Кіріспе
Кемеде қайта кіру прототипі ЕКА-ның аралық эксперименттік көлігін әзірлеу үшін. Аралық эксперименттік көлік (IXV) – Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) эксперименттік суборбиталды қайта кіру көлігі. Ол ESA-ның қайта пайдаланылатын орбиталық оралу құралдары саласындағы жұмысын растау үшін көтергіш дене орбиталық оралу көлігінің прототипі ретінде қызмет ету үшін әзірленді. Еуропалық ғарыш агенттігінің Болашақ ұшырушыларды дайындау бағдарламасы (FLPP) деп аталатын бағдарламасы бар, ол қайта пайдалануға болатын ғарыш ұшағын жасау үшін ұсыныстар қабылдады. Олардың бірі – Италия ғарыш агенттігі, ол өзінің Еуропадағы қайта пайдалануға болатын орбиталық демонстрациялық бағдарламасын (PRIDE бағдарламасы) ұсынды, ол Pre X бастапқы сынақ көлігін әзірлеуге кірісті, содан кейін аралық эксперименттік көлік (IXV) деп аталатын прототип және IXV прототипі технологиясын мұра еткен Space Rider көлігі жасалды. 2015 жылдың 11 ақпанында IXV өзінің алғашқы 100 минуттық суборбитальдық ғарыш ұшуын жүргізді, Тынық мұхитының бетіне аман-сау қонды және миссиясын сәтті аяқтады. Бұл көлік орбиталық жылдамдықтан атмосфераға толық қайта кірген алғашқы көтергіш дене. Бұрынғы миссияларда өте күрделі және қымбатқа соққан қанатты денелер немесе басқару қиын, бірақ қарапайымдылығы мен құны төмен капсулалар сынақтан өтті.
The Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) is a European Space Agency (ESA) experimental suborbital re entry vehicle. It was developed to serve as a prototype lifting body orbital return vehicle to validate the ESA's work in the field of reusable orbital return vehicles. The European Space Agency has a program called Future Launchers Preparatory Programme (FLPP), which made a call for submissions for a reusable spaceplane. One of the submissions was by the Italian Space Agency, that presented their own Programme for Reusable In orbit Demonstrator in Europe (PRIDE program) which went ahead to develop an initial test vehicle, Pre X, followed the prototype named Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) and the consequential Space Rider that inherits technology from its prototype IXV. On 11 February 2015, the IXV conducted its first 100 minute suborbital space flight, successfully completing its mission upon landing intact on the surface of the Pacific Ocean. The vehicle is the first ever lifting body to perform full atmospheric reentry from orbital speed. Past missions have flight tested either winged bodies, which are highly controllable but also very complex and costly, or capsules, which are difficult to control but offer less complexity and lower cost.
Өмірбаян
1980 және 1990 жылдары қайта пайдаланылатын ұшыру платформалары мен қайта пайдаланылатын ғарыш кемелерін, әсіресе ғарыш ұшақтарын дамытуға халықаралық қызығушылық болды, олардың ең танымал мысалдары – американдық ғарыш шаттлы мен кеңестік "Буран" бағдарламалары. Еуропалық елдердің ұлттық ғарыш агенттіктері, мысалы, Францияның Ұлттық ғарыш зерттеу орталығы (CNES) және Германияның Германия ғарыш агенттігі (DLR), осы кезеңде өздерінің жобалары бойынша жұмыс істеді, олардың ең танымал үлгісі – "Гермес" ғарыш ұшағы. Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) бірнеше жыл бойы қолдаған "Гермес" бағдарламасының дамуы 1992 жылы, бірде-бір ұшырылым жасалмай, Ресей ғарыш агенттігімен (РКА) серіктестікке келісіп, қазіргі "Союз" ғарыш кемесін пайдалану ниетімен тоқтатылды. "Гермес" аппаратын әзірлеу жұмыстары 1990 жылдардың басында тоқтатылса да, ESA ұқсас қайта пайдаланылатын ғарыш аппараттарын өз күштерімен әзірлеу және орналастыруды стратегиялық мақсаты ретінде сақтап қалды. Осы мақсатқа жету үшін ESA әртүрлі тәжірибелік үлгілерді жобалау бойынша зерттеулер жүргізіп, болашақ қайта кіру аппараттары үшін маңызды технологияларды жетілдірді. Осы зерттеулердің нәтижесінде алынған технологиялар мен тұжырымдамаларды сынау және дамыту үшін қайта кіру жүйелерімен тәжірибелік ұшу тәжірибесін жинақтау, сондай-ақ ғарыш тасымалы, зерттеу және ғылым салаларындағы халықаралық ынтымақтастықты нығайту және кеңейту қажет болды. Осы қалаулардың нәтижесінде Еуропалық ғарыш агенттігінің (ESA) бірнеше мүше мемлекеттері бастама көтерген және қолдаған "Болашақ ұшырушыларды дайындау бағдарламасы" (FLPP) құрылды, ол қайта кіру аппараттарымен байланысты технологияны дамыту мен туындайтын қиындықтарды шешуге арналған құрылымдық аясты ұсынды. 2011 жылы IXV жобасының жалпы құны бағаланған соң, 2012 жылдың соңында IXV-тің дыбыс астындағы парашют жүйесі АҚШ-тың Аризона штатындағы Юма полигонында сынақтан өтті. Содан кейін Италияның Рим қаласына жақын орналасқан Consiglio Nazionale delle Ricerche INSEAN зерттеу резервуарында суға тию сынақтары жүргізілді. 2013 жылдың 21 маусымында IXV сынақ үлгісі Италияның Сардиния аймағындағы Salto di Quirra полигонынан түсірілді. Бұл сынақ ұшу аппаратының суға қону жүйесін, оның ішінде дыбыс астындағы парашют, қаптамалы шарлар мен маяктарды іске қосуды тексеру мақсатында жүргізілді. Шарларды толтыру кезінде шағын аномалия тіркелді, бірақ қалған жүйелер күтілгендей жұмыс істеді. Сынақтан кейін аппарат қосымша талдау үшін алынды. 2014 жылдың 23 маусымында "Nos Aries" кемесі Тоскана жағалауында IXV сынақ үлгісімен оқу жаттығуларын өткізді. 2014 жылдың маусым айында IXV сынақ үлгісі Нідерландының Нордвик қаласындағы ESTEC техникалық орталығына келді, ол сол жылдың қараша айында жоспарланған "Vega" зымыранымен ұшуға дайындығын растау үшін сынақ науқанына қатысты.
During late 2012, the IXV's subsonic parachute system was tested at the Yuma Proving Ground in Arizona, United States. Shortly thereafter, a series of water impact tests were conducted at Consiglio Nazionale delle Ricerche's INSEAN research tank near Rome, Italy. On 21 June 2013, an IXV test vehicle was dropped from an altitude of in the Salto di Quirra range off Sardinia, Italy. The purpose of this test drop was to validate the vehicle's water landing system, including the subsonic parachute, flotation balloons, and beacon deployment. A small anomaly was encountered during the inflation of the balloons; however, all of the other systems performed as expected. Following the drop test, the vehicle was retrieved for further analysis. On 23 June 2014, the recovery ship Nos Aries conducted a training exercise involving a single IXV test article off the coast of Tuscany. During June 2014, the IXV test vehicle arrived at the ESTEC Technical Centre in Noordwijk, The Netherlands, to undergo a test campaign to confirm its flight readiness in anticipation of a flight on a Vega rocket, which was by that point scheduled to occur during November of that year.
Дизайн
Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) – ұшқышсыз, қайта пайдаланылатын ғарыш ұшағының прототипі және Space Rider деп аталатын келесі модельдің бастауышы. ESA мәлімдемесіне сәйкес, оның атауындағы «аралық» бөлігі көліктің пішіні болашақта өндірілетін ғарыш кемесіне толық сәйкес келмеуімен байланысты. Негіздері деректер жинауға бағытталған тәжірибелік көлік ретінде, әртүрлі сенсорлар мен бақылау жабдықтары ұшудың барлық кезеңінде жұмыс істеді, бағалау жұмыстарын қолдау үшін деректер жинады, соның ішінде көліктің маңызды қайта кіру технологияларын тексеруге мүмкіндік берді. IXV – ESA үшін итальяндық PRIDE бағдарламасы аясында дамытылған Space Rider деп аталатын келесі модельдің алдағысы. Алайда, көлік алғашқы ұшырылуы 2014 жылдың соңында, жаңадан құрылған Vega ұшыру құралы арқылы жасауға жоспарланған болатын. Бірақ, қашықтық қауіпсіздігіне қатысты мәселелер шешілмегендіктен, бұл алғашқы ұшыру мүмкіндігі қолдан келмеді. Кейбір кешігулерден кейін, 2015 жылдың 11 ақпанында IXV, VV04 миссиясы аясында Vega зымыранымен суборбитальды траекторияға сәтті ұшырылды. Көлік Vega зымыранынан 333 км биіктікте бөлініп, 412 км-ге көтерілді, содан кейін 120 км биіктікте қайта кіруді бастау үшін бақыланатын түсуге көшті, оның жылдамдығы 7,5 км/с-қа жетті, бұл төмен Жер орбитасындағы (LEO) ғарыш кемелерінің әдеттегі қайта кіру жолымен сәйкес келеді. Қайта кіргеннен кейін IXV Тынық мұхитының үстінен ұшты, содан кейін қону парашюттері ашылды, олар көліктің түсуін баяулату үшін қолданылды, қайта кіру басталғаннан бері 7300 км-ден астам қашықтықты ұшып өтті. ESA-ның сол кездегі бас директоры Жан Жак Дорден миссия туралы былай деді: «Бұл одан да жақсы болуы мүмкін емес еді, бірақ миссия әлі аяқталған жоқ – ол аэродинамика, жылу мәселелері, сондай-ақ мұндай көліктің бағытталған және навигациялық жүйесі туралы білімнің шекарасын одан әрі кеңейтеді – бұл көтергіш корпус».
Ғарышкерге көшу
2016 жылғы желтоқсанда ЕҚА-ның Ғылыми бюджеті Министрлер кеңесі келесі IXV ұшуын коммерциялық Space Rider орбиталық аппараты түрінде қаржыландыруды мақұлдады. 2018 және 2019 жылдардағы эскизді талқылаулардан кейін, толық көлемдегі макет 2019 жылы ауа шарынан түсірілуге тиіс болды және 2020/2021 жылдары Vega C зымырасымен алғашқы ұшуы күтілуде. Ол 2025 жылдан бастап коммерциялық қолданысқа берілгенге дейін 6-12 ай аралығында шамамен 5 ғылыми ұшуды жүргізеді. Ұшыру, пайдалану және Жерге қайта оралу үшін пайдалы жүктің килограмына құны 40 000 доллар болады. Space Rider шағын шаттлының ұзындығы 4-тен 5 метрге дейін, жүк көлемі 800 кг, жалпы массасы 2400 кг және 400 км орбитада 2-ден 6 айға дейінгі миссияларды орындауға қабілетті, содан кейін Жерге қайтып, 4 ай ішінде қайта ұшуға дайын болады. Vega C зымырасының 4-ші сатысы AVUM жүк тасымалдағышы шаттлдың қызметтік модулі ретінде әрекет етеді, орбиталық маневрлер мен тежеу, қуат және байланыспен қамтамасыз етеді, ал Жерге қайта кіру үшін бөлінеді. AVUM қызметтік модулі интеграцияланған IXV қозғалтқыш модулін ауыстырады және көліктің 0,8 м3 ішкі кеңістігін пайдалы жүк бөлімі үшін босатады. Space Rider жұмыс принципі бойынша АҚШ-тың X-37B ұшағына ұқсас, бірақ X-37 ұзындығының жартысы және X-37 массасының және жүк көлемінің бестен біріне тең, бұл оны ең кішкентай және ең жеңіл ғарыш ұшағы етеді. Орбитаға шыққаннан кейін пайдалы жүк есіктері ашылып, құралдар мен эксперименттерді ғарышқа шығарады, ал қону үшін жабылады. 2020 жылғы желтоқсанда ЕҚА Space Rider ұшу моделін жеткізу үшін Thales Alenia Space және Avio компанияларымен бас мердігерлер ретінде келісімшарттарға қол қойды. Алғашқы ұшу 2025 жылдың соңына жоспарланған.