Дата: 28-12-20 10:41

КОСМОС: Из точки в точку на Земле. Каким будет транспорт в ближайшем будущем?

Коммерческие космические компании готовятся к выходу на новый рынок: суборбитальные полеты “точка-точка” на Земле. Эти системы, нацеленные на быструю транспортировку пассажиров и грузов, разрабатываются как такими известными компаниями, как SpaceX и Virgin Galactic , так и новыми, такими как Astra.

На этом новом фронте впереди стоят технические и бизнес-задачи, и важной составляющей является грядущая волна сверхзвуковых самолетов, которые могут предложить более безопасные, но более медленные альтернативы космическим полетам. Эти два разных подхода могут стать будущим транспорта на Земле.

Суборбитальные космические путешествия

Самая распространенная концепция исходит от Илона Маска и SpaceX . Первоначально разработанная для транспортировки больших грузов на Марс с целью колонизации, система запуска нового поколения Starship предлагает дополнительные возможности для перевозки большого количества грузов на Земле.

Маск впервые представил эту идею в 2017 году, предполагая суборбитальные космические полеты между космодромами, расположенными на удалении от крупных городов, чтобы снизить шумовую нагрузку. Космодромы планировалось соединить высокоскоростным транспортным средством, таким как скоростные катера или hyperloop.

Первоначально предполагалось, что в этих полетах будут использоваться обе ступени ракеты Big Falcon Rocket (BFR), с тех пор она была переименована в космический корабль Starship и ракету Super Heavy. В 2019 году Маск показал, что в этих суборбитальных полетах вместо этого может использоваться только космический корабль Starship без ускорителя, что возможно на расстояниях примерно в 10 000 километров. Для удовлетворения требований к тяге одноступенчатый суборбитальный Starship должен включать от двух до четырех дополнительных двигателей Raptor .

Учитывая неотъемлемую опасность космических путешествий с ракетными двигателями, система Starship совершит множество, возможно, сотни полетов до полета с  пассажирами, причем первые испытательные полеты “точка-точка” начнутся уже в 2022 году .

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ - ВСЕ НОВОСТИ ЗА ДЕНЬ

Еще один побочный эффект архитектуры Starship Mars, который требует, чтобы метан добывался из ресурсов Марса для заправки космического корабля и возвращения на Землю, заключается в том, что те же процессы производства топлива могут быть использованы на Земле, чтобы сделать операции Starship углеродно -нейтральными.

Идея углеродной нейтральности является важной частью гарантии того, что будущие транспортные системы не будут способствовать пагубным последствиям изменения климата. Маск подтвердил, что углеродная нейтральность – важная цель программы Starship.

“Сarbon neutral” — означает, что вредные выбросы в атмосферу, неизбежные во время производства, будут компенсированы.

SpaceX Crew Dragon, доставляющий астронавтов на низкую околоземную орбиту и SpaceShipTwo компании Virgin Galactic, летающий по суборбитальным траекториям на высоте 80 километров, являются единственными двумя коммерческими компаниями, которые сегодня активно доставляют в космос людей. Планируется преемник SpaceShipTwo, который сможет обеспечить трансконтинентальные космические полеты для пассажиров.

Журнал “Всё о Космосе” рекомендует к прочтению статью “Линия нон Кармана или насколько высоко небо?”

Хотя Virgin Galactic не объявила о технических деталях “SpaceShipThree”, весьма вероятно, что этот аппарат будет запускаться в воздух, как и суборбитальные космические самолеты SpaceShipOne и SpaceShipTwo. SpaceShipThree изначально задумывался как орбитальный аппарат, разработанный совместно Virgin Galactic и Scaled Composites.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ - ВСЕ НОВОСТИ ЗА ДЕНЬ

Scaled Composites был производителем SpaceShipOne, первого частного космического корабля с экипажем, который выиграл Ansari X Prize, выполнив два пилотируемых космических полета с использованием многоразового космического корабля в 2004 году. Scaled Composites также построил первый SpaceShipTwo, VSS Enterprise, а также авианосец WhiteKnightTwo.

Scaled Composites в настоящее время является дочерней компанией Northrop Grumman , а компания Spaceship Company в настоящее время производит SpaceShipTwo для Virgin Galactic.

Хотя название SpaceShipThree в последнее время не упоминалось, Virgin Galactic все еще планирует суборбитальную транспортную систему “точка-точка”. Брэнсон упомянул преемника SpaceShipTwo, который может осуществлять трансконтинентальные космические полеты еще в 2019 году. Сроки тестовых полетов или коммерческих операций с этой системой еще не объявлены.

Для обеих этих систем не исключено, что суборбитальные грузовые перевозки могут предшествовать пассажирским полетам как способ доказательства надежности транспортных средств.

Компания Astra

Занимается суборбитальными космическими полетами в качестве рынка грузовых перевозок: компания по запуску малых спутников.

Изображение

Rocket 3.2 едва не достигла орбиты впервые в истории Astra. Ожидается, что компания выйдет на орбиту с полезной нагрузкой на борту Rocket 3.3 в 2021 году.

Для суборбитальных перевозок Astra предложила модернизировать семейство Rocket 3 под названием Rocket 5. Первая ступень Rocket 5 будет идентична Rocket 3. Вторая ступень будет похожа на первую ступень, за исключением одного двигателя. вместо пяти. Верхняя ступень Rocket 5 будет как и на Rocket 3. Этот аппарат может быть доступен для суборбитальных грузовых перевозок не ранее 2022 года.

Сверхзвуковые авиалайнеры

Ожидается, что также будут представлены несколько конструкций сверхзвуковых самолетов, что создаст конкуренцию на рынке высокоскоростных перевозок по всей планете.

'Supersonic travel is here': Boom rolls out XB-1 demonstrator aircraft

Одним из таких участников является компания Boom Supersonic, которая представила прототип самолета XB-1 в ноябре 2020 года. XB-1 достигнет сверхзвуковой скорости во время испытательных полетов, что послужит основой для конструкции сверхзвукового авиалайнера Overture. Ожидается, что летные испытания начнутся в 2021 году в Мохаве, штат Калифорния. XB-1 оснащен тремя двигателями General Electric J85-15 из того же семейства двигателей, которые устанавливают на учебно-тренировочный самолет NASA T-38 Talon и приводят в действие самолет-носитель WhiteKnightOne, запускающий SpaceShipOne с воздуха. Планируется, что авиалайнер Overture будет запущен в эксплуатацию к 2025 году и будет введен в эксплуатацию к 2029 году и сможет перевозить до 88 пассажиров на расстояние примерно до 7870 километров. Самолет будет оснащаться двигателем, предоставленным Rolls-Royce. Планируется, что как программа испытаний XB-1, так и авиалайнер Overture будут углеродно-нейтральными.

Объявлены заказы на Overture как от Japan Airlines, так и от Virgin Group. 

Несмотря на наличие собственной суборбитальной концепции дизайна, Virgin Galactic участвует в разработке сверхзвуковых самолетов.Virgin Galactic в августе 2020 года объявила о партнерстве с Rolls-Royce в отношении самолета с поддержкой скорости 3 Маха. Пассажировместимость самолета составит до 19 человек. Еще один участник рынка – Aerion Supersonic, разрабатывающий свой AS2 Supersonic Business Jet. Компания Aerion недавно открыла новую штаб-квартиру в международном аэропорту Мельбурна, к югу от базы ВВС на мысе Канаверал и Patrick Air Force Base.

Самолет AS2 разработан в сотрудничестве с компаниями Boeing  и General Electric и рассчитан на перевозку до 10 пассажиров на скорости до 1,4 Маха над водной поверхностью и ближе к скорости 1,2 Маха вблизи земли, чтобы уменьшить интенсивность звуковых ударов (sonic booms), или, если потребуется, дозвуковых. Из-за звуковых ударов вышли на пенсию Aérospatiale и Concorde британской авиастроительной корпорации.

Чтобы лучше понять влияние звуковых ударов от самолетов, подразделениеLockheed Martin Skunk Works разрабатывает X-59 QueSST (Quiet Supersonic Technology) для демонстрационной программы Low-Boom NASA. X-59 имеет уникальную форму, позволяющую снизить интенсивность сверхзвуковой ударной волны, чтобы не беспокоить населенные пункты во время полета. Испытательные полеты Lockheed Martin с двигателем General Electric F414, который используется в истребителе Boeing F/A-18 Super Hornet, запланированы на 2021 год, а затем поставка в НАСА в 2022 году.

X-59 QueSSTImage credit: Lockheed Martin

Low-Boom программа предназначена для сбора данных об уровне звуковых ударов для информирования законодательства о разрешении сверхзвуковых воздушных полетов над населенными пунктами. Полеты X-59 в рамках этой миссии начнутся в 2023 году в дополнение к полетам, которые уже выполняются с использованием флота НАСА F/A-18.

Звуковые удары – не единственная проблема, связанная с шумом в этих новых способах передвижения. Ракеты производят потенциально опасные уровни шума во время запуска, особенно в масштабе Starship. SpaceX планирует решить эту проблему, построив космодромы далеко от населенных пунктов.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ - ВСЕ НОВОСТИ ЗА ДЕНЬ

Система запуска Starship также не имеет возможности прерывания в полете в случае выхода из строя Super Heavy или двигателя Starship Raptor во время полета, риск, который необходимо будет устранить.

Еще одно преимущество крылатых самолетов в плане безопасности перед ракетами- это способность планировать в случае отказа двигателя. И эти новые сверхзвуковые авиалайнеры, и такие как SpaceShipThree, смогут совершить управляемую аварийную посадку. Это было недавно продемонстрировано во время последних полетов Virgin Galactic SpaceShipTwo, когда VSS Unity вернулся на взлетно-посадочную полосу космодрома Америка после прерывания во время зажигания двигателя.

Помимо важных, но решаемых технических проблем, еще предстоит доказать экономическое обоснование более быстрого путешествия по Земле. Стоимость космических запусков и ограниченная вместимость будущих сверхзвуковых авиалайнеров, вероятно, будут означать более высокие цены на билеты, чем сегодняшние дозвуковые самолеты. Привлекательность более короткого времени в пути должна перевесить возросшую цену.

Также может иметь значение аспект туризма, поскольку некоторые путешественники бронируют поездки не в качестве пассажиров, а просто для того, чтобы испытать высокоскоростные воздушные путешествия или суборбитальные космические полеты. Однако, это приводит к еще большей конкуренции со стороны систем , предназначенных для суборбитального космического туризма, таких как Blue Origin “New Shepard” или SpaceShipTwo компании Virgin Galactic . Орбитальный космический туризм на борту космических кораблей Crew Dragon и Starship также может отвлечь клиентов от суборбитальных вариантов.

Ключом к успеху Starship, будет обеспечение того же уровня безопасности, что и у авиалайнера. Если это удастся сделать, то сочетание космических полетов и высокоскоростных авиалайнеров может стать будущим путешествий .

Ирина Дорошенко (Filipok)

По материалам NSF (Thomas Burghardt)


Источник информации: Журнал "Все о космосе"

Поделиться ссылкой:  
 Tweet



Перепечатка материалов разрешается только при наличии гиперссылки на www.aviation.com.ua
Перепечатка, копирование, воспроизведение или иное использование материалов, в которых содержится ссылка на агентства УНИАН, Iнтерфакс-Україна, строго запрещено.
Позиция администрации может не совпадать с мнениями авторов, публикующих статьи.