START и финиш американских космических планов. Часть 5 – X-33.


X-33Начало 1990-х гг., как известно, ознаменовалось целой серией проектов, призванных заменить существующие корабли многоразового использования типа “Space Shuttle”. Среди прочих особое внимание тогда уделялось проекту Х-33, разработкой которого занималась фирма Lockheed-Martin. Кстати, в рамках программы Space Launch Initiative также разрабатывался космоплан Х-34. Амбиций, как обычно, было более чем достаточно. И вот что из этого получилось…

Основной целью, которое ставило NASA перед разработчиками, являлось снижение стоимости полётов – на тот момент она была никак не ниже 10.000 долларов за каждый фунт веса. Даже по советским меркам за 450 грамм это было очень дорого. NASA поставило задачу довести цену до 1000 долларов, что можно было сделать только путем внедрения новых революционных технологий.

Не рассчитывая на быстрый результат руководство Космического Агетнства США инициировало два этапа разработок. На первом этапе предполагалось “откатать” новинки на моделях-демонстраторах, а на втором – создать полноценный корабль многоразового использования (по американской терминологии SSTO – single-stage-to-orbit) второго поколения. Будущий корабль многоразового использования заранее получил название VentureStar и в прессе анонсировался в качестве достойной замены “Space Shuttle”, которую планировалось провести в 2010 году.

Для осуществления первой задачи NASA заключило контракт с фирмами McDonnell Douglas, Rockwell и Lockheed-Martin. Последняя из них предложила действительно передовой проект SSTO клиновидной формы, в конструкции которого использовались последние разработки в области космических технологий. В частности, Lockheed-Martin планировала использовать на своём SSTO очень легкие топливные баки повышенной прочности, интегрированную систему термической защиты, систему автоматического контроля полёта и клиновоздушные двигатели (КВРД).

Параллельно с этим на SSTO фирмы Lockheed-Martin возлагались надежды по высокому уровню эксплуатационной надежности, сокращению времени подготовки между полётами и снижение цены его обслуживания. Ожидалось, что на каждые 1000 запусков произойдет не более трех аварий.

На Х-33 планировалось использовать экспериментальные двигатели типа XRS-2200 с тягой 1823 кН на уровне моря и 2384 кН в вакууме. На будущем космоплане устанавливалось бы семь серийных RS-2200, обладавших тягой с тягой 13420 кН на уровне моря и 15414 кН в вакууме. Максимальная скорость определялась в 15 Махов (17690 км\ч), дальность – порядка 1530 км. Геометрические размеры были следующими: длина – 21,05 м (Х-33) и 38,75 м (VentureStar), полный размах крыла – 20,74 м, высота – 6,76 м, площадь крыла – 198 м.кв.

Другими словами, аппарат должен был представлять собой суборбитальный многоразовый модуль, который должен доставляться на низкую околоземную орбиты высотой 250.000 футов (76,270 км) без использования многоступенчатых ракет, либо отбрасываемых танкеров с топливом.

Отдельно отметим КВРД, которые представляют собой тип ракетного двигателя, поддерживающий аэродинамическую эффективность в широком диапазоне высот над поверхностью Земли с разным давлением атмосферы путём использования клиновидного сопла. Этот тип двигателей ранее исследовался немецкими конструкторами на предмет использования в реактивной авиации. С наступлением космической эры КВРД задумали применить в сфере полётов кораблей многоразового использования.

Х-33 - NASAСамое интересное, тогда никто толком не знал, как можно увязать передовые и весьма дорогостоящие технологии с явно “бюджетным” проектом. Видимо, была надежда на то, что к моменту постройки SSTO эти технологии существенно подешевеют. Отсюда и возникли основные проблемы.

Тем не менее, по контракту подписанному 2 июля 1996 года, в случае успеха с моделью-демонстратором Х-33 руководство NASA обязалось продолжить финансирование проекта, что должно было привести к постройке вводу в эксплуатацию полноценного SSTO VentureStar.

Поскольку времени было катастрофически мало программа Х-33 развивалась чрезвычайно быстро. Для проекта Х-33 поспешили выделить стартовую площадку на авиабазе Эдвардс, где в сжатые сроки построили вертикальный стартовый стенд.

Первый тестовый полёт был намечен на начало 1999 года, хотя этот срок явно выглядел нереально. Уже первые продувки модели Х-33 показали, что этот аппарат на некоторых режимах будет вести себя крайне нестабильно. В добавок к этому, разработка клиновоздушных двигателей и системы термической защиты задерживалась на неопределенный срок.

Впрочем, самой большой неприятностью стала проблема с изготовлением композитного топливного бака, который являлся одним из ключевых элементов конструкции Х-33. Из-за многочисленных проблем технологического характера фирма была вынуждена прекратить дальнейшие работы по этому компоненту. Предложенный вариант с алюминиевыми баками был отвергнут, поскольку это вносило радикальные изменения в конструкцию и повышало вес аппарата.

Возможно, по отдельности эти проблемы были бы не столь критичными, но в сумме они дали большой отрицательный эффект. Бюджет постоянно разрастался, внедрение новых технологий тормозилось, и как следствие – интерес к проекту пошел на спад. Достаточно сказать, что за четыре года проектирования на проект Х-33 было затрачено 922 миллиона долларов и ещё 357 миллионов вложила фирма Lockheed-Martin.

Продолжать в том же духе, учитывая постоянные урезания финансирования, NASA больше не могло. После некоторых проволочек в феврале 2001 года проект был окончательно закрыт. По словам Арта Стефенсона (Art Stephenson), директора Marshall Space Flight Center, современные технологии ещё не достигли того уровня, который позволил бы создать корабль многоразового использования следующего поколения (или дословно: “Our technology has not yet developed to the point that we can successfully develop a new reusable launch vehicle that substantially improves safety, reliability and affordability”).

От всего проекта осталась только модель-демонстратор Х-33, представлявшую собой 56% копию будущего SSTO. Этот аппарат, построенный на 75%, NASA “благородно” отдала фирме Lockheed-Martin, учитывая её далеко не скромный вклад в этот проект. Официально программа VentureStar считалась “замороженной” до лучших времен. И всё же, в Конгрессе США нашлись сторонники Х-33, которые предложили возобновить разработки для целей US Air Force, но из-за специфики конструкции космоплана и прочих проблем с военными договориться тоже не удалось.

Вот так завершилась история ещё одного амбиционного проекта NASA. Американцы в очередной раз не рассчитали собственные силы, затратив огромные средства на явно нереализуемый проект. И всё же, на Х-33 удалось использовать часть передовых идей. Будем надеется, что даром они не пропадут.