Statki pionowego startu i lądowania, czyli tzw. VTVL - Vertical Takeoff, Vertical Landing, ze względu na możliwość wielokrotnego użytkowania w przeciwieństwie do dzisiaj używanych wielostopniowych rakiet nośnych, stanowią dla nich atrakcyją alternatywę. Konstrukcje takie wiążą się jednak z wieloma trudnościami. Jest to powodem, że chociaż było już podjętych kilka prób skonstruowania tego typu pojazdów, to jak na razie nie zakończyły się one powodzeniem. Poniżej dokonuję krótkiego podsumowania tych prób, które znalazły się na bardziej zaawansowanym etapie prac.
DC-XW latach 90. znana firma lotnicza McDonnell Douglas (głównie z samolotów pasażerskich MD), zanim połączyła się z Boeingiem, pracowała nad projektem DC-X (Delta Clipper lub Delta Clipper Experimental). Był to bezzałogowy prototyp statku pionowego startu i lądowania (tzw. VTVL - Vertical Takeoff, Vertical Landing), jakie w przyszłości miały osiągać orbitę za pomocą tylko jednego stopnia rakietowego. DC-X nie był zaprojektowany do lotów orbitalnych, miał jedynie zilustrować techniczne możliwości takiej koncepcji.
Budowę DC-X rozpoczęto w 1991 roku. Kadłub zaprojektowała i zbudowała znana nam firma Scaled Composites. Całe wyposażone było natomiast budowane w McDonnell Douglas.
Pierwszy start DC-X odbył się 18 sierpnia 1993 roku. Lot trwał 59 s. Następne dwa loty odbyły się we wrześniu tego samego roku (w niektórych testach naziemnych brał udział były kosmonauta Charles Conrad). Loty testowe trwały do 1995 roku. Podczas ostatniego lotu w dniu 7 lipca 1995 roku na skutek zbyt twardego lądowania kadłub uległ zniszczeniu. Z powodu braku funduszy program zawieszono.
DC-X podczas pierwszego startu (po lewej) i lądowania (po prawej)Wówczas przejęła go NASA. W projekcie dokonano dość istotnych zmian, po czym statek wrócił do lotów w 1996 roku jako DC-XA (Clipper Advanced). Rekordowe osiągnięcie zanotowano 8 czerwca 1996 roku, gdy statek podczas lotu trwającego 142 s osiągnął wysokość 3,14 km. Jednak o miesiąc późniejszy lot okazał się ostatnim na skutek uszkodzenia i wybuchu zbiornika paliwa. NASA nie zdecydowała się już na kontynuację programu, gdyż przeważyła wówczas koncepcja statku X-33, w której również za pomocą jednego stopnia miano osiągnąć orbitę, ale lądowanie już odbywałoby się jak samolotem (tzw. VTHL - Vertical Takeoff, Horizontal Landing).
DC-XAParametry DC-X:
- wysokość 12 m
- średnica 4,1 m
- sucha masa 9,1 t
- napęd: ciekły tlen i ciekły wodór
- silniki: 4 x RL-10A-5
- ciąg 6.100 kgf
RotonPisząc we wstępie do tego wątku o dawniejszych, nie do końca zrealizowanych koncepcjach statków typu VTVL – pionowego startu i lądowania, pamiętałem o najbardziej zdumiewającym projekcie, który stanowił jednak pewną poboczność. Ale zostawiłem go sobie na osobny post. Chodzi o pojazd zwany Roton C-9, konstruowany przez nieistniejącą już firmę Rotary Rocket. Na czym polegała jego oryginalność? Otóż najkrócej mówiąc: było to połączenie rakiety typu VTVL z… helikopterem.
Miała być to w zamierzeniu rakieta, która docierałby z ładunkiem na orbitę, nie będąc podzielona na stopnie, które po zużyciu są kolejno odrzucane. Roton miał być zatem rakietą określaną jako „single stage to orbit” (SSTO). Jeśli idzie o śmigła helikopterowe, to obliczenia wykazały, że ich stosowanie nie przynosi zysku podczas wznoszenia, ale jest bardzo efektywne podczas lądowania, znacznie obniżając jego koszty.
Schemat przebiegu lotu RotonaPojazd Roton C-9 miał wynosić na LEO ponad 3 tony, przy czym koszt wyniesienia ładunku szacowano na 1 tysiąc USD za kilogram, co stanowiło zaledwie ok. 1/10 ówczesnych cen.
Zbudowano pełnoskalowy model przeznaczony do lotów testowych w atmosferze, nazwany Roton ATC (Roton Atmospheric Test Vehicle). Firmą, która go zbudowała był Scaled Composities (znowu Burt Rutan!). Statek odbył w 1999 roku pomyślnie trzy loty testowe. Pilotem był Marti Sarigul-Klijn, drugim polotem Brian Binnie (znany później z jednego z lotów SpaceShipOne po nagrodę X-Prize). 28 lipca, podczas pierwszego lotu trwającego 4 min 40 s pojazd wzniósł się na wysokość 2,4 m. Podczas drugiego lotu 16 sierpnia osiągi te wyniosły 1:30 i 6,1 m, zaś 12 października przebył w poziomie 1,31 km, wznosząc się na 23 m, przy maksymalnej prędkości 85 km/godz. Podczas planowanego czwartego lotu Roton miał wznieść się na ponad 3 km. Do tej próby jednak już nie doszło.
Roton ATV według projektu Rotary Rocket, oraz „w naturze” Moment okazał się bardzo niesprzyjający dla Rotary Rocket. Firma Iridium Communications, która finansowała te prace, zbankrutowała (firma obecnie działająca pod tą nazwą powstała w 2001 r.). Roton stracił zatem kontrakt na starty, a innego finansowania nie znaleziono. Z projektem wiązały się też trudności techniczne, pojazd był trudny w pilotowaniu, szczególnie podczas lądowania, podważano też jego możliwość wejścia na orbitę. W efekcie firma musiała zamknąć swą działalność w 2001 roku. Większość inżynierów przeszła do innych firm, głównie do XCOR Aerospace.
Roton ATV wytaczany z hangaru na lot testowyParametry Rotona C-9
- wysokość: 19,2 m
- średnica maks.: 6,7 m
- masa całkowita: 180 t
- załoga: 2 osoby
- ładunek na LEO: 3,18 t
- orbita: 260 km
- liczba silników: 72
- ciąg: 30,86 kN
- impuls właściwy (w próżni): 340 s
- paliwo: LOX/Kero
- silnik helikopterowy: Sikorsky S-58
Obecnie Roton ATV stoi jako ekspozycja na kosmodromie MojaveFilm z drugiego testu Rotona ATC:
DzisiajObecnie przynajmniej trzy firmy pracują nad pojazdami kosmicznymi typu VTVL, które będa miały za zadanie wynosić ładunki na wysokość ponad 100 km, a nawet na orbitę wokółziemską. O wszystkich istnieją wątki na naszym forum:
-
Blue Origin,
-
Armadillo Aerospace,
-
Masten Space Systems.
Źródła:
Astronautix;
Wikipedia (Roton);
Wikipedia (DC-X);
Damer.com.
Wątek: Pojazdy pionowego startu i lądowania (Przeczytany 12629 razy)