Il 21 luglio 2011, la navicella spaziale americana Atlantis ha effettuato il suo ultimo atterraggio, che ha posto fine al lungo ed entusiasmante programma Space Transportation System. Per una serie di motivi tecnici ed economici, è stato deciso di interrompere l'attività del sistema Space Shuttle. Tuttavia, l'idea di un veicolo spaziale riutilizzabile non è stata abbandonata. Attualmente, sono in fase di sviluppo diversi progetti simili contemporaneamente e alcuni di essi sono già riusciti a mostrare il loro potenziale.
Il progetto del veicolo spaziale riutilizzabile dello Space Shuttle ha perseguito diversi obiettivi principali. Uno dei principali è stato ridurre il costo del volo e prepararlo. La possibilità di un uso multiplo della stessa nave in teoria dava alcuni vantaggi. Inoltre, l'aspetto tecnico caratteristico dell'intero complesso ha permesso di aumentare significativamente le dimensioni consentite e il peso del carico utile. Una caratteristica unica dell'STS era la capacità di riportare la navicella spaziale sulla Terra all'interno della sua stiva.
L'ultimo lancio della navicella Altantis, 8 luglio 2011 Foto della NASA
Tuttavia, durante il funzionamento è stato riscontrato che non tutte le attività sono state completate. Quindi, in pratica, preparare la nave per il volo si è rivelato troppo lungo e costoso: secondo questi parametri, il progetto non si adattava ai requisiti originali. In un certo numero di casi, il veicolo spaziale riutilizzabile non è stato sostanzialmente in grado di sostituire i veicoli di lancio "convenzionali". Infine, la progressiva obsolescenza morale e fisica delle attrezzature ha comportato i rischi più gravi per gli equipaggi.
Di conseguenza, è stato deciso di interrompere l'operazione del sistema di trasporto spaziale. L'ultimo 135esimo volo ha avuto luogo nell'estate del 2011. Quattro navi esistenti sono state cancellate e trasferite ai musei in quanto non necessarie. La conseguenza più famosa di tali decisioni fu il fatto che il programma spaziale americano rimase senza un proprio veicolo spaziale con equipaggio per diversi anni. Fino ad ora, gli astronauti devono entrare in orbita utilizzando la tecnologia russa.
Inoltre, l'intero pianeta è rimasto senza sistemi riutilizzabili per un periodo indefinito. Tuttavia, alcune misure sono già state prese. Ad oggi, le imprese americane hanno sviluppato diversi progetti di veicoli spaziali riutilizzabili di un tipo o dell'altro. Almeno tutti i nuovi campioni sono già stati prelevati per i test. Nel prossimo futuro, potranno anche entrare in funzione a pieno titolo.
Boeing X-37
Il componente principale del complesso STS era un aereo orbitale. Questo concetto è attualmente utilizzato nel progetto X-37 di Boeing. Alla fine degli anni novanta, Boeing e la NASA hanno iniziato a studiare il tema dei veicoli spaziali riutilizzabili in grado di essere in orbita e volare nell'atmosfera. All'inizio dell'ultimo decennio, questo lavoro ha portato all'inizio del progetto X-37. Nel 2006, un prototipo di un nuovo tipo ha raggiunto i test di volo con una caduta da un aereo da trasporto.
Boeing X-37B nel radome del veicolo di lancio. Foto di US Air Force
Il programma ha interessato l'aeronautica americana e dal 2006 è stato implementato nel loro interesse, anche se con l'aiuto della NASA. Secondo i dati ufficiali, l'Air Force vuole ottenere un promettente aereo orbitale in grado di lanciare vari carichi nello spazio o eseguire vari esperimenti. Secondo varie stime, l'attuale progetto X-37B può essere utilizzato anche in altre missioni, comprese quelle relative alla ricognizione o al lavoro di combattimento a tutti gli effetti.
Il primo volo spaziale della navicella spaziale X-37B ha avuto luogo nel 2010. Alla fine di aprile, il veicolo di lancio Atlas V ha lanciato il veicolo in un'orbita predeterminata, dove è rimasto per 224 giorni. L'atterraggio "come un aereo" avvenne all'inizio di dicembre dello stesso anno. Nel marzo dell'anno successivo iniziò il secondo volo, che durò fino a giugno 2012. A dicembre ha avuto luogo il prossimo lancio e il terzo atterraggio è stato effettuato solo nell'ottobre 2014. Da maggio 2015 a maggio 2017, l'esperto X-37B ha effettuato il suo quarto volo. Il 7 settembre dello scorso anno è iniziato un altro volo di prova. Quando sarà completato, non è specificato.
Secondo i pochi dati ufficiali, lo scopo dei voli è studiare il lavoro della nuova tecnologia in orbita, nonché condurre vari esperimenti. Anche se gli esperti X-37B risolvono compiti militari, il cliente e l'appaltatore non divulgano tali informazioni.
Nella sua forma attuale, il prodotto Boeing X-37B è un aeroplano a razzo dall'aspetto caratteristico. Si distingue per una grande fusoliera e aerei di media area. Viene utilizzato un motore a razzo; il controllo è effettuato da apparecchiature automatiche o da comandi da terra. Secondo dati noti, nella fusoliera è previsto un vano di carico con una lunghezza superiore a 2 me un diametro superiore a 1 m, che può ospitare fino a 900 kg di carico utile.
In questo momento, l'esperto X-37B è in orbita e sta risolvendo i compiti assegnati. Quando tornerà sulla Terra è sconosciuto. Non sono state specificate nemmeno informazioni sull'ulteriore avanzamento del progetto pilota. Apparentemente, nuovi messaggi sullo sviluppo più interessante appariranno non prima del prossimo atterraggio del prototipo.
SpaceDev / Inseguitore di sogni della Sierra Nevada
Un'altra versione del piano orbitale è la navicella spaziale Dream Chaser di SpaceDev. Questo progetto è stato sviluppato dal 2004 per partecipare al programma NASA Commercial Orbital Transportation Services (COTS), ma non ha potuto superare la prima fase di selezione. Tuttavia, la società di sviluppo ha presto accettato di collaborare con United Launch Alliance, che era pronta a offrire il suo veicolo di lancio Atlas V. Nel 2008, SpaceDev è diventata parte della Sierra Nevada Corporation e poco dopo ha ricevuto ulteriori finanziamenti per creare il suo velivolo. Successivamente, ci fu un accordo con Lockheed Martin sulla costruzione congiunta di apparecchiature sperimentali.
Aereo orbitale esperto Dream Chaser. Foto della NASA
Nell'ottobre 2013, il prototipo volante del Dream Chaser è stato lanciato da un elicottero da trasporto, dopo di che è passato a un volo planato ed ha eseguito un atterraggio orizzontale. Nonostante la rottura durante l'atterraggio, il prototipo ha confermato le caratteristiche del progetto. Successivamente sono state effettuate altre prove presso gli stand. Sulla base dei loro risultati, il progetto è stato finalizzato e nel 2016 è iniziata la costruzione di un prototipo per i voli spaziali. A metà dello scorso anno, NASA, Sierra Nevada e ULA hanno firmato un accordo per condurre due voli orbitali nel 2020-21.
Non molto tempo fa, gli sviluppatori del dispositivo Dream Chaser hanno ricevuto l'autorizzazione per il lancio alla fine del 2020. A differenza di molti altri sviluppi moderni, la prima missione spaziale di questa nave verrà effettuata con un carico reale. La navicella dovrà consegnare un certo carico alla Stazione Spaziale Internazionale.
Nella sua forma attuale, il veicolo spaziale riutilizzabile Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser è un aereo dall'aspetto caratteristico, che ricorda esternamente alcuni sviluppi americani e stranieri. Il veicolo ha una lunghezza totale di 9 m ed è dotato di un'ala a delta con un'apertura di 7 m Per compatibilità con i veicoli di lancio esistenti, in futuro verrà sviluppata un'ala pieghevole. Il peso al decollo è determinato in 11,34 tonnellate. Dream Chaser sarà in grado di trasportare 5,5 tonnellate di carico sulla ISS e tornare sulla Terra fino a 2 tonnellate. La discesa dall'orbita "come un aeroplano" è associata a sovraccarichi inferiori, il che è dovrebbe essere utile fornire alcune attrezzature e campioni in esperimenti separati.
Drago Spacex
Per una serie di motivi, l'idea di un aereo in orbita non è attualmente molto popolare tra gli sviluppatori di nuove tecnologie spaziali. Più conveniente e redditizio è ora considerato un veicolo spaziale riutilizzabile dall'aspetto "tradizionale", lanciato in orbita utilizzando un veicolo di lancio e ritornando sulla Terra senza usare le ali. Lo sviluppo di maggior successo di questo tipo è Dragon di SpaceX.
La nave cargo SpaceX Dragon (missione CRS-1) vicino alla ISS. Foto della NASA
Il lavoro sul progetto Dragon è iniziato nel 2006 ed è stato svolto nell'ambito del programma COTS. L'obiettivo del progetto era creare un veicolo spaziale con la possibilità di più lanci e ritorni. La prima versione del progetto prevedeva la creazione di una nave da trasporto e in futuro si prevedeva di sviluppare una modifica con equipaggio sulla sua base. Ad oggi, Dragon nella versione "camion" ha mostrato risultati certi, mentre il successo atteso della versione con equipaggio della nave è in continua evoluzione in termini di tempo.
Il primo lancio dimostrativo della nave da trasporto Dragon è avvenuto alla fine del 2010. Dopo tutte le modifiche richieste, la NASA ha ordinato il lancio a tutti gli effetti di un tale dispositivo per consegnare il carico alla Stazione Spaziale Internazionale. Il 25 maggio 2012, il Dragon è attraccato con successo alla ISS. In futuro sono stati effettuati diversi nuovi lanci con la consegna di merci in orbita. Il lancio il 3 giugno 2017 è diventato la tappa più importante del programma. Per la prima volta nella storia del programma, la nave riparata è stata rilanciata. A dicembre, un'altra navicella spaziale è andata nello spazio, già in volo verso la ISS. Tenendo conto di tutti i test, i prodotti Dragon hanno effettuato fino ad oggi 15 voli.
Nel 2014, SpaceX ha annunciato il promettente veicolo spaziale con equipaggio Dragon V2. È stato affermato che questo dispositivo, che è uno sviluppo di un camion esistente, sarà in grado di portare in orbita o tornare a casa fino a sette astronauti. È stato anche riferito che in futuro la nuova nave potrebbe essere utilizzata per volare intorno alla luna, anche con i turisti a bordo.
Come spesso accade con i progetti SpaceX, i tempi del progetto Dragon V2 sono cambiati più volte. Quindi, a causa di ritardi con il presunto vettore Falcon Heavy, la data dei primi test è stata spostata al 2018 e il primo volo con equipaggio è gradualmente "sgattaiolato via" al 2019. Infine, poche settimane fa, la società di sviluppo ha annunciato l'intenzione di abbandonare la certificazione del nuovo "Dragon" per i voli con equipaggio. In futuro, tali compiti dovrebbero essere risolti utilizzando il sistema BFR riutilizzabile, che non è ancora stato creato.
La navicella spaziale da trasporto Dragon ha una lunghezza totale di 7,2 m con un diametro di 3,66 m, il peso a secco è di 4,2 tonnellate ed è in grado di trasportare un carico utile di 3,3 tonnellate alla ISS e restituire fino a 2,5 tonnellate di carico. Per accogliere determinati carichi, si propone di utilizzare un compartimento sigillato con un volume di 11 metri cubi e un volume non pressurizzato di 14 metri cubi. Il compartimento senza pressurizzazione viene lasciato cadere durante la discesa e brucia nell'atmosfera, mentre il secondo volume di carico ritorna sulla Terra e fa un atterraggio con il paracadute. Per correggere l'orbita, la navicella è dotata di 18 motori di tipo Draco. L'efficienza degli impianti è garantita da una coppia di pannelli solari.
Nello sviluppo della versione con equipaggio del "Dragon", sono state utilizzate alcune unità della nave da trasporto di base. Allo stesso tempo, il vano sigillato ha dovuto essere notevolmente rielaborato per risolvere nuovi problemi. Anche alcuni altri elementi della nave sono cambiati.
Lockheed Martin Orion
Nel 2006, la NASA e Lockheed Martin hanno deciso di creare un promettente veicolo spaziale riutilizzabile. Il progetto prende il nome da una delle costellazioni più luminose: Orione. A cavallo del decennio, dopo il completamento di parte dei lavori, la dirigenza degli Stati Uniti propose di abbandonare questo progetto, ma dopo lunghe controversie fu salvato. I lavori sono proseguiti e ad oggi hanno portato ad alcuni risultati.
La nave prospettica Orione vista dall'artista. disegno della NASA
In accordo con il concetto originale, la nave di Orione doveva essere utilizzata in diverse missioni. Con il suo aiuto, avrebbe dovuto consegnare merci e persone alla Stazione Spaziale Internazionale. Con l'attrezzatura appropriata, potrebbe andare sulla luna. Inoltre, si stava valutando la possibilità di un volo su uno degli asteroidi o addirittura su Marte. Tuttavia, la soluzione di tali problemi è stata attribuita al lontano futuro.
Secondo i piani dell'ultimo decennio, il primo lancio di prova dell'Orion doveva avvenire nel 2013. Per il 2014 avevano in programma di iniziare con gli astronauti a bordo. Il volo sulla luna potrebbe essere effettuato fino alla fine del decennio. Successivamente, il calendario è stato adeguato. Il primo volo senza equipaggio è stato posticipato al 2014 e il lancio con equipaggio al 2017. Le missioni lunari furono rimandate agli anni venti. Ormai, i voli con equipaggio sono stati rinviati al prossimo decennio.
Il 5 dicembre 2014 ha avuto luogo il primo lancio di prova di Orion. Il veicolo spaziale con il simulatore di carico utile è stato lanciato in orbita dal veicolo di lancio Delta IV. Poche ore dopo il lancio, è tornato sulla Terra e si è schiantato in una determinata area. Non sono ancora stati effettuati nuovi lanci. Tuttavia, gli specialisti di Lockheed Martin e della NASA non sono rimasti inattivi. Negli ultimi anni sono stati realizzati alcuni prototipi per l'esecuzione di determinati test in condizioni terrestri.
Solo poche settimane fa è iniziata la costruzione del primo Orion per volo con equipaggio. Il suo lancio è previsto per il prossimo anno. Il compito di lanciare in orbita la navicella sarà affidato al promettente veicolo di lancio Space Launch System. Il completamento dei lavori in corso mostrerà le reali prospettive dell'intero progetto.
Il progetto Orion prevede la costruzione di una nave con una lunghezza di circa 5 me un diametro di circa 3,3 M. Una caratteristica di questo apparato è un grande volume interno. Nonostante l'installazione delle attrezzature e degli strumenti necessari, all'interno del vano sigillato rimane poco meno di 9 metri cubi di spazio libero, adatto all'installazione di alcuni dispositivi, compresi i sedili dell'equipaggio. La nave potrà imbarcare fino a sei astronauti o un certo carico. La massa totale della nave è determinata al livello di 25,85 tonnellate.
Sistemi suborbitali
Attualmente sono in corso di implementazione diversi programmi interessanti che non prevedono il lancio di un carico utile nell'orbita terrestre. I potenziali modelli di equipaggiamento di un certo numero di compagnie americane saranno in grado di effettuare solo voli suborbitali. Questa tecnica dovrebbe essere utilizzata per alcune ricerche o nello sviluppo del turismo spaziale. Nuovi progetti di questo tipo non sono considerati nel contesto dello sviluppo di un vero e proprio programma spaziale, ma sono comunque di sicuro interesse.
Veicolo suborbitale SpaceShipTwo sotto l'ala della portaerei White Knight Two. Foto Virgin Galactic / virgingalactic.com
I progetti SpaceShipOne e SpaceShipTwo di Scale Composites e Virgin Galactic propongono la costruzione di un complesso costituito da un aereo da trasporto e un aereo orbitale. Dal 2003 i due tipi di attrezzatura hanno eseguito un numero significativo di voli di prova, durante i quali sono state testate diverse caratteristiche progettuali e metodi di lavoro. Si prevede che un'astronave del tipo SpaceShipTwo sarà in grado di imbarcare fino a sei passeggeri-turisti e portarli ad un'altitudine di almeno 100-150 km, ovvero al di sopra del limite inferiore dello spazio esterno. Il decollo e l'atterraggio dovrebbero essere effettuati da un aeroporto "tradizionale".
Blue Origin ha lavorato su un'altra versione del sistema spaziale suborbitale dalla metà dell'ultimo decennio. Propone di eseguire tali voli utilizzando un pacchetto di un veicolo di lancio e una nave, simili a quelli utilizzati in altri programmi. Inoltre, sia il razzo che la nave devono essere riutilizzabili. Il complesso è stato chiamato New Shepard. Dal 2011, missili e navi di un nuovo tipo effettuano regolarmente voli di prova. Siamo già riusciti a inviare il veicolo spaziale a un'altitudine di oltre 110 km, nonché a garantire il ritorno sicuro sia del veicolo spaziale che del veicolo di lancio. In futuro, il sistema New Shepard dovrebbe essere una delle novità nel campo del turismo spaziale.
Futuro riutilizzabile
Per tre decenni, dall'inizio degli anni Ottanta del secolo scorso, il complesso Space Transportation System / Space Shuttle è stato il principale veicolo per trasportare persone e merci in orbita nell'arsenale della NASA. A causa dell'obsolescenza morale e fisica, nonché in connessione con l'impossibilità di ottenere tutti i risultati desiderati, l'attività degli Shuttle è stata interrotta. Dal 2011, gli Stati Uniti non hanno navi riutilizzabili operative. Inoltre, sebbene non dispongano di un proprio veicolo con equipaggio, a causa del quale gli astronauti devono volare su tecnologia straniera.
Nonostante la cessazione del funzionamento dello Space Transportation System, l'astronautica americana non abbandona l'idea stessa di astronavi riutilizzabili. Questa tecnica è ancora di grande interesse e può essere utilizzata in un'ampia varietà di missioni. Al momento, la NASA e un certo numero di organizzazioni commerciali stanno sviluppando contemporaneamente diversi veicoli spaziali promettenti, sia aerei orbitali che sistemi con capsule. Al momento, questi progetti sono in fasi diverse e mostrano successi diversi. In un futuro molto prossimo, non oltre l'inizio degli anni venti, la maggior parte dei nuovi sviluppi raggiungerà la fase di test o voli a tutti gli effetti, che consentiranno di riesaminare la situazione e trarre nuove conclusioni.
