Zároveň je možné poznamenať, že ďalší vývoj astronautiky by sa mohol uskutočňovať rôznymi spôsobmi, vrátane vytvárania vesmírnych lietadiel. „Špirála“, aj keď bola vytvorená s ohľadom na zahraničné vzorky, možno považovať za úplne vlastný projekt založený na originálnych myšlienkach.
Hotovú koncepciu systému, spájajúcu myšlienky raketového lietadla a vesmírnej lode, navrhol v roku 1964 30. ústredný výskumný ústav letectva. Tento návrh zaujal vedúcich predstaviteľov leteckého priemyslu a v roku 1965 sa objavila zodpovedajúca objednávka. V súlade s ním A. I. Mikojan mal vypracovať projekt sľubného leteckého systému s kódom „Špirála“. Práce na tejto téme sa začali v roku 1966, viedol ich dizajnér G. E. Lozino-Lozinsky.
30. ústredný výskumný ústav dokončil významnú časť práce, čo výrazne zjednodušilo úlohu Mikojanskej dizajnérskej kancelárie. Špecialisti inštitútu vytvorili architektúru budúceho komplexu a určili jeho vlastnosti a možnosti. Vďaka tomu museli konštruktéri lietadiel vykonávať iba vývojové práce. Tento prístup priniesol určité výhody. Podľa plánov z polovice šesťdesiatych rokov by sa teda prvý let „špirály“mohol uskutočniť už začiatkom nasledujúceho desaťročia.
Špirálový letový profil. Obrázok Epizodsspace.airbase.ru
Systém Spiral bol založený na špeciálnom podpornom lietadle 50-50 charakteristického vzhľadu. Malo mať vymetené krídlo a súpravu vysokotlakových prúdových motorov. Na hornej časti stroja bola umiestnená plošina na inštaláciu orbitálneho vesmírneho lietadla s horným stupňom. Podľa základnej koncepcie mal posilňovač stúpať do nadmorskej výšky 30 km a vyvinúť rýchlosť asi M = 6. Celková dĺžka takého stroja dosiahla 38 m s rozpätím krídel 16,5 m. Vzletová hmotnosť celého leteckého a kozmického systému je 52 ton.
Užitočné zaťaženie urýchľovača „50-50“bolo tzv. orbitálne lietadlo s raketovým posilňovačom. Vesmírne lietadlo bolo navrhnuté postaviť podľa schémy s podporným trupom, v ktorom bola spodnou časťou stroja krídelná rovina. Samotný trup mal trojuholníkový tvar s premenlivým prierezom. Na bokoch auta bola dvojica lietadiel zrútených do strán. Na trupe bol kýl. Klzák bol navrhnutý tak, aby bol vyrobený zo žiaruvzdorných ocelí; obklad dostal špeciálny keramický povlak. Podľa výpočtov sa v určitých fázach letu musel nos trupu zahriať na 1600 ° C, čo si vyžadovalo primeranú ochranu.
Orbitálne lietadlo „50“bolo navrhnuté tak, aby bolo vybavené podpornými a riadiacimi motormi. S hmotnosťou 8 ton mohol uniesť užitočné zaťaženie najmenej 500 kg. Uvažovalo sa o možnosti vytvorenia orbitálneho interceptora a prieskumu. Okrem toho existoval projekt bombardéra vesmírnych lietadiel, ktorý mohol prepraviť 2 tony nákladu. Vďaka pomocnému lietadlu a bloku raketového posilňovača mohlo lietadlo Spirali vystúpiť na obežné dráhy s nadmorskou výškou najmenej 150 km.
Orbitálna rovina "50". Obrázok Buran.ru
Do konca desaťročia Mikoyan Design Bureau dokončila väčšinu teoretických prác a pripravila zariadenie na prvé praktické testy. V júli 1969 bol uvedený na trh experimentálny prístroj BOR-1 („Bezobslužné orbitálne raketové lietadlo, prvé“) zjednodušeného návrhu. Textolitový klzák v mierke 1: 3 s pomocou upravenej rakety R-12 bol privedený na suborbitálnu trajektóriu. Produkt vyhorel v atmosfére, ale umožnil zhromaždenie niektorých údajov. V decembri toho istého roku bol uvedený na trh prístroj BOR-2 s iným dizajnom a konfiguráciou. Za letu zlyhali riadiace systémy a prototyp vyhorel.
Od júla 1970 do februára 1972 boli vykonané ďalšie tri štarty prototypov BOR-2. Dva skončili úspechom, jeden neúspechom. V rokoch 1973 a 1974 boli vykonané dva testy vylepšených výrobkov BOR-3. V oboch prípadoch došlo k nehodám z rôznych dôvodov. Napriek množstvu nehôd a nedostatkov priniesli testy produktov rodiny BOR veľké množstvo informácií.
Už po spustení projektu BOR bol vydaný príkaz na ukončenie prác na téme „Špirála“. Vedenie krajiny sa rozhodlo odhodiť sily priemyslu inými smermi. Program sa však obnovil už v roku 1974 a čoskoro sa získali nové výsledky. Najnovší úspech pri vytváraní leteckého systému "Spiral" možno považovať za analógové lietadlo "105.11", ako aj za obežné dráhy BOR-4 a BOR-5.
Jeden z prototypov BOR-3. Foto Buran.ru
„105.11“/ MiG-105 bol približnou kópiou orbitálneho lietadla „špirály“, ale mohol lietať iba v atmosfére a podzvukovou rýchlosťou. Tento stroj bol určený na precvičovanie zostupu a horizontálneho pristátia vesmírnych lietadiel. 11. októbra 1976 sa uskutočnil prvý let „105,11“. Auto bolo do danej nadmorskej výšky a kurzu privedené pomocou nosného lietadla Tu-95. Ďalej bola maketa zahodená a keď zostúpila, pristála. Uskutočnilo sa sedem letov, po ktorých boli testy zastavené kvôli poruche prototypu.
V polovici sedemdesiatych rokov sa objavila technická úloha na vytvorenie sľubného opakovane použiteľného vesmírneho systému-budúceho komplexu Energia-Buran. Priaznivci Spirály a Burana sa niekoľko rokov hádali a pokúšali sa brániť svoju stranu, ale čoskoro bol problém vyriešený na najvyššej úrovni. Bolo rozhodnuté obmedziť tému Špirála v prospech menej odvážneho, ale sľubného Burana. Súčasne sa plánovalo, že v novom projekte bude využitých niekoľko vývojových aktivít Mikoyan Design Bureau a príbuzných podnikov.
Začiatkom osemdesiatych rokov sa v záujme projektu Buran uskutočnilo niekoľko štartov orbitérov BOR s číslami od „4“do „6“. Ich úlohou bolo otestovať tepelnú ochranu pre budúcu vesmírnu rovinu a vyriešiť ďalšie problémy. Všetky tieto experimenty prispeli k ďalšej práci na „Burane“. Čo je dôležité, zachovalo sa niekoľko prototypov použitých v dvoch programoch leteckých systémov a teraz sú v múzeách.
Úspechy aj neúspechy
Od konca päťdesiatych rokov dve vedúce krajiny sveta, rozvíjajúce svoje vesmírne programy, vyvinuli niekoľko odvážnych projektov vesmírnych lietadiel. Z viacerých dôvodov jedného alebo druhého druhu však tieto projekty nemohli ísť príliš ďaleko. V najlepšom prípade išlo iba o testovanie analógových zariadení.
Skúsený MiG-105 v múzeu leteckých síl. Fotografia Wikimedia Commons
Projekt X-20 DynaSoar bol uzavretý kvôli mnohým technickým, organizačným a ďalším problémom, ktoré pramenili z extrémnej zložitosti technickej úlohy. Dizajnérom a vedcom sa podarilo vyriešiť niekoľko dôležitých problémov, tieto riešenia však neboli v praxi testované pomocou plnohodnotného experimentálneho vesmírneho lietadla. Mnoho myšlienok a technológií vytvorených pre prvý americký vesmírny letún však bolo neskôr použitých v nových projektoch. Hlavným výsledkom toho všetkého bol komplex Space Transportation System a jeho hlavný prvok - opakovane použiteľná vesmírna loď Space Shuttle.
História sovietskeho projektu „Špirála“a jeho dokončenie boli odlišné. Vyzeralo to ako druh reakcie na zahraničný vývoj, ale zároveň sa to vyvíjalo inak. Navyše sa ukázalo, že je úspešnejší: A. I. Mikojan vykonal potrebné testy vrátane suborbitálnych letov. Hlavným dôvodom odmietnutia „špirály“bol vznik alternatívnych návrhov a projektov. Vývoj v rámci programu si zároveň okamžite našiel miesto v sľubných projektoch, ako aj v niektorých experimentálnych produktoch. V skutočnosti jeden projekt okamžite „splynul“s druhým a zaistil jeho rozvoj.
Je dobre známe, že odvážne projekty, ktoré začínajú novými smermi, nemusia vždy priniesť požadované výsledky. Napriek tomu špecialisti s ich pomocou zbierajú potrebné údaje a získavajú cenné skúsenosti, ktoré potom môžu využiť pri vytváraní nových projektov. Práve to sa stáva hlavným výsledkom programov, ktoré na prvý pohľad nie sú veľmi úspešné. V prípade DynaSoar a Spiral však situácia vyzerá komplikovanejšie. Iba jedna verzia vesmírneho lietadla, vytvorená pomocou ich skúseností, dosiahla plnú prevádzku a aj tá už odišla do dôchodku.
