Кіріспе

Ротари Рокет Компаниясы – 1990 жылдардың соңында Roton тұжырымын, толық қайта пайдалануға болатын, бір сатылы орбитаға (SSTO) экипажды тасымалдайтын ғарыш кемесі ретінде әзірлеген зымыран құрастыру компаниясы. Дизайнды бастапқыда Бевин МакКинни ойлап тапқан, ол оны Гэри Хадсонмен бөлісті. 1996 жылы бұл тұжырымды коммерцияландыру мақсатымен Ротари Рокет Компаниясы құрылды. Roton Жердің төменгі орбитасына жүк жіберу құнын он есеге төмендетуге бағытталған. Компания жеке инвесторлардан айтарлықтай венчурлік капитал жинап, Калифорния штатының Мохаве қаласындағы Мохаве әуе және ғарыш портында орналасқан зауыт ашты. Олардың көліктерінің фюзеляжын сол әуежайдағы Scaled Composites компаниясы жасады, ал компания жаңа қозғалтқыш дизайнын және тікұшақ тәрізді қону жүйесін әзірледі. 1999 жылы толық өлшемдегі сынақ үлгісі үш рет тікұшақпен ұшты, бірақ компания қаражатын таусып, 2001 жылдың басында жұмысын тоқтатты.

Шығу тегі

Бевин МакКинни бірнеше жыл бойы тікұшақ пернелерін пайдаланатын ұшыру құралының идеясы туралы ойланып жүрді, сонда Wired журналы Гари Хадсоннан осы концепция туралы мақала жазуды сұрады. Нәтижесінде жарияланған мақала миллиардер Уолт Андерсоннан қаржыландыруға қол жеткізді, ол автор Том Клэнсидің алғашқы инвестициясымен біріктіріліп, компанияның құрылуына жағдай жасады. Хадсон мен МакКинниге бірлесіп компанияны құрған Фредерик Дьяруссо, Дэн ДеЛонг, Джеймс Гроут, Том Бросз және Энн Хадсон қосылды, олар 1996 жылдың қазан айында компанияны іске қосты.

Орбитаға шығатын тікұшақ

Гари Хадсон мен Бевин МакКиннидің бастапқы идеясы – ұшыру құралын тікұшақпен біріктіру болды: айналмалы ротордың қанаттары, ұшырудың алғашқы сатысында көлікті көтеріп тұратын, қанат ұшындағы реактивтік қозғалтқыштармен қуатталатын. Ауа тығыздығы төмендеп, тікұшақпен ұшу мүмкін болмай қалғанда, көлік роторды алып турбонасос ретінде пайдалана отырып, таза реактивтік күшпен көтерілуді жалғастыратын. Ұқсас жүйе, айналмайтын қозғалтқыштармен бірге, N1 зымыраны үшін зерттелді. Бұл қолданыста базалық ауданы әлдеқайда кішірек болды және үлкен шеттік қозғалтқыш сияқты сору эффектін тудырмады. Ротон қозғалтқышының күтілетін вакуумдық импульсі (specific impulse) ~, LOX/керосин қозғалтқышы үшін бұл өте жоғары көрсеткіш, ал салмаққа қатынасқан күші 150-ге тең, яғни өте жеңіл. Қайта кіру кезінде база сумен салқындатылатын жылу қалқаны ретінде жұмыс істеді. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл қайта кіруден аман қалудың жақсы тәсілі болды, әсіресе жеңіл, қайта пайдалануға болатын көлік үшін. Дегенмен, суды салқындатқыш ретінде пайдалану үшін оны жоғары температура мен қысымда қыздырылған буға айналдыру қажет еді, сондай-ақ орбитадағы микрометеориттердің қысым ыдысын тесіп, қайта кіру қалқанын бұзуы мүмкін деген алаңдаушылықтар болды. Бұл мәселелер, микротесіктердің белгілі бір үлгісімен химиялық жолмен өңделген жұқа металл парақтарынан жасалған, ақауларға төзімді және зақымдануға қарсы берік арналар жүйесін құратын, үлкен артық ағынды жүйе арқылы шешілді. Сонымен қатар, салқындату екі түрлі жолмен жүзеге асырылды: бірі – судың булануы, бірақ екіншісі одан да маңыздырақ болды, ол негізгі бетті қоршап тұрған «салқын» бу қабатының пайда болуымен байланысты болды, бұл жылуды сіңіру қабілетін азайтты. Бұдан өзге, су беру жүйесінің өте сенімді болуы қажет еді, секундына бір дюйм шаршыға бір тамшыдан беру керек, және бұл нақты аппараттық үлгіде сынақ-қате әдісімен жүзеге асырылды. Ротон бағдарламасының соңына қарай, кейбір аппараттар жасалып, сынақтан өтті. Қайта кіру траекториясы жолаушыларға түсетін G күштерін азайту үшін «Союзға» ұқсас етіп түзетілді. Ротонның баллистикалық коэффициенті жақсырақ болды және оны одан да жақсырақ бейімдеуге болады. «Союздың» түзету жүйесі істен шығып, толық баллистикалық режимге өткенде, G деңгейі айтарлықтай өсті, бірақ жолаушыларға ешқандай зиян келтірмеді. Көлік сонымен қатар тікұшақ стиліндегі роторларын қону үшін пайдалануды жоспарлаған, қанаттар немесе парашюттер емес. Бұл тұжырымдама бақыланатын қонуға мүмкіндік берді (парашюттерден айырмашылығы), және ол бекітілген қанаттардың 1/5 салмағын құрады. Тағы бір артықшылығы – тікұшақ кез келген жерге қонуға болады, ал «Space Shuttle» сияқты қанатты ғарыш ұшақтары ұшу-қону жолағына қайта оралуға мәжбүр болды. Ротор қанаттары пероксидтің ұшқыштарымен қуатталатын. Ротор қанаттары қайта кіруге дейін жайылатын еді, бірақ қанаттар қонуға дейін аман қала ма деген сұрақтар туындады. Бастапқы жоспарда олар дерлік тік тұрды, бірақ бұл тұрақсыз болып шықты, себебі олар тұрақтылық үшін төмендеп, төмендеп, жылдам айналуы керек еді, қызу жылдамдығы күрт өсті және ауа ағыны тікелей болды. Бұл қанаттардың аз қыздырылған жабдықтан белсенді түрде салқындатылатын немесе SiC немесе басқа отқа төзімді материалдан жасалғанға айналуын білдірді. Осы кезде қанаттарды шығарып салу идеясы одан да тартымды болды, және бұл нұсқа үшін алғашқы зерттеулер жүргізілді. Бұл ротор дизайны бұрын-соңды болмаған. 1955 жылы кеңестік зымырандардың жоспарланған суборбитальдық ұшқышпен басқарылатын миссияларының бесеуінің бірі қону жүйесі ретінде зымыран ұшы бар роторларды қамтуды көздеді. 1958 жылдың 1 мамырында бұл жоспарлар тоқтатылып, орбиталық ұшуларға тікелей бару туралы шешім қабылданды. Rotary Rocket өте жеңіл, бірақ мықты композиттік LOX багін жобалап, қысыммен сынады. Ол қысымды өзгерту және соңында оның тұтану сезімталдығын сынау үшін әдейі атуды қамтитын сынақ бағдарламасынан өтті.

Жаңа қозғалтқыш

1999 жылдың маусым айында Rotary Rocket компаниясы NASA-ның Маршалл ғарыш ұшу орталығында әзірленіп жатқан Fastrac қозғалтқышының модификациясын қолданатынын хабарлады, бұл компанияның өзіндік айналмалы қозғалтқыш дизайнына қарағанда басқаша болды. Компания инвесторларды өз қозғалтқышының тиімділігіне көндіре алмағандықтан, композиттік конструкция мен гирокоптермен қайта кіру идеясы оңай қабылданыпты. Осы өзгерістермен бірге компания шамамен 60 қызметкердің үштен бірін жұмыстан босатып, штатты 40 адамға дейін қысқартты. Осы кезде компания 2001 жылы коммерциялық ұшыру қызметін бастауды жоспарлаған. Компания 30 миллион доллар көтеріп алғанмен, қызметке кіру үшін тағы 120 миллион доллар жинау қажет болды.

Атмосфералық сынақ көлігі (ATV)

Толық өлшемді, 63 фут (19 м) биіктігі бар Атмосфералық сынақ көлігі (ATV) Scaled Composites компаниясымен келісімшарт бойынша құрастырылды, ол ұшу сынақтарында қолдануға арналған. 2,8 миллион доллар тұратын ATV толыққанды сынақ үлгісі ретінде жоспарланбаған, себебі оның ракеталық қозғалтқышы және жылудан қорғайтын қабаты болмаған. 1999 жылдың 1 наурызында ATV Мохаве ангарынан шығарылды, оның FAA тіркелме нөмірі N990RR болды. Ротордың бас бөлігі апатқа ұшыраған Sikorsky S 58 тікұшағынан 50 000 долларға сатып алынды, ал жаңа ротор бас бөлігінің құны 1 миллион долларға жететін еді. Әрбір ротор орбиталық аппарат үшін көзделгендей, 350 фунт (1,560 Н) күш беретін сутек пероксиді реактивтік қозғалтқышымен жабдықталған. Ротор жинағы ATV-ге орнату алдында тас карьерде сынақтан өтті. 1999 жылы ATV үш сәтті ұшу сынағын жүргізді. Бұл үш ұшудың пилоты Марти Саригуль Клайн, ал екінші пилоты Брайан Бинни болды (кейіннен ол Scaled Composites компаниясының SpaceShipOne ғарыш кемесінің екінші X Prize ұшуында пилот ретінде танымал атанды). ATV 28 шілдеде алғашқы ұшуын жасады. Бұл ұшу үш тік секіруден тұрды, олардың жалпы ұзақтығы 4 минут 40 секунд, ал ең жоғары биіктігі 8 фут (2,4 м) құрады. Ұшқыштар үшін ұшу бірнеше себептерге байланысты өте қиын болды. Кокпитте көру шектеулі болғандықтан, ұшқыштар оны «Жарқабақтың үңкірі» деп атады. Жерді көру мүмкіндігі толығымен болмағандықтан, ұшқыштар жерге жақындықты бағалау үшін сонар биіктікөлшеріне сүйенуге мәжбүр болды. Бүкіл аппараттың төмен айналу инерциясы болды, ал айналатын ротордың қозғалысы корпустың айналуына себеп болды, егер қарсы бағыттағы итермелеумен теңестірілмесе. 16 қыркүйектегі екінші ұшу 2 минут 30 секундқа созылды, ал ең жоғары биіктігі 20 фут (6,1 м) құрады. Ұзаққа созылған ұшуға ротордың ұштарына орнатылған күшті итергіштер мен автоматтік газды реттегіш жүйе мүмкіндік берді. Үшінші және соңғы ұшу 12 қазанда жасалды. ATV Мохаве әуе және ғарыш портындағы ұшу жолымен ұшып, 4,300 фут (1,310 м) қашықтықты басып өтті және 75 фут (23 м) биіктікке көтерілді. Оның жылдамдығы сағатына 85 км/сағ-қа жетті. Бұл сынақ бағытталған ұшудағы тұрақсыздықты көрсетті. Төртінші сынақ толыққанды авторотациялық қонуды симуляциялау үшін жоспарланды. ATV өз күшімен 10,000 фут (3,050 м) биіктікке көтеріліп, содан кейін жылдамдығын төмендетіп, жұмсақ қону үшін қайта оралуы керек еді. Алайда, одан әрі қаржыландырудың күмәнді болғандығына байланысты, қауіпсіздік талаптары сынақтың жүргізілуіне кедерес келтірді.

Құрылысты сынға алу

Ротари Рокет қаржы жетіспеуі салдарынан сәтсіз аяқталды, бірақ кейбіреулер конструкциясының өзінде қателер болғанын айтты. Ротари Рокет үш сынақ ұшу жасады және композиттік отын бакі толық сынақ бағдарламасын сәтті өткізді, алайда осы сынақтар мәселелерді көрсетті. Мысалы, ATV Ротари Рокеттің қонуы қиын, тіпті қауіпті екенін дәлелдеді. Сынақ пилоттары 1 мен 10 аралығында көліктерді бағалау үшін Купер Харпер шкаласын пайдаланады, ол басқарудың қиындығын көрсетеді. Roton ATV 10 ұпай жинады – көлік симуляторы Rotary сынақ пилоттарынан басқа ешкімге ұшуға қолайсыз болды, тіпті олардың арасында да көлік уақыт-уақыт бақылаудан шығып кетті. Ұшу жоспарының басқа да жақтары дәлелденбеді және Ротонның бір сатымен орбитаға жетіп, қайта орала алатыны белгісіз, бірақ теориялық тұрғыдан бұл мүмкін болған.

Соңғы күндер

2000 жылы қозғалтқыштың жасалуы тоқтатылды, толық масштабты сынаққа екі апта қалғанда осылай болды. Көлік ұшуға келісімшарттар ала алмады және 2001 жылы Rotary Rocket жабылды. Кәсіпорның уақыты өте бақытсыз болды: Iridium Communications компаниясы банкроттыққа жақындады, ал ғарыш индустриясы тұтастай алғанда қаржылық қиындықтарды бастан өткерді. Нәтижесінде компания жеткілікті қаржы тарта алмады – тіпті көптеген адамдар, оның ішінде жазушы Том Клэнси барлығы 33 миллион доллар көмек көрсеткенімен. Атмосфералық сынақ көлігі Сан-Диего, Калифорния маңындағы вертолет мұражайы – Classic Rotors Museum-да көрсетілуге тиіс еді, бірақ 2003 жылдың 9 мамырында Армия резервінің CH-47 Chinook тікұшағымен қысқа сызықты жүктеме арқылы оны мұражайға тасымалдау әрекеті сәтсіз аяқталды. Roton ауа жылдамдығы белгілі бір деңгейден асып кеткенде тербеліс бастады. Оның орнына көлік Mojave-да қалды, ал 2006 жылдың 10 қарашасында Roton Airport Blvd және Sabovich Road қиылысындағы тұрақты орналасқан жеріне көшірілді. Rotary Rocket ангарларын қазір Ұлттық сынақ пилоттары мектебі пайдалануда.