L'idea di un razzo spaziale in grado di salire in orbita e tornare sulla Terra come un aeroplano è apparsa diversi decenni fa. Nel tempo, il suo sviluppo ha portato al cosiddetto. velivoli orbitali, compresi quelli che hanno trovato applicazione pratica. Tuttavia, fino a un certo momento, il lavoro in questo settore non poteva dare i risultati desiderati. I principali paesi del mondo hanno sviluppato diversi progetti di aeroplani spaziali, ma non sono andati oltre la sperimentazione di apparecchiature sperimentali.
Va notato che tutti i primi sviluppi dell'URSS e degli Stati Uniti nel campo degli aeroplani spaziali, sebbene non abbiano portato all'emergere e al funzionamento di una tecnologia fondamentalmente nuova, non erano ancora inutili. Con il loro aiuto, gli specialisti di un gran numero di istituzioni scientifiche e di progettazione sono stati in grado di acquisire l'esperienza necessaria, condurre una serie di studi ed esperimenti e determinare ulteriori modi per sviluppare la tecnologia spaziale. Sulla base di nuove tecnologie e sviluppi, furono presto creati campioni reali di aeroplani spaziali con le caratteristiche desiderate.
X-20 DynaSoar
Il primo progetto di aeroplano spaziale a tutti gli effetti che ha avuto la possibilità di raggiungere voli di prova è l'americano X-20 DynaSoar. I lavori su questo programma iniziarono nell'autunno del 1957, pochi giorni dopo il lancio del primo satellite artificiale terrestre, realizzato in URSS. La leadership militare e politica, così come i capi dell'industria aerospaziale statunitense, sono giunti alla conclusione che era necessario creare i propri sistemi spaziali, compresi quelli adatti all'uso militare.
L'aeroplano X-20 DynoSoar sta entrando nell'atmosfera. disegno della NASA
A metà dicembre si è tenuta alla NACA una conferenza dedicata allo sviluppo della tecnologia missilistica e spaziale. Ha discusso tre tipi principali di veicoli spaziali per il trasporto di persone o merci: una capsula con lancio in orbita utilizzando un veicolo di lancio e ritorno lungo una traiettoria balistica; un orbiter di tipo Lifting Body, in grado di eseguire alcune manovre; così come un vero e proprio spazioplano orbitale. Sulla base dei risultati delle discussioni, è stato deciso di sviluppare i concetti di una capsula "balistica" e di un aereo spaziale.
Alla fine dell'anno, il comando di ricerca e sviluppo dell'aeronautica statunitense ha lanciato un nuovo programma con il codice DynaSoar (abbreviazione di Dynamic Soaring - "pianificazione dinamica"), all'interno del quale è stato pianificato lo sviluppo dello spazioplano. È iniziata la formazione dei requisiti per il futuro veicolo spaziale, nonché la raccolta delle domande di partecipazione al programma. La BBC ha ricevuto in totale più di cento proposte, ma solo 10 aziende sono state coinvolte nel programma, alcune delle quali hanno deciso di collaborare.
All'inizio della primavera del 1958, l'Air Force conobbe una dozzina di progetti preliminari del sistema DynaSoar. Le società di sviluppo hanno adottato approcci diversi e implementato concetti diversi. Allo stesso tempo, una parte significativa dei progetti aveva una certa somiglianza. Hanno previsto la costruzione di un aereo a razzo ipersonico, che doveva essere collegato a un razzo booster. Le differenze erano nel design del velivolo, nella composizione dei sistemi di bordo e nell'architettura del veicolo di lancio. L'Air Force ha considerato i progetti dei gruppi di compagnie Boeing-Vought e Bell-Martin come le migliori opzioni. Sono stati loro ad essere sviluppati.
Separazione del veicolo di lancio e dello spazioplano. disegno della NASA
Parallelamente alla ricerca dei vincitori del concorso, i militari hanno negoziato con NACA: questa organizzazione avrebbe dovuto fornire eventi scientifici e pratici. L'accordo corrispondente è apparso nel tardo autunno del 1958. Successivamente, l'agenzia di ricerca e sviluppo e le società del settore aeronautico hanno lavorato insieme sotto la guida dell'aeronautica. A questo punto, è stato deciso di eseguire il programma in più fasi: dalla ricerca alla costruzione e al collaudo della versione da combattimento dello spazioplano.
Nel 1959 i due gruppi di imprese hanno svolto diverse attività di ricerca e sviluppo. Durante questo periodo, il cliente ha modificato più volte i requisiti per lo spazioplano. All'inizio di novembre, l'Air Force ha selezionato il vincitore del concorso. La migliore versione del progetto è stata proposta da Boeing e Vought. È curioso che a quel punto quest'ultima avesse ridotto drasticamente la sua partecipazione al progetto: era responsabile solo di alcune unità del futuro apparato. Anche Martin è stato coinvolto nel progetto, che doveva sviluppare il veicolo di lancio richiesto.
Lo sviluppo del futuro prototipo di aeroplano spaziale iniziò alla fine del 1959. Questa fase del lavoro è stata designata come Fase Alpha. L'elaborazione dell'aspetto dello spazioplano con la designazione operativa X-20 ha portato a risultati specifici. Pertanto, il design del prodotto cambiava costantemente e si spostava sempre più lontano dalla versione base. Parallelamente, è stato effettuato lo sviluppo di un programma di costruzione e collaudo. Da un certo momento, il cliente e lo sviluppatore hanno pianificato di condurre due dozzine di voli di prova, e questo solo nell'ambito delle prime fasi.
Modello dell'apparato X-20. Foto di Boeing
A metà del 1961, i partecipanti al programma avevano determinato l'aspetto finale del futuro razzo e del complesso spaziale. Oltre allo stesso veicolo spaziale ipersonico, era incluso un veicolo di lancio Titan IIIC appositamente modificato. Invece di uno stage con un carico utile, è stato proposto di installare un prodotto DynaSoar su di esso. Il razzo a tre stadi potrebbe anche essere dotato di un quarto stadio speciale. Questa unità doveva rimanere sullo spazioplano, fornendo una soluzione ad alcuni problemi.
Il progetto X-20 prevedeva la costruzione di uno spazioplano di medie dimensioni con un aspetto caratteristico. L'ala a delta bassa era considerata ottimale, sopra la quale c'era una fusoliera con un muso appuntito e un paio di chiglie laterali. La cellula è stata proposta per essere realizzata in leghe di acciaio resistenti al calore e rivestita con speciali pannelli in ceramica. Il principio del raffreddamento dell'involucro è stato utilizzato anche tramite radiatori interni a liquido. All'interno della fusoliera è stata collocata una cabina di pilotaggio monoposto, nonché un motore a razzo a propellente liquido e altri dispositivi necessari. La lunghezza del veicolo non superava gli 11 m, l'apertura alare era inferiore a 6,5 m e il suo peso era di 5,16 tonnellate.
Secondo le proposte dell'epoca, i missili guidati potevano essere collocati nella stiva di carico X-20 per attaccare obiettivi in orbita o sulla Terra. Inoltre, non è stato escluso l'uso di bombe a caduta libera. Per quanto è noto, lo sviluppo di razzi spazio-spazio e spazio-terra specializzati non è ancora andato oltre la fase di ricerca preliminare.
Pilota collaudatore nella cabina di pilotaggio del simulatore a terra. Foto di Boeing
Nel settembre 1961, Boeing presentò al cliente un modello a grandezza naturale dello spazioplano. La sua approvazione aprirebbe la strada al progetto per costruire un prototipo a tutti gli effetti. Erano in corso anche i preparativi per i test: la NASA e l'Air Force hanno iniziato a reclutare piloti per partecipare ai test futuri. Sei piloti sono stati selezionati per un gruppo speciale. Dovevano effettuare almeno nove voli orbitali.
Tuttavia, questi piani non sono stati realizzati. Già nell'ottobre 1961, in connessione con l'emergere di programmi spaziali concorrenti, fu proposto un piano per ridurre i costi del progetto X-20 DynaSoar. Questo documento prevedeva una diminuzione del numero di voli di prova e una semplificazione dei programmi di volo. A causa di ciò, il costo dei test doveva essere ridotto a $ 920 milioni e completato entro il 1967. È curioso che uno dei programmi spaziali paralleli durante lo stesso periodo sia stato oggetto di critiche così dure da essere semplicemente chiuso.
Tuttavia, in questo contesto, non c'erano motivi di gioia. Già nel febbraio del prossimo anno, il programma DynaSoar è stato trasferito nella categoria della ricerca, causata da problemi nello sviluppo di un aeroplano spaziale e di un razzo per esso. Inoltre, vi sono state difficoltà nell'ottenere finanziamenti e nell'organizzare il lavoro. Ad ottobre è apparsa una nuova versione del palinsesto, che prevedeva sempre una riduzione della spesa.
Layout DynaSoar e i suoi creatori da Boeing. Foto di Boeing
Nel 1963, il progetto DynaSoar ha affrontato un nuovo concorrente nella forma del veicolo spaziale Gemini. Il Pentagono ha confrontato i due sviluppi e ha cercato di stabilire quale di essi sia di maggiore interesse dal punto di vista militare. Ciò è stato seguito da controversie nel dipartimento militare, sullo sfondo delle quali c'erano voci sulla cessazione dei lavori sull'X-20. Tuttavia, in primavera, Boeing ha ricevuto un nuovo contratto per continuare il lavoro di sviluppo. Parallelamente, sono proseguite le discussioni su finanziamenti e test futuri.
Il 20 dicembre 1963, il Segretario alla Difesa Robert McNamara ordinò la cessazione del programma DynaSoar a favore del progetto ASSET, con un corrispondente riorientamento dei finanziamenti. Secondo i rapporti, a quel tempo, furono spesi $ 410 milioni per il programma DynaSoar. Il primo volo ha richiesto somme comparabili e diversi anni di lavoro in più. Tuttavia, al progetto non sono stati assegnati il tempo e il denaro necessari.
Spirale
Mentre la scienza americana stava cercando di creare uno spazioplano, gli specialisti sovietici continuarono a sviluppare navi capsula con discesa balistica e ebbero molto successo in questa materia. Tuttavia, solo pochi anni dopo, nel nostro paese iniziarono i lavori per creare un aereo orbitale. Il progetto domestico del sistema aerospaziale è stato chiamato "Spiral".
Modello del sistema aerospaziale Spiral in configurazione di decollo. Foto Epizodsspace.airbase.ru
È noto che uno dei motivi per l'apparizione del tema Spiral erano le informazioni sui piani americani per creare aeroplani spaziali, vale a dire il progetto DynaSoar. Allo stesso tempo, si può notare che l'ulteriore sviluppo della cosmonautica potrebbe essere effettuato in diversi modi, anche attraverso la creazione di aeroplani. Pertanto, "Spiral", sebbene sia stato creato tenendo conto di campioni stranieri, può essere considerato un progetto completamente personale basato su idee originali.
Il concetto finito del sistema, che combina le idee di un aereo a razzo e di un veicolo spaziale, è stato proposto nel 1964 dal 30° Central Research Institute of the Air Force. Questa proposta interessò i leader dell'industria aeronautica e nel 1965 apparve un ordine corrispondente. In accordo con esso, l'A. I. Mikoyan doveva sviluppare un progetto per un promettente sistema aerospaziale con il codice "Spiral". I lavori su questo argomento iniziarono nel 1966, guidati dal designer G. E. Lozino-Lozinsky.
Il 30° Central Research Institute ha completato una parte significativa del lavoro, che ha notevolmente semplificato il compito del Mikoyan Design Bureau. Gli specialisti dell'Istituto hanno formato l'architettura del futuro complesso, oltre a determinarne le caratteristiche e le capacità. Grazie a ciò, i progettisti di aeromobili dovevano solo svolgere lavori di sviluppo. Questo approccio ha dato alcuni vantaggi. Quindi, secondo i piani della metà degli anni Sessanta, il primo volo della "Spirale" potrebbe avvenire già all'inizio del prossimo decennio.
Profilo di volo a spirale. Figura Epizodsspace.airbase.ru
La base del sistema "Spiral" era uno speciale aereo di richiamo "50-50" dall'aspetto caratteristico. Doveva avere un'ala aperta e una serie di motori a reazione ad alta spinta. Sulla parte superiore della macchina era prevista una piattaforma per l'installazione di uno spazioplano orbitale con uno stadio superiore. Secondo il concetto di base, il booster doveva salire a un'altitudine di 30 km e sviluppare una velocità di circa M = 6. La lunghezza totale di una tale macchina ha raggiunto i 38 m con un'apertura alare di 16,5 m. Il peso al decollo dell'intero sistema aerospaziale è di 52 tonnellate.
Il carico utile dell'acceleratore "50-50" era il cosiddetto. aereo orbitale con un razzo. Lo spazioplano è stato proposto di essere costruito secondo lo schema con una fusoliera di supporto, in cui la parte inferiore della macchina era l'aereo alare. La stessa fusoliera aveva una forma triangolare con una sezione trasversale variabile. Ai lati dell'auto c'erano un paio di aerei crollati ai lati. Una chiglia è stata fornita sulla fusoliera. L'aliante è stato proposto per essere fatto di acciai resistenti al calore; il rivestimento ha ricevuto uno speciale rivestimento ceramico. Secondo i calcoli, in alcune fasi del volo, il muso della fusoliera doveva riscaldarsi fino a 1600 ° C, il che richiedeva un'adeguata protezione.
L'aereo orbitale "50" è stato proposto per essere equipaggiato con motori di supporto e sterzo. Con una massa di 8 tonnellate, poteva trasportare un carico utile di almeno 500 kg. È stata considerata la possibilità di creare un intercettore orbitale e una ricognizione. Inoltre, c'era un progetto di bombardiere spaziale che poteva trasportare 2 tonnellate di carico. A causa dell'aeroplano e del blocco del razzo, l'aereo Spirali potrebbe salire in orbite con un'altitudine di almeno 150 km.
Piano orbitale "50". Figura Buran.ru
Entro la fine del decennio, il Mikoyan Design Bureau ha completato la maggior parte del lavoro teorico e ha preparato l'attrezzatura per i primi test pratici. Nel luglio 1969 fu lanciato l'apparato sperimentale BOR-1 ("Aereo a razzo orbitale senza pilota, il primo") di un design semplificato. Un aliante di textolite in scala 1: 3 con l'aiuto di un razzo R-12 modificato è stato portato su una traiettoria suborbitale. Il prodotto è bruciato nell'atmosfera, ma ha permesso di raccogliere alcuni dati. Nel dicembre dello stesso anno fu lanciato l'apparato BOR-2 con un design e una configurazione diversi. In volo, i sistemi di controllo si sono guastati e il prototipo si è bruciato.
Dal luglio 1970 al febbraio 1972 furono eseguiti altri tre lanci di prototipi BOR-2. Due si sono conclusi con successo, uno con un fallimento. Nel 1973 e nel 1974 sono stati effettuati due test di prodotti BOR-3 migliorati. In entrambi i casi, gli incidenti sono avvenuti per ragioni diverse. Nonostante una serie di incidenti e carenze, i test dei prodotti della famiglia BOR hanno fornito una grande quantità di informazioni.
Già dopo l'avvio del progetto BOR, è stato emesso un ordine per terminare i lavori sul tema "Spirale". La leadership del paese ha deciso di indirizzare le forze dell'industria in altre direzioni. Tuttavia, già nel 1974 il programma fu ripreso, e presto si ottennero nuovi risultati. L'ultimo risultato nella creazione del sistema aerospaziale Spiral può essere considerato un aereo analogico "105.11", così come gli orbiter BOR-4 e BOR-5.
Uno dei prototipi di BOR-3. Foto Buran.ru
"105.11" / MiG-105 era una copia approssimativa del velivolo orbitale "Spiral", ma poteva volare solo nell'atmosfera e a velocità subsonica. Questa macchina era destinata alla pratica della discesa e dell'atterraggio orizzontale degli aeroplani. L'11 ottobre 1976 ebbe luogo il primo volo "105.11". L'auto è stata portata a una determinata altitudine e rotta utilizzando un aereo da trasporto Tu-95. Inoltre, il modello è stato lasciato cadere e, dopo essere sceso, è atterrato. Hanno avuto luogo sette voli, dopo di che i test sono stati interrotti a causa della rottura del prototipo.
A metà degli anni settanta apparve un compito tecnico per la creazione di un promettente sistema spaziale riutilizzabile: il futuro complesso Energia-Buran. Per diversi anni, i sostenitori di Spiral e Buran hanno discusso tra loro e hanno cercato di difendere la loro parte, ma presto la questione è stata risolta ai massimi livelli. Si è deciso di ridurre il tema della Spirale a favore del Buran, meno audace ma promettente. Allo stesso tempo, è stata pianificata una serie di sviluppi del Mikoyan Design Bureau e delle imprese correlate da utilizzare in un nuovo progetto.
All'inizio degli anni ottanta, nell'interesse del progetto Buran, avvennero diversi lanci di orbiter BOR con numeri da "4" a "6". Il loro compito era testare la protezione termica per il futuro aereo spaziale e risolvere altri problemi. Tutti questi esperimenti hanno contribuito a ulteriori lavori sul "Buran". È importante sottolineare che diversi prototipi utilizzati nei due programmi di sistemi aerospaziali sono stati conservati e sono ora nei musei.
Successi e fallimenti
Dalla fine degli anni Cinquanta, i due principali paesi del mondo, sviluppando i loro programmi spaziali, hanno sviluppato diversi progetti audaci di velivoli spaziali. Tuttavia, per una serie di ragioni di vario genere, questi progetti non sono stati in grado di spingersi troppo oltre. Nella migliore delle ipotesi, si trattava solo di testare dispositivi analogici.
MiG-105 con esperienza al Museo dell'Aeronautica. Foto Wikimedia Commons
Il progetto X-20 DynaSoar è stato chiuso a causa di numerosi problemi tecnici, organizzativi e di altro tipo, derivanti dall'estrema complessità del compito tecnico. Progettisti e scienziati sono riusciti a risolvere una serie di problemi importanti, ma queste soluzioni non sono state testate nella pratica utilizzando uno spazioplano sperimentale a tutti gli effetti. Tuttavia, molte idee e tecnologie create per il primo aeroplano spaziale americano sono state successivamente utilizzate in nuovi progetti. Il risultato principale di tutto questo è stato lo Space Transportation System e il suo elemento principale, lo Space Shuttle riutilizzabile.
La storia del progetto sovietico "Spiral" e il suo completamento erano diversi. È apparso come una sorta di risposta allo sviluppo straniero, ma allo stesso tempo si è sviluppato in modo diverso. Inoltre, si è rivelato più efficace: l'A. I. Mikoyan ha condotto i test necessari, anche con voli suborbitali. Il motivo principale del rifiuto della "Spirale" è stato l'emergere di proposte e progetti alternativi. Allo stesso tempo, gli sviluppi nell'ambito del programma hanno immediatamente trovato posto in progetti promettenti, nonché in alcuni prodotti sperimentali. Infatti, un progetto si "fondeva" immediatamente in un altro e ne assicurava lo sviluppo.
È risaputo che non sempre i progetti audaci che danno il via a nuove direzioni possono dare i risultati sperati. Tuttavia, con il loro aiuto, gli specialisti raccolgono i dati necessari e acquisiscono una preziosa esperienza, che può essere utilizzata durante la creazione di nuovi progetti. Questo è esattamente ciò che a prima vista diventa il risultato principale dei programmi non di maggior successo. Tuttavia, nel caso di DynaSoar e Spiral, la situazione sembra più complicata. Solo una versione dello spazioplano, creata usando la loro esperienza, ha raggiunto la piena operatività, e anche quella è già andata a riposo.
