Соискатели X PRIZE: в космос на самолёте SpaceShipOne

X PRIZE — приз в $10 миллионов — учреждён еще в 1996-м, но эта награда до сих пор не нашла героя. Хотя, казалось, чего проще: смастерить ракету и подняться вверх на 100 километров. Похоже, что в 2003-м, наконец, объявится герой нашего времени.

Естественно, мы уже рассказывали про X PRIZE, но та давняя публикация касалась, в основном, российских соискателей приза.

Прошло почти полтора года, наш воз и ныне там (или же все разработки строго законспирированы), а конкуренты, как водится, не дремлют.

Хотя, на наш взгляд, этому есть простое объяснение — сконструировать и построить суборбитальную ракету стоит едва ли дешевле обещанных $10 миллионов.

Потратиться подобным образом по силам лишь зарубежным частным компаниям, а российские спонсоры не спешат пускать миллионы даже не на ветер, а в полное космическое безветрие. Напомним, что государственное финансирование разработок условиями X PRIZE строго запрещается.

Voyager — первый самолёт, облетевший без посадки и дозаправки вокруг Земли (фото с сайта 142.26.194.131).

Есть, кстати, в истории приза одна очень любопытная подробность: одним из главных основателей и попечителем является Эрик Линдберг (Erik Lindbergh) — внук того самого Чарльза Линдберга (Charles Lindbergh), который в 1927 году совершил первый одиночный беспосадочный трансатлантический авиаперелёт.

В 1920-е это было куда большим достижением, чем может стать нынешняя победа стихийных космонавтов. Да и материальная прибыль от рекорда Чарльза более очевидна — спонсоры заплатили за его самолет $15 тысяч, а приз составил $25 тысяч, плюс всемирная известность и вхождение в список 100 самых выдающихся людей ХХ века по версии журнала Time.

Ещё один рекордсмен — Proteus (фото с сайта deluge.ssec.wisc.edu).

До того, как Линдберг наконец перелетел Атлантику, эта затея стоила жизни минимум четверым авиаторам. Очень хотелось бы, чтобы сегодняшние полёты обошлись без жертв. Ведь в ракете, по правилам X PRIZE, должно находиться не менее трёх человек, да ещё требуется в двухнедельный срок повторить успешный запуск.

Сегодня за X PRIZE борются 23 команды разработчиков, но самой реальной выглядит программа компании Scaled Composites.

Под брюхом самолёта L1011 притаился Pegasus (фото с сайта orbital.com).

Дело в том, что руководит этой фирмой легендарный Бёрт Рутан (Burt Rutan), один из самых выдающихся самодеятельных авиаконструкторов.

Слово "самодеятельных" надо понимать в том смысле, что Scaled Composites не строит самолёты на продажу, и вообще не занимается их серийным выпуском.

Тем не менее, достижения экспериментальных моделей Рутана более чем впечатляют. Начиная с 1975 года, Бёрт завоевал более двух десятков различных наград на престижных авиационных конкурсах.

Самым ярким достижением в его карьере было строительство самолета Voyager. В 1986 году эта уникальная двухместная машина сделала невозможное, впервые облетев за 9 дней без посадки и дозаправки весь земной шар — 40 212 км. Среди прочих, был ещё самолет Proteus, установивший в 2000 году три мировых рекорда высоты и грузоподъёмности.

В общем, авиационные разработки Рутана заслуживают отдельной статьи, но речь идёт не совсем о них. Впрочем, без самолёта в его проекте завоевания X PRIZE тоже не обошлось.

White Knight в полёте (фото с сайта scaled.com).

Scaled Composites обнародовала свои намерения в отношении приза совсем недавно — 18 апреля 2003 года на пресс-конференции с участием 300 журналистов — но подошла к этой презентации со значительным багажом.

Начнём с того, что компания принимала самое непосредственное участие в проектировании первой частной космической ракеты Pegasus.

Целью проекта была разработка максимально дешёвого способа доставки небольших спутников весом до 450 кг на низкую околоземную орбиту. Руководила работами научная корпорация Orbital, а Scaled Composites сосредоточила свои усилия на конструировании и тестировании принципиально важных элементов корпуса ракеты.

Первый успешный старт Pegasus произошёл 5 апреля 1990 года, и с тех пор новаторская схема не претерпела существенных изменений. К настоящему моменту 33 таких ракеты вывели на орбиту более 70 спутников NASA и других заказчиков.

Запуск трёхступенчатой крылатой ракеты производился с транспортного самолёта B-52, который поднял Pegasus на высоту в 12 километров.

Фазы полёта за X PRIZE (изображение с сайта scaled.com).

После освобождения ракеты и пяти секунд свободного падения в горизонтальном положении включилось зажигание первой ступени двигателя, ракета, благодаря аэродинамической подъёмной силе, обеспечиваемой конструкцией дельтовидного крыла, стремительно набрала скорость и высоту, и за 10 минут вывела груз на космическую орбиту.

И тут не обошлось без рекордов: первый успешный частный космический ракетоноситель, первый крылатый аппарат, преодолевший восьмикратный звуковой барьер (8.3 Маха) и первая ракета, запущенная в космос с борта самолёта.

Именно эта двухкомпонентная схема доставки космических туристов используется в последнем проекте Scaled Composites, только на сей раз Рутану пришлось полностью конструировать и самолёт и ракету.

К моменту апрельской декларации о намерениях почти всё было построено, техника начала проходить усиленные лётные испытания, а четверо сотрудников компании принялись учиться на пилотов-космонавтов.

Работы над проектом ведутся уже более трёх с половиной лет, а секретность обеспечена условиями калифорнийской пустыни, в которой размещается испытательная база Scaled Composites.

Кстати, доступное для полётов воздушное пространство в этой местности никак не ограничено сверху, что только на руку будущим покорителям космоса.

Космический тандем в собранном виде (фото с сайта scaled.com).

Итак, пара, которой доверено лететь за призом, состоит из самолёта White Knight и крылатого космического корабля SpaceShipOne.

Забавно, что фюзеляжи обоих аппаратов внешне довольно похожи, вот только крылья у White Knight длинные и относительно узкие, а у SpaceShipOne — короткие и широкие.

Соизмерима и масса двух самолётов — вот где пригодился опыт установления рекордов грузоподъёмности.

Схема предполагаемого полёта во многом схожа с используемой при запуске Pegasus. Сначала SpaceShipOne крепится под брюхом White Knight и поднимается на высоту более 15 километров — это займёт около часа.

Через несколько секунд после отделения космического аппарата включается его единственный ракетный двигатель, и SpaceShipOne стартует почти вертикально — под углом в 84 градуса.

Гибридный ракетный двигатель сейчас разрабатывается двумя конкурирующими американскими компаниями — Spacedev и eAc.

Преимущество схемы запуска с 15-километровой высоты в том, что для него требуется менее мощный двигатель и, из-за разреженности атмосферы, не столь высоки требования к теплозащите корабля.

К моменту достижения желанной высоты в 100 километров, на что уйдёт несколько минут, всё топливо уже будет выработано.

Три-четыре минуты пилот и два пассажира будут наслаждаться состоянием невесомости, а затем SpaceShipOne, под действием гравитации, начнёт падать обратно на Землю.

Практически всё необходимое оборудование уже готово к испытаниям (фото с сайта scaled.com).

Самое сложное во всём полёте — обратный спуск, на который отводится порядка 20 минут. Никаких парашютов или дополнительных двигателей конструкцией SpaceShipOne не предусмотрено — аппарат должен просто спланировать вниз.

Специальная поворотная конструкция крыльев обеспечит стабильный наклон падающего корабля приблизительно в 70 градусов и позволит управлять таким полётом, а фюзеляж судна будет действовать подобно огромному аэродинамическому тормозу.

Максимальная скорость SpaceShipOne на стадии снижения не должна превысить 3 Маха (значительно меньше, чем у шаттла), что устраняет необходимость в массивных теплозащитных покрытиях.

На высоте 24 километра крылья возвращаются в первоначальное положение, и аппарат планирует на землю.

Честно говоря, во всё это верится с огромным трудом, но никакой иной информации нам не сообщается, и незыблемый авторитет Рутана заставляет принимать за чистую монету то немногое, что мы пока знаем.

В отличие от своего опекуна White Knight, SpaceShipOne пока не совершал самостоятельных полётов, да и достойный двигатель для него ещё не готов.

SpaceShipOne пока ещё обездвижен — отсутствует двигатель (фото с сайта scaled.com).

Первая фаза испытаний "космического планёра" будет облегчённой: самолёт White Knight просто отпустит поклажу и позволит ей спуститься на землю.

После нескольких планерных испытаний аэродинамических свойств SpaceShipOne начнутся пробные полёты с включением ракетного двигателя. Лишь после проверки всех систем управления кораблём, челнок направят вверх — в космос.

Пока Рутан не делает никаких прогнозов относительно даты решающего запуска. Но, с одной стороны, срок действия конкурса на соискание X PRIZE истекает в конце 2004-го, с другой — конкуренты грозятся стартовать в начале следующего года.

Поэтому логично предположить, что триумфальный полёт в космос может состояться уже в текущем, 2003-м году.

Что касается затрат на проект, то они, по словам Бёрта, превысят премиальные $10 миллионов, но завоевание приза не является конечной целью конструктора.

Планируется пустить благое дело космического туризма на поток — еженедельно отправлять ввысь троих смельчаков, и так пять месяцев подряд.

Кстати, цены на пассажирские места в кабинах конкурентов по X PRIZE доходят до $750 тысяч — не много ли за пару минут невесомости и красивый вид на Землю со стокилометровой высоты?

На этой фотографии хорошо видны поворотные элементы конструкции крыла SpaceShipOne (фото с сайта scaled.com).

А ведь риск не вернуться домой достаточно высок, да и недавняя катастрофа челнока Columbia создаёт не слишком-то благоприятный психологический фон.

Если концепция космического планёра окажется удачной, то Рутан собирается строить десятиместный вариант, более подходящий для выгодного суборбитального туристического бизнеса.

В общем, конструктор добивается ровно того, на что рассчитывают учредители приза X PRIZE — сделать полёты в космос доступным аттракционом, вроде прыжков с парашютом.

Кроме того, успешные запуски лёгких, компактных и недорогих челноков могут привести к настоящему Ренессансу в аэрокосмической области, учитывая не слишком обнадёживающую теперешнюю ситуацию с программой шаттлов.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru