Кіріспе
SpaceShipOne қайта пайдаланылатын ғарыш кемесі арқылы адаммен бірге ғарышқа ұшу бағдарламасы – Scaled Composites компаниясының 1990-2004 жылдардағы, SpaceShipOne және оның ұшыру құралы White Knight арқылы субұрысты адаммен ғарышқа ұшу бағдарламасы. Ғарыш кемесі Бёрт Рутан жобалаған, ал жобаны Пол Аллен 20 миллион АҚШ долларымен қаржыландырды. 2004 жылы ол жеке қаржыландырылған алғашқы адаммен ғарышқа ұшуды жүзеге асырып, алғашқы үкіметтік емес қайта пайдаланылатын экипажды ғарыш кемесі үшін 10 миллион АҚШ доллары тұратын Ansari X жүлдесін жеңіп алды. Жобаның мақсаты – ғарышқа төмен құнмен тұрақты түрде қол жеткізу технологиясын әзірлеу. SpaceShipOne өзі ақы төлейтін жолаушыларды тасымалдауға арналмаған, бірақ бастапқыда ғарыш туризмі саласында коммерциялық пайдалану мүмкіндіктері болады деп күтілді. Технологияны коммерциялық тұрғыдан пайдалануды басқару үшін Mojave Aerospace Ventures компаниясы құрылды. Virgin Galactic компаниясымен жасалған келісімге сәйкес, 2010 жылдардың соңында Tier One технологиясына негізделген ғарыш кемесін пайдаланып, тұрақты ғарыш туризмі іске қосылуы мүмкін.
Tier One was a Scaled Composites' 1990s–2004 program of suborbital human spaceflight using the reusable spacecraft SpaceShipOne and its launcher White Knight. The craft was designed by Burt Rutan, and the project was funded 20 million US Dollars by Paul Allen. In 2004 it made the first privately funded human spaceflight and won the 10 million US Dollars Ansari X Prize for the first non governmental reusable crewed spacecraft. The objective of the project was to develop technology for low cost routine access to space. SpaceShipOne was not itself intended to carry paying passengers, but was envisioned that there would be commercial spinoffs, initially in space tourism. The company Mojave Aerospace Ventures was formed to manage commercial exploitation of the technology. A deal with Virgin Galactic could see routine space tourism in the late 2010s using a spacecraft based on Tier One technology.
Бағдарламаның құрамдас бөліктері
Tier One жобасының идеясы – үш адаммен басқарылатын ғарыш кемесін әуеден ұшыру, гибридті ракеталық қозғалтқыш арқылы белгілі бір биіктікке көтерілу, содан кейін жерге сырғанап түсіп, көлденең қону. Scaled Composites бағдарламаның келесі құрамдас бөліктерін атап көрсетеді:
Азот оксидін жеткізу
Қатты отыннан өзгеше, азот оксиді тотықтырғышы ірі тауар ретінде тасымалданып, ғарыш кемесінің тотықтырғыш багына жерінде құйылады. Сондықтан, бірінші деңгейде азот оксидін жеткізуге арналған мобильді жүйе бар, оны MONODS (мобильді азот оксидін жеткізу жүйесі) деп атайды. MONODS ашық тіркемеге орнатылған, оны дәстүрлі жолмен тасымалдауға болады. Оның құрамында негізінен бак, температураны бақылау құрылғысы және температураны бақылау құрылғысын қуаттандыруға арналған генератор бар. Азот оксиді бөлме температурасында, белгілі бір қысымда сақталады. MONODS коммерциялық жеткізушіден қайта толтырылады, ол цистерналарды пайдаланып, азот оксидін шамамен [мәнді қосу керек] және [мәнді қосу керек] жеткізеді. MONODS азот оксидін бөлме температурасына дейін қыздырып, оның қысымын арттырады.
The MONODS is refilled from a commercial supplier, which uses tankers and delivers the nitrous oxide at about and The MONODS heats the nitrous oxide to room temperature, increasing its pressure.
Қозғалтқышты сынау
Бірінші деңгейде жылжымалы итермелеу сынақ стендісі бар, ол сынақ стендісі тіркемесі (TST) деп аталады. Оның жылжымалы болуының артықшылығы – барлық монтаждау және құралдарды орнату жұмыстарын ангарда жасауға болады, сондықтан сынақ алаңында тек тотықтырғыш резервуарын (MONODS жүйесінен) толтыру және сынақ жүргізу қажет. Сынақ стендісі ғарыш кемесінің маңызды құрылымдық элементтерін көшіреді. Ондағы тотықтырғыш резервуары және оған қосылатын құралдар ұшу кезінде қолданылатын резервуармен толық сәйкес келеді. Бұл қозғалтқышты сынау, сонымен бірге ғарыш кемесі құрылымының тиісті дірілдеу, кернеу және температуралық сынақтарын автоматты түрде жүргізеді дегенді білдіреді. Дегенмен, экипаж кабинасы көшірілмейді. Жердегі итермелеу сынақтары үшін 10:1 кеңейту коэффициенті бар ракеталық сопло қолданылады, ол шынайы ұшу кезінде биіктікте қолданылатын 25:1 соплодан өзгеше. Сынақ стендісі тек итермелеуді ғана емес, сонымен қатар компоненттерге түсетін бүйірлік күшті, температураны және деформацияны тіркейді. Деректер сынақ алаңындағы бекіністе орналасқан компьютерге жазылады. Деректерді жинау компьютері миссиялық басқару орталығынан қашықтан басқарылады.
Ұшу симуляторы
SpaceShipOne ұшу симуляторы симулятор бағдарламасынан және пилот кабинасынан тұрады. Ұшу симуляторының мақсаты SpaceShipOne-нің кез келген жағдайда және ұшудың барлық кезеңдерінде мінез-құлқын дәл модельдеу. SpaceShipOne ұшағының жалпы ұшу мінез-құлқының моделі болудың орнына, ол кеме төңірегіндегі ауаны модельдеу үшін есептеулік сұйықтық динамикасын қолданады. Ол әуе кемесінде әрекет ететін аэродинамикалық және басқа да күштерді оның басқару беттерінің орналасуын ескере отырып есептейді. Бұл модель жобалау барысында қолданылған компьютерлік модельге негізделген және ұшу сынақтарының деректерін пайдалана отырып жетілдірілген. Бұл тіпті күтпеген ұшу режимдерінде де кеменің мінез-құлқын өте дәл бейнелейді. (Бұл жел туннелінде сынақтан өтпеген алғашқы заманауи ұшақтардың бірі.) Кокпит көшірмесі статикалық базада орналасқан, сондықтан ұшудың тепе-теңдік және үдеу аспектілерін дәл қайталай алмайды. Алайда, White Knight жоғары дәлдікті жылжымалы базалық симулятор ретінде жұмыс істеуге жабдықталған. Симулятордың пилот кабинасы SpaceShipOne кабинасының дәл көшірмесі, оның ішінде авиациялық құралдары да бар. Симуляцияланатыны – пилот пен авиациялық құралдардың бірлескен жүйесі, тек пилот емес. Ұшу симуляторы бағдарламасы авиациялық құралдарға қолданылатын сенсорлық сигналдарды басқарады, сондай-ақ он екі дисплейлік компьютерді басқарады, олар коммерциялық графикалық бағдарламаларды пайдалана отырып жоғары сапалы суреттерді жасайды. Бұл суреттер он бір монитор мен бір проектор экранында көрсетіледі. Рульдің күшін кері қайтарым беру режимі нақты уақытта модельделмейді. Жердегі ұшу симуляциясы тек ұшқыштарды оқыту үшін ғана емес, сонымен қатар жердегі экипажға оқыту, процедураларды әзірлеу және авиациялық бағдарламалық қамтамасыз ету мен аппараттық құралдарды сынау үшін де қолданылады.
Тарих және мәртебесі
Scaled Composites компаниясының мәліметінше, бағдарламаның тұжырымдамасы 1996 жылдың сәуірінде пайда болды, алдын ала әзірлеу 1999 жылы басталды, толық әзірлеу 2001 жылдың сәуірінде басталды. White Knight 2002 жылдың 1 тамызында алғаш ұшқаннан кейін де бағдарлама құпия сақталды. Бағдарлама 2003 жылдың 18 сәуірінде SpaceShipOne ұшу сынағына дайын болғанда жұртшылыққа жарияланды. Оның алғашқы ұшу сынағы SpaceShipOne 01C 2003 жылдың 20 мамырында өтті. Айлар бойы сырғанау сынақтарынан кейін, 2003 жылдың 17 желтоқсанында SpaceShipOne 11P ұшуы жасалды. Одан кейін қуатты сынақтар жүргізіліп, биіктік артты, нәтижесінде 2004 жылдың 21 маусымында SpaceShipOne 15P ұшуымен жеке қаржыландырылған алғашқы адаммен ғарышқа ұшу орын алды. Содан кейін Ансари X жүлдесі үшін бәсекелі ұшулар өтті. SpaceShipOne 16P ұшуы 2004 жылдың 29 қыркүйегінде және SpaceShipOne 17P ұшуы 2004 жылдың 4 қазанында X жүлдесін жеңіп, сәтті бәсекелестік ұшулар болды. Scaled Composites жүргізген Tier One бағдарламасы SpaceShipOne зейнеткерлікке шыққаннан кейін аяқталды және Virgin Galactic клиенті үшін жаңа бағдарламаға ауысты.
Қаржыландыру
Бірінші деңгейді дамыту, салу және пайдалану шығындары, жарияланбағанмен, 20 миллионнан 30 миллион АҚШ доллары аралығында бағаланған, бұл Ансари X жүлдесінің құнынан шамамен екі-үш есе көп. Алғашында құпия сақталған жалғыз демеуші – Microsoft-тың негізін қалаушы және әлемдегі 48-ші бай адам Пол Аллен екені анықталды. 2003 жылдың 17 желтоқсанында, бағдарламаның алғашқы қуатты ұшу сынағы күні, Алленнің қатысы бар деген болжамдар расталды. Кейбір сарапшылар Бірінші деңгей бағдарламасының салыстырмалы түрде төмен құнын және ғарыш шаттлы бағдарламасының жоғары құнын салыстырды, бірақ екі бағдарламаның технологиялық қиындықтары мүлдем өзгеше. SpaceShipOne, орбитаның астында ұшатындықтан, ғарыш шаттлының жоғары жылдамдығына (Мах 3-ке қарсы Мах 25) немесе сол биіктікке (орбитаның астында vs. орбита) жете алмайды. SpaceShipOne сондай-ақ бірдей экипаж мүшелерін (3-ке қарсы 7) немесе жүк көлемін (көрінетін аз мөлшерде vs. 25 тонна) тасымалдамайды және әлдеқайда қысқа ұшуларды (бірнеше минутқа қарсы бірнеше күн) жүзеге асырады. SpaceShipOne бағдарламасы – бұл шаттлға қарағанда X-15 бағдарламасына көбірек ұқсас техникалық жетістік. Инфляцияға түзетілген салыстырулар көрсетіп тұрғандай, Бірінші деңгей бағдарламасы X-15 бағдарламасынан 1/100 бөлігіне арзан болды, бірақ үш X-15 ұшағы барлық сынақ бағдарламасы кезеңінде 200-ге жуық сынақ ұшуларын жасады, көбінесе Мах 4-7 аралығындағы гипердыбыстық ұшуды зерттеді. X-15 ұшуларының тек бірнеше ондаған ғана ең жоғары жылдамдыққа емес, ең жоғары биіктікке жетуге бағытталған, бірақ SpaceShipOne-ге жақын биіктікке тек екі ұшу ғана жетті. Екінші жағынан, Бірінші деңгей жобасы өзінің бюджеті шеңберінде White Knight аналық кемесінің құрылысын да қаржылады, ал NASA-ның көптеген эксперименталды ұшақтардың құлау сынақтарын жүргізу үшін өзгертілген USAF B-52 бомбалаушысын дерлік тегін пайдалану мүмкіндігі болды (қазіргі уақытта PegasusXL ұшыруларында қолданылады).
Жарияланым
Бастапқыда 1-ші деңгей құпия түрде әзірленді, бұл жаңа бағдарламаларға қатысты "Scaled Composites" компаниясының әдеткі саясаты. 2003 жылдың 18 сәуірінде бағдарлама ресми түрде жарияланды, ал SpaceShipOne және White Knight 550-600 адам қатысқан таныстыру шарасында бұқаралық ақпарат құралдарына көрсетілді. Бұқаралық ақпарат құралдарының қызығушылығы сонша күшті болғандықтан, 2003 жылдың 24 сәуірінде жоспарланған Отбасы мен достар күні екінші медиа-күнге айналды. "Scaled Composites" компаниясы SpaceShipOne-нің 15P рейсі бағдарламаның алғашқы ғарышқа ұшуы болады деп алдын ала хабарлап, тағы да жариялылыққа ұмтылды. Шамамен 11 000 адам ұшуды көру үшін Мохаве ғарыш айлағына келді, сондай-ақ ол телеарналарда көрсетілді. Ұшу әуе шоуы форматында өтті, негізгі ұшақ және оны күзеген ұшақтар көрермендердің алдында ұшып қонды, ал сынақ сәтті аяқталғанда мерекелік ұшулар жасалды. Бұл ұшу техникалық ғана емес, сонымен қатар халыққа кең таралған жетістік болды, ғарышқа ұшуға деген қызығушылықты күшейте түсті.
Болашақ
Black Sky: The Race For Space деректі фильміндегі сұхбатында Рутан Бірінші деңгей суборбитальдық ұшуларды, Екінші деңгей орбитальдық ұшуларды, ал Үшінші деңгей Жер орбитасынан тыс ұшуларды (айға және басқа планеталарға ұшуды қоса алғанда) қамтитынын мәлімдеді. Сол деректі фильмде ол SpaceShipOne негізінде жасалған орбитальдық ғарыш кемесінің жобаларын көрсетті, оның арт жағына SpaceShipOne ұзындығынан екі есе ұзын ракета орнатылған.