Америкалық тәжірибелік ғарыш ұшағы SpaceShipOne

Кіріспе

Америкалық тәжірибелік ғарыш ұшағы

SpaceShipOne – ғарышқа ұшуға арналған, ауадан ұшырылатын, реактивтік қозғалтқышпен жабдықталған тәжірибелік ұшақ, орбиталық емес ғарышқа қабілетті, сағатына дейін / жылдамдықпен қозғалады. Ол гибридтік реактивтік қозғалтқышты пайдаланады. Дизайн ерекше "қанатты бүктеу" атмосфералық қайта кіру жүйесімен ерекшеленеді, онда қанаттың артқы жартысы және екі құйрық тіреуі қанаттың бойымен созылған ось бойында 70 градусқа жоғары бүгіледі; бұл тұрақтылықты сақтай отырып, қарсылық күшін арттырады. SpaceShipOne 2004 жылы жеке ғарышқа жасалған алғашқы ұшуды аяқтады. Сол жылы ол 10 миллион АҚШ доллары тұратын Ансари X жүлдесін жеңіп алды және дереу пайдаланудан шығарылды. Оның аналық кемесі "Ақ ат" деп аталды. Екі ұшақты да Пол Аллен мен Берт Рутанның авиациялық компаниясы Scaled Composites-тің бірлескен кәсіпорны – Mojave Aerospace Ventures әзірледі және сынақтан өткізді. Аллен шамамен 25 миллион АҚШ доллары көлемінде қаржыландыруды жүзеге асырды. Рутан жоба туралы идеялар 1994 жылы пайда болғанын және 2004 жылғы жетістіктерге жетуге кеткен даму циклы шамамен үш жылға созылғанын мәлімдеді. Аппарат алғаш рет дыбыс жылдамдығынан асып өтуге 2003 жылдың 17 желтоқсанында қол жеткізді, бұл оқиға Ұлыбритания бауырларының алғашқы қуатты ұшуының жүз жылдығымен бірге орын алды. SpaceShipOne-нің алғашқы ресми ғарышқа ұшуы, 15P рейсі деп белгіленген, Майк Мелвилл басқарды. Осы ұшудан бірнеше күн бұрын Мохаве әуе және ғарыш порты АҚШ-та лицензия алған алғашқы коммерциялық ғарыш порты атанды. Осы ұшудан кейін бірнеше сағат өткен соң Мелвилл АҚШ-тың алғашқы лицензиялы коммерциялық астронавты болды. Жобаның жалпы атауы "Tier One" болды, ол Tier 1b деңгейіне дейін жетілді, мақсаты – жаңа ұшақтағы алғашқы жолаушыларды ғарышқа жеткізу. SpaceShipOne-нің жетістіктері Space Shuttle сияқты орбиталық ғарыш кемелеріне қарағанда X-15-тің жетістіктерімен көбірек салыстырылады. Ғарыш кемесін орбиталық жылдамдыққа дейін үдету үшін Мах 3 жылдамдығына дейін үдетуге қарағанда 60 есе көп энергия қажет. Сондай-ақ, қайта кіру кезінде энергияны қауіпсіз түрде тарату үшін күрделі жылу қалқаны қажет болады. SpaceShipOne-нің ресми модель атауы – Scaled Composites Model 316.

SpaceShipOne is an experimental air launched rocket powered aircraft with sub orbital spaceflight capability at speeds of up to /
using a hybrid rocket motor. The design features a unique "feathering" atmospheric reentry system where the rear half of the wing and the twin tail booms folds 70 degrees upward along a hinge running the length of the wing; this increases drag while retaining stability. SpaceShipOne completed the first crewed private spaceflight in 2004. That same year, it won the US$10 million Ansari X Prize and was immediately retired from active service. Its mother ship was named "White Knight". Both craft were developed and flown by Mojave Aerospace Ventures, which was a joint venture between Paul Allen and Scaled Composites, Burt Rutan's aviation company. Allen provided the funding of approximately US$25 million. Rutan has indicated that ideas about the project began as early as 1994 and the full time development cycle time to the 2004 accomplishments was about three years. The vehicle first achieved supersonic flight on December 17, 2003, which was also the one hundredth anniversary of the Wright Brothers' historic first powered flight. SpaceShipOne's first official spaceflight, known as flight 15P, was piloted by Mike Melvill. A few days before that flight, the Mojave Air and Space Port was the first commercial spaceport licensed in the United States. A few hours after that flight, Melvill became the first licensed U. S. commercial astronaut. The overall project name was "Tier One" which has evolved into Tier 1b with a goal of taking a successor ship's first passengers into space. The achievements of SpaceShipOne are more comparable to those of the X 15 than to those of orbiting spacecraft like the Space Shuttle. Accelerating a spacecraft to orbital speed requires more than 60 times as much energy as accelerating it to Mach 3. It would also require an elaborate heat shield to safely dissipate that energy during re entry. SpaceShipOne's official model designation is Scaled Composites Model 316.

Көлік құралының сипаттамасы

Фюзеляж имеет форму сигары, общий диаметр около . Основная конструкция изготовлена из графито-эпоксидного композитного материала. От носа к корме расположены кабина экипажа, бак окислителя, корпус топливного бака и ракетное сопло. Аппарат имеет короткие, широкие крылья с размахом и хордой . У него есть шасси для горизонтальной посадки. Общая масса полностью заправленного аппарата составляет , из которых приходится на полностью загруженный ракетный двигатель. Масса космического аппарата без топлива составляет , включая пустой корпус двигателя. Изначально сопло выступало из задней части, но это оказалось аэродинамически невыгодным. В июне 2004 года, между полетами 14P и 15P, был добавлен обтекатель, плавно продолжающий форму фюзеляжа до расширенного конца сопла. На полете 15P новый обтекатель перегрелся из-за того, что внутри он был черным и обращен к горячему, черному соплу. Обтекатель размягчился, и нижняя часть смялась внутрь во время ускорения. После этого полета внутренняя часть обтекателя была окрашена в белый цвет, и были добавлены небольшие ребра жесткости. Аппарат оснащен одним нерулевым и нерегулируемым гибридным ракетным двигателем, системой реактивного управления холодным газом и аэродинамическими рулевыми поверхностями. Всеми можно управлять вручную. См. отдельный раздел ниже, касающийся ракетного двигателя. Система реактивного управления - единственный способ управления ориентацией космического аппарата за пределами атмосферы. Она состоит из трех комплектов двигателей: двигатели на концах каждого крыла управляют креном, сверху и снизу носа - тангажом, а по бокам фюзеляжа - рысканием. Все двигатели имеют резервные дубликаты, в общей сложности двенадцать двигателей. Аэродинамические рулевые поверхности SpaceShipOne предназначены для работы в двух различных режимах полета: дозвуковом и сверхзвуковом. Сверхзвуковой режим полета представляет основной интерес во время фазы ускорения полета, а дозвуковой режим - при планировании. Аппарат имеет отдельные верхние и нижние рули высоты и элероны. Управление ими осуществляется с помощью авиационного штурвала и педалей. В сверхзвуковом режиме триммеры управляются электрически, а в дозвуковом режиме используется механическая тросовая и тяговая связь. Крылья SpaceShipOne могут быть пневматически наклонены вперед в аэродинамически устойчивую форму с высоким сопротивлением "перо". Это устраняет большую часть необходимости активно управлять ориентацией во время ранней фазы возвращения: Scaled Composites называют это "безопасным возвращением". Один из первых тестовых полетов фактически выполнил возвращение в перевернутом положении, демонстрируя гибкость и присущую стабильность конструкции Берта Рутана "волан". Утверждается, что этот режим возвращения "пером" по своей сути безопаснее, чем поведение Space Shuttle на аналогичных скоростях. Шаттл испытывает огромные аэродинамические нагрузки и должен быть точно управляемым, чтобы оставаться в стабильном планировании. (Хотя это интересное сравнение поведения, это не совсем справедливое сравнение концепций проектирования: Шаттл начинает возвращение на гораздо более высокой скорости, чем SpaceShipOne, и поэтому имеет некоторые совершенно разные требования. SpaceShipOne больше похож на аппарат X-15.) Ранний проект предусматривал постоянную форму, похожую на волан, с кольцом стабилизирующих плавников, похожих на перья. Это сделало бы космический аппарат неспособным к самостоятельной посадке, требуя захвата в воздухе. Это было признано слишком рискованным, и гибридная окончательная конструкция смогла включить возможность "перо" в аппарат, который может приземляться обычным способом. Наклоняемые задние части крыльев и хвостовые балки коллективно называются "пером". Шасси состоит из двух широко разнесенных основных колес и переднего лыжа. Они развертываются с помощью пружин, с помощью силы тяжести. После развертывания их нельзя убрать в полете. Космический аппарат не способен к самостоятельному взлету с земли. Ему требуется самолет-носитель, чтобы доставить его на высоту запуска для воздушного запуска. Части аппарата, которые испытывают наибольший нагрев, такие как передние кромки крыльев, покрыты слоем около аблационного термозащитного материала. Основной ингредиент этого материала случайно попал в Air and Space. Если бы он летел без термозащиты, космический аппарат пережил бы возвращение, но был бы поврежден. Аэродинамическая конструкция космического аппарата имеет признанную "известную недостаток", который делает его восприимчивым к рыскающим колебаниям. Это было замечено на SpaceShipOne flight 15P, где сдвиг ветра вызвал большой крен сразу после зажигания, и на SpaceShipOne flight 16P, где обстоятельства, еще не полностью понятые, вызвали несколько быстрых кренов. Этот недостаток не считается опасным, но на обоих этих полетах привел к достижению гораздо меньшей высоты, чем ожидалось. Подробности этого недостатка не разглашаются.

The fuselage is cigar shaped, with an overall diameter of about The main structure is of a graphite/epoxy composite material. From front to back, it contains the crew cabin, oxidizer tank, fuel casing, and rocket nozzle. The craft has short, wide wings, with a span of and a chord of Large vertical tailbooms are mounted on the end of each wing, with horizontal stabilizers protruding from the tailbooms. It has gear for horizontal landings. The overall mass of the fully fueled craft is , of which is taken by the fully loaded rocket motor. Empty mass of the spacecraft is , including the empty motor casing. Originally the nozzle protruded from the back, but this turned out to be aerodynamically disadvantageous. In June 2004, between flights 14P and 15P, a fairing was added, smoothly extending the fuselage shape to meet the flared end of the nozzle. On flight 15P the new fairing overheated, due to being black on the inside and facing a hot, black nozzle. The fairing softened, and the lower part crumpled inwards during boost. Following that flight the interior of the fairing was painted white, and some small stiffening ribs were added. The craft has a single unsteerable and unthrottleable hybrid rocket motor, a cold gas reaction control system, and aerodynamic control surfaces. All can be controlled manually. See the separate section below concerning the rocket engine. The reaction control system is the only way to control spacecraft attitude outside the atmosphere. It consists of three sets of thrusters: thrusters at each wingtip control roll, at the top and bottom of the nose control pitch, and at the sides of the fuselage control yaw. All thrusters have redundant backups, so comprising twelve thrusters in all. The aerodynamic control surfaces of SpaceShipOne are designed to operate in two distinct flight regimes, subsonic and supersonic. The supersonic flight regime is of primary interest during the boost phase of a flight, and the subsonic mode when gliding. The craft has separate upper and lower rudders, and elevons. These are controlled using aviation style stick and pedals. In supersonic mode the trim tabs are controlled electrically, whereas the subsonic mode uses mechanical cable and rod linkage. The wings of SpaceShipOne can be pneumatically tilted forwards into an aerodynamically stable high drag "feathered" shape. This removes most of the need to control attitude actively during the early part of reentry: Scaled Composites refer to this as "care free reentry". One of the early test flights actually performed re entry inverted, demonstrating the flexibility and inherent stability of Burt Rutan's "shuttlecock" design. This feathered reentry mode is claimed to be inherently safer than the behavior at similar speeds of the Space Shuttle. The Shuttle undergoes enormous aerodynamic stresses and must be precisely steered in order to remain in a stable glide. (Although this is an interesting comparison of behavior, it is not an entirely fair comparison of design concepts: the Shuttle starts reentry at much higher speed than SpaceShipOne, and so has some very different requirements. SpaceShipOne is more similar to the X 15 vehicle.) An early design called for a permanently shuttlecock like shape, with a ring of feather like stabilising fins. This would have made the spacecraft incapable of landing independently, requiring mid air retrieval. This was deemed too risky, and the hybrid final design manages to incorporate the feathering capability into a craft that can land in a conventional manner. The tiltable rear sections of the wings and the tailbooms are collectively referred to as "the feather". The landing gear consists of two widely separated main wheels and a nose skid. These are deployed using springs, assisted by gravity. Once deployed, they cannot be retracted inflight. The spacecraft is incapable of independent takeoff from the ground. It requires a launch aircraft to carry it to launch altitude for an air launch. The parts of the craft that experience the greatest heating, such as the leading edges of the wings, have about of ablative thermal protection material applied. The main ingredient of this material was accidentally leaked to Air and Space. If it flew with no thermal protection, the spacecraft would survive reentry but would be damaged. The spacecraft's aerodynamic design has an acknowledged "known deficiency" that makes it susceptible to roll excursions. This has been seen on SpaceShipOne flight 15P where wind shear caused a large roll immediately after ignition, and SpaceShipOne flight 16P where circumstances not yet fully understood caused multiple rapid rolls. This flaw is not considered dangerous, but in both of these flights led to the achievement of a much lower altitude than expected. The details of the flaw are not public.

Кабина

Үш адамға арналған ғарыш кемесінің кабинасы диаметрі , қысқа цилиндр пішіндес, алдыңғы жағы сүйірленген. Ұшқыш алдыңғы жаққа, ал екі жолаушы артқа отыра алады. Кабина қысымдалып, теңіз деңгейіндегі тыныс алуға жарамды атмосфераны сақтайды. Оттегі баллондан кабинаға беріледі, ал көмірқышқыл газы мен су буы сіңіргіштер арқылы сыртқа шығарылады. Кабинаның ақауларға қарамастан қысымды сақтау үшін жасалғандығынан, экипаж мүшелері ғарыш костюмдері мен тыныс алу маскаларын кимейді: барлық терезелер мен тығыздағыштар екі реттен жасалған. Кабинада ұшудың барлық кезеңдерінде көкжиекке қарауға мүмкіндік беретін 16 дөңгелек екі қабатты терезе орналасқан. Терезелер арасындағы кеңістіктерге қарағанда кішкентай болғанымен, олардың саны жеткілікті, адамдарға жақсы көрініс құрастыруға мүмкіндік береді. Алдыңғы бөлігін алып тастауға болады, сондай-ақ сол жақтағы артқы терезелердің астында люк бар. Экипаж мүшелері екі жолдың бірі арқылы кабинаға кіріп-шығу мүмкіндігіне ие.

Ғарыш ұшағының навигациясы

Ғарыш кемесінің авиациясының ядросы – жүйелік навигациялық блок (SNU). Ұшу директорының дисплейімен (FDD) бірге, ол Ұшу навигациялық бөлімін құрайды. Бұл құрылғы Fundamental Technology Systems және Scaled Composites компаниялары бірлесіп жасады. SNU – ғарыш кемесі сенсорларынан түсетін деректерді және ішкі жүйелердің жағдайын өңдейтін, GPS-ке негізделген инерциялық навигациялық жүйе. Ол телеметриялық деректерді радиоарна арқылы басқару орталығына жібереді. FDD, SNU-дан түсетін деректерді түсті ЖК-дисплейде көрсетеді. Ұшудың әртүрлі кезеңдері үшін, соның ішінде жылдамдату кезеңі, инерциялық ұшу, қайта кіру және ұшу кезінде қолданылатын бірнеше әртүрлі дисплей режимдері бар. FDD пилотқа жылдамдату және инерциялық ұшу кезеңдерінде аса маңызды, өйткені асимметриялық итермелеуден туындаған бұрыштарды түзетуге және жылдамдықтарды нөлге келтіруге көмектеседі. FDD-де коммерциялық және арнайы жасалған бағдарламалық қамтамасының үйлесімі қолданылады.

Гибридтік зымыран қозғалтқышы

Бірінші деңгей SpaceDev ұсынған гибридтік зымыран қозғалтқышын қолданады, қатты гидроксилді полибутадиен (HTPB немесе каучук) отыны және сұйық азот оксиді тотықтырғышы бар. Ол қозғалтқыштың қозғалтқыштың физикалық орналасуы жаңаша. Тотықтырғыш резервуары – негізгі құрылымдық компонент және қозғалтқыштың ғарыш кемесіне құрылымдық жағынан байланысты жалғыз бөлігі: резервуар іс жүзінде ғарыш кемесі фюзеляжының ажырамас бөлігі болып табылады. Резервуар – диаметрі шамамен 0,7 мм болатын, ұштары күмбезді қысқа цилиндр, ол қозғалтқыштың алдыңғы бөлігі. Отын корпусы – резервуарға қарсы, артқа қарай бағытталған тар цилиндр. Контейнердің конвейерлік конструкциясы интерфейсті немесе басқа компоненттерді өзгертпей, әр түрлі мотор өлшемдерін орналастыруға мүмкіндік береді. Дымқылдық шанағы – отын корпусының қарапайым жалғауы; корпус пен дымқылдық шанағы – шын мәнінде бір компонент, ол CTN (корпус, тамақ және дымқылдық шанағы) деп аталады. Б. Рутан осы қозғалтқыш конфигурациясына патент алуға өтініш берді. Қосымша материалдарды қозғалтқыш конструкциясында едәуір пайдаланады. Тотықтырғыш резервуары графит/эпоксидті орамамен және титан интерфейс фланцтарымен құрастырылған композиттік қаптамадан тұрады. CTN графит/эпоксидтік құрылымды жоғары температуралы композиттік изоляторды қолданады. Қатты отынды (осылайша қозғалтқыштың негізгі бөлігі) және аблативті тұмсықты осы бір-ақ біріктірілген құрамдас бөлікке қосу ықтимал ағып кету жолдарын барынша азайтады. Тотықтыру резервуары мен CTN резервуарға біріктірілген негізгі клапанның қалқасында біріктіріледі. О-сақиналар интерфейстегі ағындыларды болдырмау үшін бар; бұл қозғалтқыштағы негізгі ықтимал ағынды жол. Жалынды жүйе, негізгі басқару клапаны және инжектор резервуардың ішіндегі клапанның қалқасына орнатылған. Бұл қалқаға да шұңқырлы қалқалар орнатылған. Тотықтырғыш қысыммен сақталғандықтан, оған сорғы қажет емес. Резервуардың қаптамасы мен отын қабығы Scaled Composites компаниясының өзінде жасалған. Резервуармен оралған ораманы Thiokol компаниясы ұсынады. Аблативті тұмсықты AAE Aerospace компаниясы жеткізді. Тотықтырғыш толтыру, желдету және төгу жүйесін Environmental Aeroscience Corporation компаниясы қамтамасыз етеді. Қалған бөлшектерін – тұтану жүйесін, негізгі басқару клапандарын, инжекторды, резервуарлардың қалқаларын, электрондық басқаруды және қатты отын құюды SpaceDev-тен алады. CTN-ді атыс арасында ауыстыру керек. Бұл – кемедегі отын мен тотықтырғыштан басқа, алмастырылуы тиіс жалғыз бөлік. Қатты отын төрт тесікпен құйылады. Бұл тесіктер арасындағы отынның бөлшектері жану кезінде бөліне бастауы және тотықтырғыш пен ауа ағынын бұза бастауы мүмкін деген кемшілікке ие. Мұндай жағдайлар өздігінен тез түзеледі. Тотықтыру резервуары толтырылады және оның алдыңғы қалқаны арқылы, отын мен қозғалтқыштың қалған бөлігінен резервуардың қарама-қарсы жағында желдетіледі. Бұл қауіпсіздікті арттырады. Ол бөлме температурасындағы қысымға толы. Дымқылдықтың кеңейту қатынасы 25:1, бұл атмосфераның жоғарғы бөлігіне оңтайландырылған. Жер бетіндегі сынақ үшін 10:1 кеңейту қатынасы бар басқа соқпақ қолданылады. Дымқылдықты тексеру үшін қызыл манекенді дымқылдықтар қолданылады. Ракетаны газбен сөндіру мүмкін емес. Жағылғаннан кейін, күйдірісті тоқтатуға болады, бірақ қуатты басқаша басқару мүмкін емес. Шын мәнінде, екі себеппен, бұл бағыт әртүрлі. Біріншіден, тотықтырғыш резервуардағы қысым төмендей түскен сайын, ағыны азаяды, содан кейін итермелі күш төмендейді. Екіншісі, күйілудің соңғы кезеңдерінде тотықтырғыш резервуарда сұйық және газдық тотықтырғыш қоспасы болады, ал қозғалтқыштың қуаты белгілі бір сәтте сұйық немесе газдық тотықтырғышқа байланысты әр түрлі болады. (Сұйық, тығыздығы әлдеқайда жоғары, отынның тез күйіп кетуіне мүмкіндік береді.) Отынды да, тотықтырғышты да арнайы сақтық шараларысыз сақтауға болады және олар жылу көзі болмаса, бірге қосылған кезде жанбайды. Бұл ракетаны әдеттегі сұйық немесе қатты ракеталарға қарағанда әлдеқайда қауіпсіз етеді. Жанартатын өнімдер: су буы, көмірқышқыл газы, сутегі, азот, азот оксидтері және көміртек оксиді. Қозғалтқыш 2004 жылдың қыркүйегінде 15P және 16P рейстерінің арасында жаңартылды. Жаңарту тотықтырғыш резервуарларының көлемін арттырды, бұл күйдірудің алғашқы бөлігінде үлкен итермелеуді қамтамасыз етеді, ұзақ күйдіруге мүмкіндік береді және күйдірудің соңында өзгермелі итермелеу фазасының басталуын кешіктіреді. Жаңартудан бұрын қозғалтқыш итермелі күшін тудырып, күйдіре алды. Жаңартудан кейін ол итермелі күш пен күйдіруге қабілетті болды.

Tier One uses a hybrid rocket engine supplied by SpaceDev, with solid hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB, or rubber) fuel and liquid nitrous oxide oxidizer. It generates of thrust, and can burn for about
The physical layout of the engine is novel. The oxidizer tank is a primary structural component, and is the only part of the engine that is structurally connected to the spacecraft: the tank is in fact an integral part of the spacecraft fuselage. The tank is a short cylinder of diameter approximately , with domed ends, and is the forwardmost part of the engine. The fuel casing is a narrow cylinder cantilevered to the tank, pointing backwards. The cantilevered design means that a variety of motor sizes can be accommodated without changing the interface or other components. The nozzle is a simple extension of the fuel casing; the casing and nozzle are actually a single component, referred to as the CTN (case, throat, and nozzle). Burt Rutan has applied for a patent on this engine configuration. There is considerable use of composite materials in the engine design. The oxidizer tank consists of a composite liner with graphite/epoxy over wrap and titanium interface flanges. The CTN uses a high temperature composite insulator with a graphite/epoxy structure. Incorporating the solid fuel (and hence the main part of the engine) and the ablative nozzle into this single bonded component minimizes the possible leak paths. The oxidizer tank and CTN are bolted together at the main valve bulkhead, which is integrated into the tank. There are O rings at the interface to prevent leakage; this is the main potential leak path in the engine. The ignition system, main control valve, and injector are mounted on the valve bulkhead, inside the tank. Slosh baffles are also mounted on this bulkhead. Because the oxidizer is stored under pressure, no pump is required. The tank liner and the fuel casing are built in house by Scaled Composites. The tank over wrap is supplied by Thiokol. The ablative nozzle is supplied by AAE Aerospace. The oxidizer fill, vent, and dump system is supplied by Environmental Aeroscience Corporation. The remaining components—the ignition system, main control valve, injector, tank bulkheads, electronic controls, and solid fuel casting—are supplied by SpaceDev. The CTN must be replaced between firings. This is the only part of the craft, other than the fuel and oxidizer themselves, that must be replaced. The solid fuel is cast with four holes. This has the disadvantage that it is possible for chunks of fuel between the holes to become detached during a burn and obstruct the flow of oxidizer and exhaust. Such situations tend to rapidly self correct. The oxidizer tank is filled and vented through its forward bulkhead, on the opposite side of the tank from the fuel and the rest of the engine. This improves safety. It is filled to a pressure of at room temperature. The nozzle has an expansion ratio of 25:1, which is optimized for the upper part of the atmosphere. A different nozzle, with an expansion ratio of 10:1, is used for test firing on the ground. The nozzles are black on the outside, but for aerodynamic testing, red dummy nozzles are used instead. The rocket is not throttleable. Once lit, the burn can be aborted, but the power output cannot otherwise be controlled. The thrust in fact varies, for two reasons. Firstly, as the pressure in the oxidizer tank decreases, the flow rate reduces, reducing thrust. Secondly, in the late stages of a burn the oxidizer tank contains a mixture of liquid and gaseous oxidizer, and the power output of the engine varies greatly depending on whether it is using liquid or gaseous oxidizer at a particular moment. (The liquid, being far denser, allows a greater burn rate.) Both the fuel and oxidizer can be stored without special precautions, and they do not burn when brought together without a significant source of heat. This makes the rocket far safer than conventional liquid or solid rockets. The combustion products are water vapour, carbon dioxide, hydrogen, nitrogen, nitrogen oxides and carbon monoxide. The engine was upgraded in September 2004, between flights 15P and 16P. The upgrade increased the oxidizer tank size, to provide greater thrust in the early part of the burn, allow a longer burn, and delay the onset of the variable thrust phase at the end of the burn. Prior to the upgrade the engine generated of thrust and could burn for After the upgrade it was capable of thrust and an burn.

Ұшу профилі

SpaceShipOne жер бетінен ұшып шығады, паразит конфигурациясында Ақ салт аттыға қосылып, Ақ салт аттының күшімен. SpaceShipOne және White Knight бірге ұшып, қона алады және реактивтік күшпен жоғары биіктікке ұша алады. Ұшқышты тасымалдау – бұл екі аппарат SpaceShipOne-ды ұшырмастан бірге қонуы; бұл қолжетімді негізгі тоқтату режимдерінің бірі. Ұшыру үшін біріктірілген аппарат шамамен биіктікке ұшып шығады, бұл шамамен бір сағатқа созылады. Содан кейін SpaceShipOne босатылып, қысқа уақытқа қуатсыз сығанақтайды. Ракетаның тұтануы дереу немесе кейінге шегерілуі мүмкін. Егер ракета ешқашан тұтанбаса, SpaceShipOne жерге сығанақтап қона алады. Бұл тағы бір маңызды тоқтату режимі, сонымен қатар ұшу сынақтарында әдейі қолданылуы мүмкін. Ракеталық қозғалтқыш ғарыш кемесі сығанақтап келе жатқанда тұтандырылады. Қуатқа ие болғаннан кейін, аппарат 65° бұрышпен көтеріледі, бұл траекторияның жоғарғы бөлігінде одан да тікенеді. Көтерілу кезінде тіркелген максималды үдеу 1.70G құрады. Жану аяқталғаннан кейін аппарат дыбыс жылдамдығының бірнеше еселенген жылдамдығымен жоғары қарай ұшады, шамамен және Мах 3.5-ке дейін, содан кейін қуатсыз (яғни баллистикалық) инерциямен жоғары көтеріле береді. Егер жану жеткілікті ұзақ болса, аппарат атмосфераның елеулі қарсылық көрсетпейтін биіктіктен асып, бірнеше минут бойы еркін құлайды. Апигейде қанаттар жоғары соққыға қарсы режимге қайта конфигурацияланады. Аппарат кері құлағанда, жоғары көтерілгендегіден ұқсас жоғары жылдамдыққа жетеді; атмосфераға қайта кіргенде 5.75G-ға дейін күрт баяулайды. Кейін, белгілі бір биіктікте ол төмен соққыға қарсы сығанақтап қону режиміне ауысады және шамамен 20 минутта қонуға жетеді. Ақ салт атты төмен түсуге көбірек уақыт жұмсайды және әдетте SpaceShipOne-ден бірнеше минут кейін қонады.

Даму және Х сыйлығының иегері

SpaceShipOne компаниясы Mojave Aerospace Ventures (Пол Аллен мен Scaled Composites, Барт Рутанның авиациялық компаниясы, олардың Tier One бағдарламасы) бірлесіп әзірледі, мемлекеттік қаржыландырусыз. 2004 жылғы 21 маусымда ол жеке қаржыландырылған алғашқы адаммен ғарышқа ұшты. 4 қазанда ол екі апта ішінде екі рет 100 километр биіктікке жетіп, бортында үш адамға тең жүк және ұшулар арасында ғарыш аппаратының отынды емес салмағының он пайызынан аспайтын ауыстырулар жасап, 10 миллион АҚШ доллары тұратын Ansari X жүлдесін жеңіп алды. Даму құны 25 миллион долларға бағаланды, оны Пол Аллен толығымен қаржыландырды. 2004 жылғы 21 маусымдағы 15P рейсі SpaceShipOne-ның алғашқы ғарышқа ұшуы және жеке қаржыландырылған алғашқы адаммен ғарышқа ұшу болды. Бірнеше басқару мәселелері болды, бірақ олар кейінгі Ansari X PRIZE ұшуларына дейін шешілді, 2004 жылғы 4 қазандағы 17P рейсі 112 км биіктікке ұшып жүлдеге ие болды. SpaceShipOne командасы 2005 жылы Space Foundation ұйымынан ғарыш саласындағы жетістіктері үшін сыйлық алды.

Ғарышкерлер

SpaceShipOne ұшқыштары әртүрлі әуе-ғарыш салаларынан келді. Майк Мелвилл – сынақ ұшқышы, Брайан Бинни – бұрынғы теңіз күшінің ұшқышы, ал Питер Сиболд – Scaled Composites компаниясының инженері. Олар Tier One ұшу тренажерінде және White Knight пен басқа Scaled Composites ұшақтарында оқып-үйрену арқылы SpaceShipOne ұшағын басқаруға лайықты деп танылды.

Зейнеткерлік

SpaceShipOne ғарышқа ұшып бара жатқанда, Мохаве ғарыш айлағында көптеген адамдар бақылады. Төртінші суборбитальді ұшу, 18P рейсі, бастапқыда 2004 жылдың 13 қазанында жоспарланған еді. Алайда, Бёрт Рутан тарихи аппаратқа зақым келтіру қаупін болдырмау үшін, оны және болашақтағы барлық ұшуларды тоқтатты. 2005 жылдың 25 шілдесінде SpaceShipOne Висконсин штатының Ошкош қаласындағы Ошкош әуешоуіна әкелінді. Әуешоуынан кейін Майк Мелвилл және экипажы SpaceShipOne-ді тасымалдайтын White Knight ұшағымен Огайо штатының Дейтон қаласындағы Райт-Паттерсон әуе базасына ұшты, онда Мелвилл 300-ге жуық әскери және азаматтық қызметкерлер алдында сөз сөйледі. Кешкісін Мелвилл Дейтон инженерлер клубында "Ғарышқа ұшудағы кейбір тәжірибелер" тақырыбында баяндама жасады, бұл 1901 жылы Уилбур Райттың Америка механикалық инженерлер қоғамына жасаған "Ұшудағы кейбір тәжірибелер" атты танымал баяндамасын құрметтеу мақсатында болды. Содан кейін White Knight SpaceShipOne-ді Смитсондар институтының Ұлттық әуе және ғарыш мұражайына алып барып, көрмеге қойды. Ол 2005 жылдың 5 қазанында "Ұшудың кезеңдері" галереясында ашылды және қазір негізгі атриумда "Сент-Луис рухы", "Белл X 1" және "Аполлон-11" командалық модулі "Колумбия"мен бірге көпшілік назарына ұсынылуда. Ұшқыш командир Брайан Бинни өзінің Ansari X жүлдесін жеңіп алған ұшуы кезінде қолданған ұшу костюмін және тізімді Сиэтл қаласындағы Ұшу мұражайына көмектесу мақсатында аукционға берді. Әнші және аукционды өткізуші Фред Нортхьюп-младший ұшу костюмін және тізім кітабын сатып алды, ал ұшу костюмі музейдің Чарльз Симоний ғарыш галереясында қойылған. SpaceShipOne-нің көміртекті материалының бір бөлігі 2006 жылы Плутонға бағытталған New Horizons миссиясымен бірге ұшырылды.

Көшірмелері

Ошкош Airventure авиашоуында пайда болғаннан кейін бір жыл өткен соң, Эксперименталды ұшақтар қауымдастығы Бёрт Рутанның басқа туындыларын қамтитын мұражайдың бір бөлімінде ғарыш кемесінің толық көлемдегі көшірмесін ұсынды. Түпнұсқадағыдай бірдей шыны талшық қалыптар қолданылып, есіктері мен ішкі жабдықтары болмаса да, көшірме өте дәл жасалғандықтан, Scaled Composites компаниясы оны "Serial 2 Scaled" деп атады. Сыртқы түрінің әрбір егжей-тегжейі, тіпті фюзеляждағы N328KF тіркеу нөміріне дейін сәйкес келеді. Ол настолько дәл, мұражайда сағат сайын жарты сағатқа 7 минуттық бейне көрсетілім кезінде, ол шкивтер мен сымдардың көмегімен (көшірмеде ешқандай механизм жоқ) "құйрықты" жаю мүмкіндігінің екі режимін көрсете алады. Басқа да толық көлемдегі көшірмелер Бейкерсфилдтегі Meadows Field әуежайының Уильям Томас терминалында, Мохаве ғарыш айлағының Legacy Park-інде түпнұсқа Roton атмосфералық сынақ көлігімен бірге, Эвереттегі Paine Field-тегі Flying Heritage Collection және Google-дің Mountain View кампусында орналасқан. SpaceShipOne 2004 жылы модельдік зымыран ретінде де жасалды.

Келесі ғарыш кемелері

Бірінші деңгей жобасының мақсаттарына қол жеткізілуімен, 2004 жылы жаңа жоба басталды, ол 1b деңгейі деп аталды. Жаңа ғарыш кемелері SpaceShipTwo және White Knight Two деп аталды. Virgin Group және Scaled Composites арасындағы бірлескен кәсіпорын The Spaceship Company деп аталады, оның мақсаты Virgin Galactic деген атпен жолаушыларды тасымалдау, ал бастапқы жоспар – бес ғарыш кемесінен тұратын коммерциялық флот құру. 2005 жылдың тамызында Virgin Galactic, егер SpaceShipTwo арқылы болашақ суборбитальдық қызмет сәтті аяқталса, одан кейінгісі SpaceShipThree деп аталатынын мәлімдеді. 2018 жылдың 13 желтоқсанында VSS Unity экипажындағы екі ұшқышпен SpaceShipTwo жобасының алғашқы суборбитальдық ғарышқа ұшуын жүзеге асырды, бұл VSS Unity VP 03 ретінде белгіленді, белгілі бір биіктікке жетіп, АҚШ стандарттары бойынша ресми түрде ғарыш кеңістігіне енді.