في 21 يوليو 2011 ، قامت المركبة الفضائية الأمريكية أتلانتس بهبوطها الأخير ، مما وضع حداً لبرنامج نظام النقل الفضائي الطويل والمثير. لعدد من الأسباب التقنية والاقتصادية ، تقرر وقف تشغيل نظام مكوك الفضاء. ومع ذلك ، لم يتم التخلي عن فكرة وجود مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام. حاليًا ، يتم تطوير العديد من المشاريع المماثلة في وقت واحد ، وقد تمكن بعضها بالفعل من إظهار إمكاناتها.
سعى مشروع المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام للمكوك الفضائي إلى عدة أهداف رئيسية. كان من أهمها تخفيض تكلفة الرحلة والاستعداد لها. أعطت إمكانية الاستخدام المتعدد لنفس السفينة من الناحية النظرية مزايا معينة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المظهر الفني المميز للمجمع بأكمله جعل من الممكن زيادة الأبعاد المسموح بها ووزن الحمولة بشكل كبير. كانت الميزة الفريدة لـ STS هي القدرة على إعادة المركبات الفضائية إلى الأرض داخل حجرة الشحن الخاصة بها.
آخر إطلاق للمركبة الفضائية Altantis ، 8 يوليو 2011 ، تصوير ناسا
ومع ذلك ، أثناء العملية ، تبين أنه لم يتم الانتهاء من جميع المهام. لذلك ، من الناحية العملية ، تبين أن إعداد السفينة للرحلة كان طويلًا ومكلفًا للغاية - وفقًا لهذه المعايير ، لم يتناسب المشروع مع المتطلبات الأصلية. في عدد من الحالات ، لا يمكن للمركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام من حيث المبدأ أن تحل محل مركبات الإطلاق "التقليدية". أخيرًا ، أدى التقادم التدريجي المعنوي والجسدي للمعدات إلى أخطر المخاطر على الطاقم.
نتيجة لذلك ، تقرر إنهاء تشغيل نظام النقل الفضائي. جرت آخر رحلة رقم 135 في صيف عام 2011. تم شطب أربع سفن موجودة ونقلها إلى المتاحف باعتبارها غير ضرورية. كانت النتيجة الأكثر شهرة لمثل هذه القرارات حقيقة أن برنامج الفضاء الأمريكي تُرك بدون مركبة فضائية مأهولة خاصة به لعدة سنوات. حتى الآن ، يتعين على رواد الفضاء دخول المدار باستخدام التكنولوجيا الروسية.
بالإضافة إلى ذلك ، تُرك الكوكب بأكمله بدون أنظمة قابلة لإعادة الاستخدام لفترة غير محددة. ومع ذلك ، تم بالفعل اتخاذ بعض التدابير. حتى الآن ، طورت الشركات الأمريكية عدة مشاريع لمركبات فضائية قابلة لإعادة الاستخدام من نوع أو آخر. تم بالفعل إخراج جميع العينات الجديدة للاختبار على الأقل. في المستقبل المنظور ، سيكونون قادرين أيضًا على الدخول في عملية كاملة.
بوينغ إكس -37
كان المكون الرئيسي لمجمع STS هو طائرة مدارية. يتم استخدام هذا المفهوم حاليًا في مشروع Boeing X-37. بالعودة إلى أواخر التسعينيات ، بدأت بوينج ووكالة ناسا في دراسة موضوع المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام والقادرة على التواجد في المدار والطيران في الغلاف الجوي. في بداية العقد الماضي ، أدى هذا العمل إلى بدء مشروع X-37. في عام 2006 ، وصل نموذج أولي من نوع جديد إلى اختبارات الطيران مع انخفاض من طائرة حاملة.
طائرة Boeing X-37B في معرض انسيابي لمركبة الإطلاق. الصورة من قبل القوات الجوية الأمريكية
كان البرنامج مهتمًا بالقوات الجوية الأمريكية ، ومنذ عام 2006 تم تنفيذه لصالحهم ، وإن كان ذلك ببعض المساعدة من وكالة ناسا. وفقًا للبيانات الرسمية ، يريد سلاح الجو الحصول على طائرة مدارية واعدة قادرة على إطلاق شحنات مختلفة إلى الفضاء أو إجراء تجارب مختلفة.وفقًا لتقديرات مختلفة ، يمكن أيضًا استخدام مشروع X-37B الحالي في مهام أخرى ، بما في ذلك المهام المتعلقة بالاستطلاع أو العمل القتالي الكامل.
تمت أول رحلة فضائية للمركبة الفضائية X-37B في عام 2010. في نهاية أبريل ، أطلقت مركبة الإطلاق Atlas V المركبة في مدار محدد مسبقًا ، حيث بقيت لمدة 224 يومًا. حدث الهبوط "مثل الطائرة" في أوائل ديسمبر من نفس العام. في مارس من العام التالي ، بدأت الرحلة الثانية ، والتي استمرت حتى يونيو 2012. في ديسمبر ، تم الإطلاق التالي ، وتم تنفيذ الهبوط الثالث فقط في أكتوبر 2014. من مايو 2015 إلى مايو 2017 ، قامت X-37B من ذوي الخبرة بأداء رحلتها الرابعة. في 7 سبتمبر من العام الماضي ، بدأت رحلة تجريبية أخرى. عندما يتم الانتهاء منه ، لم يتم تحديده.
وفقًا للبيانات الرسمية القليلة ، فإن الغرض من الرحلات هو دراسة عمل التكنولوجيا الجديدة في المدار ، وكذلك إجراء تجارب مختلفة. حتى إذا نجحت X-37Bs ذات الخبرة في حل المهام العسكرية ، فإن العميل والمقاول لا يكشفان عن هذه المعلومات.
في شكله الحالي ، منتج Boeing X-37B هو طائرة صاروخية ذات مظهر مميز. تتميز بجسم كبير وطائرات متوسطة المساحة. استخدام محرك صاروخي. يتم التحكم تلقائيًا أو بأوامر من الأرض. وفقًا للبيانات المعروفة ، يتم توفير حجرة شحن بطول أكثر من 2 متر وقطر يزيد عن 1 متر في جسم الطائرة ، والتي يمكن أن تستوعب ما يصل إلى 900 كجم من الحمولة.
الآن ، X-37B ذو الخبرة في المدار ويقوم بحل المهام المعينة. متى سيعود إلى الأرض غير معروف. كما لم يتم تحديد المعلومات حول التقدم الإضافي في المشروع التجريبي. على ما يبدو ، لن تظهر رسائل جديدة حول التطوير الأكثر إثارة للاهتمام قبل الهبوط التالي للنموذج الأولي.
سبيسديف / سييرا نيفادا دريم تشيسر
نسخة أخرى من الطائرة المدارية هي مركبة الفضاء Dream Chaser من SpaceDev. تم تطوير هذا المشروع منذ عام 2004 للمشاركة في برنامج NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS) ، ولكن لم يتمكن من اجتياز المرحلة الأولى من الاختيار. ومع ذلك ، وافقت شركة التطوير قريبًا على التعاون مع United Launch Alliance ، التي كانت جاهزة لتقديم مركبة الإطلاق Atlas V. في عام 2008 ، أصبحت SpaceDev جزءًا من شركة Sierra Nevada Corporation ، وبعد فترة وجيزة تلقت تمويلًا إضافيًا لإنشاء طائراتها. في وقت لاحق ، كان هناك اتفاق مع شركة لوكهيد مارتن على البناء المشترك للمعدات التجريبية.
طائرة مدارية من ذوي الخبرة دريم المطارد. الصورة بواسطة وكالة ناسا
في أكتوبر 2013 ، تم إسقاط النموذج الأولي للطائرة Dream Chaser من طائرة هليكوبتر حاملة ، ثم تحولت بعد ذلك إلى رحلة مزلقة ونفذت هبوطًا أفقيًا. على الرغم من الانهيار أثناء الهبوط ، أكد النموذج الأولي خصائص التصميم. في المستقبل ، تم إجراء بعض الاختبارات الأخرى على المدرجات. بناءً على نتائجهم ، تم الانتهاء من المشروع ، وفي عام 2016 بدأ بناء نموذج أولي لرحلات الفضاء. في منتصف العام الماضي ، وقعت ناسا وسييرا نيفادا وجامعة ULA اتفاقية لإجراء رحلتين مداريتين في 2020-21.
منذ وقت ليس ببعيد ، حصل مطورو جهاز Dream Chaser على إذن لإطلاقه في نهاية عام 2020. على عكس عدد من التطورات الحديثة الأخرى ، سيتم تنفيذ المهمة الفضائية الأولى لهذه السفينة بحمولة حقيقية. سيتعين على المركبة الفضائية تسليم شحنة معينة إلى محطة الفضاء الدولية.
في شكلها الحالي ، المركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser هي طائرة ذات مظهر مميز ، تذكرنا ظاهريًا ببعض التطورات الأمريكية والأجنبية. يبلغ إجمالي طول السيارة 9 أمتار ومجهزة بجناح دلتا بطول 7 أمتار ، وللتوافق مع مركبات الإطلاق الحالية ، سيتم تطوير جناح قابل للطي في المستقبل. تم تحديد وزن الإقلاع بـ 11.34 طنًا. سيكون Dream Chaser قادرًا على تسليم 5 و 5 أطنان من البضائع إلى محطة الفضاء الدولية وإرجاع ما يصل إلى 2 طن إلى الأرض. يرتبط الهبوط من المدار "مثل الطائرة" بحمولات زائدة أقل ، والتي من المتوقع أن تكون مفيدة لتوصيل بعض المعدات والعينات في تجارب منفصلة.
تنين Spacex
لعدد من الأسباب ، لا تحظى فكرة الطائرة التي تدور في مدار بشعبية كبيرة حاليًا بين مطوري تكنولوجيا الفضاء الجديدة. تعتبر الآن أكثر ملاءمة وربحية مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام ذات المظهر "التقليدي" ، والتي يتم إطلاقها في المدار باستخدام مركبة الإطلاق وتعود إلى الأرض بدون استخدام أجنحة.أنجح تطوير من هذا النوع هو SpaceX's Dragon.
سفينة الشحن SpaceX Dragon (مهمة CRS-1) بالقرب من محطة الفضاء الدولية. الصورة بواسطة وكالة ناسا
بدأ العمل في مشروع Dragon في عام 2006 وتم تنفيذه في إطار برنامج COTS. كان الهدف من المشروع هو إنشاء مركبة فضائية مع إمكانية عمليات الإطلاق والعودة المتعددة. تضمنت النسخة الأولى من المشروع إنشاء سفينة نقل ، وفي المستقبل تم التخطيط لتطوير تعديل مأهول على أساسها. حتى الآن ، أظهر Dragon في إصدار "الشاحنة" نتائج مؤكدة ، في حين أن النجاح المتوقع للنسخة المأهولة من السفينة يتغير باستمرار من حيث الوقت.
تم الإطلاق التجريبي الأول لسفينة النقل Dragon في نهاية عام 2010. بعد كل التعديلات المطلوبة ، أمرت ناسا بإطلاق كامل لمثل هذا الجهاز من أجل تسليم البضائع إلى محطة الفضاء الدولية. في 25 مايو 2012 ، رست التنين بنجاح في محطة الفضاء الدولية. في المستقبل ، تم إجراء العديد من عمليات الإطلاق الجديدة مع تسليم البضائع إلى المدار. أصبح الإطلاق في 3 يونيو 2017 أهم مرحلة في البرنامج. لأول مرة في تاريخ البرنامج ، أعيد إطلاق السفينة التي تم إصلاحها. في ديسمبر ، انطلقت مركبة فضائية أخرى إلى الفضاء ، وتوجهت بالفعل إلى محطة الفضاء الدولية. مع الأخذ في الاعتبار جميع الاختبارات ، أجرت منتجات Dragon 15 رحلة حتى الآن.
في عام 2014 ، أعلنت شركة SpaceX عن المركبة الفضائية المأهولة Dragon V2 الواعدة. قيل إن هذا الجهاز ، الذي يعد تطويرًا للشاحنة الحالية ، سيكون قادرًا على إيصال ما يصل إلى سبعة رواد فضاء إلى المدار أو العودة إلى ديارهم. وأفيد أيضًا أنه في المستقبل يمكن استخدام السفينة الجديدة للطيران حول القمر ، بما في ذلك مع السياح على متنها.
كما يحدث غالبًا مع مشاريع SpaceX ، تغير الجدول الزمني لمشروع Dragon V2 عدة مرات. لذلك ، بسبب التأخير مع شركة فالكون الثقيلة المزعومة ، انتقل موعد الاختبارات الأولى إلى عام 2018 ، و "زحفت" أول رحلة مأهولة تدريجيًا حتى عام 2019. أخيرًا ، قبل أسابيع قليلة ، أعلنت شركة التطوير عزمها التخلي عن شهادة "التنين" الجديدة للرحلات المأهولة. في المستقبل ، من المفترض أن يتم حل هذه المهام باستخدام نظام BFR القابل لإعادة الاستخدام ، والذي لم يتم إنشاؤه بعد.
يبلغ الطول الإجمالي لمركبة دراجون للنقل الفضائي 7.2 م وقطر 3.66 م ، ووزنها الجاف 4.2 طن ، وهي قادرة على إيصال حمولة صافية تزن 3.3 طن إلى محطة الفضاء الدولية وإعادة ما يصل إلى 2.5 طن من البضائع. لاستيعاب حمولة معينة ، يُقترح استخدام مقصورة محكمة الغلق بحجم 11 مترًا مكعبًا وحجم 14 مترًا مكعبًا غير مضغوط. يتم إسقاط المقصورة غير المغلقة أثناء الهبوط وتحترق في الغلاف الجوي ، بينما يعود حجم الحمولة الثاني إلى الأرض ويقوم بهبوط بالمظلة. لتصحيح المدار ، تم تجهيز المركبة الفضائية بـ 18 محركًا من نوع دراكو. يتم ضمان كفاءة الأنظمة بواسطة زوج من الألواح الشمسية.
في تطوير النسخة المأهولة من "التنين" ، تم استخدام وحدات معينة من سفينة النقل الأساسية. في الوقت نفسه ، كان لابد من إعادة صياغة المقصورة المغلقة بشكل كبير لحل المشكلات الجديدة. تغيرت بعض العناصر الأخرى للسفينة أيضًا.
لوكهيد مارتن أوريون
في عام 2006 ، وافقت وكالة ناسا ولوكهيد مارتن على بناء مركبة فضائية واعدة قابلة لإعادة الاستخدام. تمت تسمية المشروع على اسم واحدة من ألمع الأبراج - Orion. في مطلع العقد ، بعد الانتهاء من جزء من العمل ، اقترحت قيادة الولايات المتحدة التخلي عن هذا المشروع ، ولكن بعد نزاعات طويلة تم حفظه. استمر العمل وحتى الآن أدى إلى نتائج معينة.
سفينة المنظور أوريون كما يراها الفنان. رسم ناسا
وفقًا للمفهوم الأصلي ، كان من المقرر استخدام سفينة أوريون في مهمات مختلفة. بمساعدتها ، كان من المفترض أن تنقل البضائع والأشخاص إلى محطة الفضاء الدولية. مع المعدات المناسبة ، يمكنه الذهاب إلى القمر. أيضًا ، يتم العمل على إمكانية الطيران إلى أحد الكويكبات أو حتى إلى المريخ.ومع ذلك ، فإن حل هذه المشاكل يُعزى إلى المستقبل البعيد.
وفقًا لخطط العقد الماضي ، كان من المقرر إجراء أول اختبار لإطلاق Orion في عام 2013. لعام 2014 ، خططوا للبدء برواد فضاء على متنها. يمكن أن تستمر الرحلة إلى القمر حتى نهاية العقد. بعد ذلك ، تم تعديل الجدول الزمني. تم تأجيل أول رحلة بدون طيار إلى عام 2014 ، وإطلاق طاقمها إلى عام 2017. تم تأجيل البعثات القمرية إلى العشرينات. حتى الآن ، تم تأجيل الرحلات المأهولة إلى العقد المقبل.
في 5 ديسمبر 2014 ، تم إجراء أول اختبار لإطلاق Orion. تم إطلاق المركبة الفضائية مع جهاز محاكاة الحمولة إلى المدار بواسطة مركبة الإطلاق Delta IV. بعد ساعات قليلة من الإطلاق ، عاد إلى الأرض وتناثر في منطقة معينة. لم يتم إجراء عمليات إطلاق جديدة حتى الآن. ومع ذلك ، فإن المتخصصين من شركة لوكهيد مارتن وناسا لم يقفوا مكتوفي الأيدي. على مدى السنوات القليلة الماضية ، تم بناء عدد من النماذج الأولية لإجراء اختبارات معينة في الظروف الأرضية.
قبل بضعة أسابيع فقط ، بدأ البناء على أول طائرة أوريون للرحلة المأهولة. من المقرر إطلاقه في العام المقبل. وسيُعهد بمهمة إطلاق المركبة الفضائية إلى المدار إلى مركبة الإطلاق الواعدة لنظام الإطلاق الفضائي. سيظهر الانتهاء من العمل الجاري الآفاق الحقيقية للمشروع بأكمله.
ينص مشروع Orion على بناء سفينة يبلغ طولها حوالي 5 أمتار وقطرها حوالي 3.3 متر ، ومن السمات المميزة لهذا الجهاز الحجم الداخلي الكبير. على الرغم من تركيب المعدات والأدوات اللازمة ، تبقى مساحة خالية أقل بقليل من 9 أمتار مكعبة داخل المقصورة محكمة الغلق ، ومناسبة لتركيب بعض الأجهزة ، بما في ذلك مقاعد الطاقم. ستكون السفينة قادرة على استيعاب ما يصل إلى ستة رواد فضاء أو حمولة معينة. تم تحديد الكتلة الإجمالية للسفينة بـ 25.85 طنًا.
أنظمة تحت المدارية
حاليًا ، يتم تنفيذ العديد من البرامج المثيرة للاهتمام التي لا تنص على إطلاق حمولة في مدار الأرض. لن تتمكن النماذج المحتملة للمعدات من عدد من الشركات الأمريكية من القيام إلا برحلات شبه مدارية. من المفترض أن تستخدم هذه التقنية في بعض الأبحاث أو في تطوير السياحة الفضائية. لا يتم النظر في المشاريع الجديدة من هذا النوع في سياق تطوير برنامج فضائي كامل ، ولكنها مع ذلك تحظى باهتمام معين.
مركبة شبه مدارية SpaceShipTwo تحت جناح طائرة حاملة White Knight Two. الصورة فيرجن غالاكتيك / virgingalactic.com
يقترح المشروعان SpaceShipOne و SpaceShipTwo من Scale Composites و Virgin Galactic بناء مجمع يتكون من طائرة حاملة وطائرة مدارية. منذ عام 2003 ، أجرى هذان النوعان من المعدات عددًا كبيرًا من الرحلات التجريبية ، تم خلالها اختبار ميزات التصميم وطرق العمل المختلفة. من المتوقع أن تكون مركبة الفضاء من نوع SpaceShipTwo قادرة على استيعاب ما يصل إلى ستة ركاب سياحيين ورفعهم إلى ارتفاع لا يقل عن 100-150 كم ، أي فوق الحد الأدنى للفضاء الخارجي. يجب أن يتم الإقلاع والهبوط من مطار "تقليدي".
تعمل Blue Origin على إصدار آخر من نظام الفضاء شبه المداري منذ منتصف العقد الماضي. وهي تقترح القيام بمثل هذه الرحلات باستخدام حزمة من مركبة الإطلاق وسفينة ، على غرار تلك المستخدمة في البرامج الأخرى. علاوة على ذلك ، يجب إعادة استخدام كل من الصاروخ والسفينة. تم تسمية المجمع باسم New Shepard. منذ عام 2011 ، تقوم الصواريخ والسفن من النوع الجديد بإجراء رحلات تجريبية بشكل منتظم. وقد تمكنت بالفعل من إرسال المركبة الفضائية إلى ارتفاع يزيد عن 110 كيلومترات ، بالإضافة إلى ضمان العودة الآمنة لكل من المركبة الفضائية ومركبة الإطلاق. في المستقبل ، يجب أن يكون نظام New Shepard أحد الابتكارات في مجال السياحة الفضائية.
مستقبل قابل لإعادة الاستخدام
على مدى ثلاثة عقود ، منذ أوائل الثمانينيات من القرن الماضي ، كان نظام النقل الفضائي / مجمع مكوك الفضاء هو الوسيلة الرئيسية لتوصيل الأشخاص والبضائع إلى المدار في ترسانة ناسا.بسبب التقادم الأخلاقي والمادي ، وكذلك فيما يتعلق باستحالة الحصول على جميع النتائج المرجوة ، تم إنهاء تشغيل المكوكات. منذ عام 2011 ، لا تملك الولايات المتحدة أي سفن عاملة قابلة لإعادة الاستخدام. علاوة على ذلك ، في حين أنه ليس لديهم مركبة مأهولة خاصة بهم ، ونتيجة لذلك يتعين على رواد الفضاء الطيران باستخدام تكنولوجيا أجنبية.
على الرغم من إنهاء تشغيل نظام النقل الفضائي ، إلا أن رواد الفضاء الأمريكيين لا يتخلون عن فكرة سفن الفضاء التي يعاد استخدامها. لا تزال هذه التقنية ذات أهمية كبيرة ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من المهام. في الوقت الحالي ، تعمل وكالة ناسا وعدد من المنظمات التجارية على تطوير العديد من المركبات الفضائية الواعدة في وقت واحد ، سواء من الطائرات المدارية أو الأنظمة ذات الكبسولات. في الوقت الحالي ، تمر هذه المشاريع بمراحل مختلفة وتظهر نجاحات مختلفة. في المستقبل القريب جدًا ، في موعد لا يتجاوز بداية العشرينات ، ستصل معظم التطورات الجديدة إلى مرحلة الاختبار أو الرحلات الجوية الكاملة ، مما سيمكن من إعادة فحص الوضع واستخلاص استنتاجات جديدة.
