Введение

Многоразовый роботизированный космический самолет

{|Infobox aircraft type
| type = Беспилотный космический самолет
| national origin = Соединенные Штаты
| manufacturer = Boeing
| first flight = 7 апреля 2006 года (первое испытание со сбросом)
| introduced = 22 апреля 2010 года (первый космический полет)
| retired =
| status =
| primary user = plainlist|
X 37A: NASA/DARPA
X 37B: Космические войска США/Управление быстрого развертывания возможностей ВВС для орбитальных космических миссий, предназначенных для демонстрации многоразовых космических технологий. Это версия, увеличенная на 120% по сравнению с более ранним Boeing X-40. Проект X-37 начался в NASA в 1999 году, а в 2004 году был передан в Министерство обороны США. До 2019 года программой управляло Космическое командование ВВС. Первый полет X-37 состоялся во время испытания со сбросом в 2006 году; его первая орбитальная миссия была запущена в апреле 2010 года на ракете Atlas V и вернулась на Землю в декабре 2010 года. Последующие полеты постепенно увеличивали продолжительность миссии, достигнув на орбите во время пятой миссии, первой, запущенной на ракете Falcon 9. Шестой полет был запущен на ракете Atlas V 17 мая 2020 года и завершился 12 ноября 2022 года, проведя в общей сложности 908 дней на орбите. Седьмая миссия стартовала 28 декабря 2023 года на ракете Falcon Heavy, выйдя на высокоэллиптическую высокую околоземную орбиту.

Происхождение

В 1999 году НАСА выбрало Boeing Integrated Defense Systems для проектирования и разработки орбитального аппарата, построенного калифорнийским филиалом Boeing Phantom Works. За четыре года на проект было потрачено в общей сложности 192 миллиона долларов, из которых 109 миллионов долларов выделило НАСА, 16 миллионов долларов – ВВС США, а 67 миллионов долларов – компания Boeing. В конце 2002 года Boeing был заключен новый контракт на сумму 301 миллион долларов в рамках программы Space Launch Initiative NASA. Аэродинамическая конструкция X-37 была основана на конструкции большего орбитального корабля Space Shuttle, поэтому X-37 имеет схожее отношение подъёмной силы к сопротивлению, но меньшую дальность полёта на больших высотах и при высоких числах Маха по сравнению с гиперзвуковым экспериментальным аппаратом DARPA. Одним из ранних требований к космическому аппарату было обеспечение общей дельта-v для орбитальных манёвров. Первоначальной целью программы было обеспечение возможности X-37 сближаться со спутниками и проводить их ремонт. Изначально X-37 планировалось выводить на орбиту в грузовом отсеке Space Shuttle, но после признания полёта шаттла экономически нецелесообразным, аппарат был перепроектирован для запуска с помощью ракеты Delta IV или аналогичной. 13 сентября 2004 года X-37 был передан из NASA в Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA). После этого программа приобрела статус секретного проекта. DARPA продвигала X-37 как часть независимой космической политики, которую Министерство обороны США проводит с 1986 года после катастрофы шаттла «Челленджер».

Испытание скольжения

У транспортного средства X-37A, использовавшегося в качестве испытательного планера для атмосферных спусков, не было двигательной установки. Вместо дверей грузового отсека действующего аппарата, оно имело закрытую и усиленную конструкцию верхней части фюзеляжа, что позволяло соединять его с самолетом-носителем. В сентябре 2004 года DARPA объявила, что для первых испытательных спусков X-37A будет запускаться с Scaled Composites White Knight – высоковысотного исследовательского самолета. 21 июня 2005 года X-37A совершил полет в подвешенном состоянии под White Knight с космодрома Мохаве в Мохаве, Калифорния. Следующая попытка полета, 15 марта 2006 года, была отменена из-за сильного ветра. После длительного простоя аппарата на ремонт, программа была перенесена из Мохаве на завод №42 ВВС (KPMD) в Палмдейле, Калифорния, для завершения программы летных испытаний. White Knight продолжал базироваться в Мохаве, но перегонялся на завод №42 при планировании испытательных полетов. Было выполнено пять дополнительных полетов, два из которых завершились отстыковкой X-37A с последующей успешной посадкой. Эти два самостоятельных полета состоялись 18 августа 2006 года и 26 сентября 2006 года.

Орбитальная испытательная машина X-37B

17 ноября 2006 года ВВС США объявили о разработке собственного варианта космического аппарата X-37A, разработанного NASA. Версия ВВС получила обозначение X-37B – орбитальный испытательный аппарат (OTV). Программа OTV была основана на более ранних усилиях промышленности и правительства, предпринятых DARPA, NASA и ВВС под руководством Управления быстрого развертывания возможностей ВВС в партнерстве с NASA и Исследовательской лабораторией ВВС. Boeing являлся основным подрядчиком программы OTV. Секретарь ВВС заявил, что программа OTV будет сосредоточена на "снижении рисков, проведении экспериментов и разработке операционных концепций для технологий многоразовых космических аппаратов в поддержку долгосрочных целей развития космоса". После завершения миссий космические аппараты X-37B в основном приземляются на взлетно-посадочную полосу на авиабазе Ванденберг в Калифорнии, а авиабаза Эдвардс используется в качестве резервного посадочного места. В 2010 году началось производство второго X-37B, который совершил свой первый полет в марте 2011 года. Большая часть деятельности в рамках проекта X-37B засекречена. В официальном заявлении ВВС США говорится, что проект представляет собой "экспериментальную программу испытаний, предназначенную для демонстрации технологий надежной, многоразовой, беспилотной космической испытательной платформы для ВВС США".

Спекуляции относительно цели

В мае 2010 года Том Бергардт предположил в Space Daily, что X-37B может использоваться в качестве разведывательного спутника или для доставки оружия из космоса. Пентагон впоследствии опроверг заявления о том, что испытательные миссии X-37B поддерживали разработку космического оружия. В январе 2012 года появились утверждения о том, что X-37B использовался для шпионажа за китайским орбитальным модулем космической станции "Тяньгун-1". Бывший аналитик орбиты ВВС США Брайан Виден позднее опроверг это утверждение, подчеркнув, что различные орбиты этих двух космических аппаратов исключают возможность практического наблюдения с близкого расстояния. В октябре 2014 года газета The Guardian сообщила о заявлениях экспертов в области безопасности о том, что X-37B использовался "для испытаний разведывательных и шпионских сенсоров, в частности, для оценки их устойчивости к радиации и другим опасностям, связанным с орбитальным полетом". В ноябре 2016 года International Business Times предположила, что правительство США испытывало версию электромагнитного микроволнового двигателя EmDrive во время четвертого полета X-37B. В 2009 году был заключен контракт с Boeing на передачу технологии EmDrive через TAA Государственного департамента и экспортную лицензию Великобритании, одобренную Министерством обороны Великобритании. Компания Boeing впоследствии заявила, что больше не ведет исследования в этой области. ВВС США заявили, что X-37B испытывает систему двигателей на эффекте Холла, разработанную компанией Aerojet Rocketdyne.

Обработка

Обработка X-37 осуществляется в бухтах 1 и 2 Орбитального комплексно-сборочного корпуса (OPF) в Космическом центре Кеннеди во Флориде, где на аппарат устанавливают полезную нагрузку. Затем X-37 помещают в обтекатель вместе со ступенчатым адаптером и транспортируют на стартовую площадку. Ранее использовались стартовые площадки SLC-41 и LC-39A Космического центра Кеннеди. Посадка осуществляется на одной из трех площадок в США: посадочная полоса шаттлов в Космическом центре Кеннеди, космическая база Ванденберг или авиабаза Эдвардс. Для возвращения в Космический центр Кеннеди X-37 помещают в контейнер для полезной нагрузки и загружают в грузовой самолет Boeing C-17. По прибытии в Кеннеди X-37 выгружают и отбуксируют в OPF, где его готовят к следующему полету. Техники должны носить защитные костюмы из-за токсичных гиперголических газов.

Дизайн

Орбитальный испытательный аппарат X-37 – это многоразовый роботизированный космический самолет. Он является аппаратом, созданным на базе Boeing X-40 в масштабе примерно 120 процентов. X-37 запускается с помощью ракеты-носителя Atlas V 501 или Falcon Heavy. Космический самолет предназначен для работы в диапазоне скоростей до 25 Махов при возвращении в атмосферу. Среди технологий, продемонстрированных в X-37, – улучшенная система тепловой защиты, усовершенствованная авионика, автономная система наведения и усовершенствованный планер. Система тепловой защиты космического аппарата основана на предыдущих поколениях аппаратов, возвращающихся из космоса, и включает в себя керамические плитки из диоксида кремния. Авионика X-37 была использована компанией Boeing при разработке пилотируемого космического корабля CST-100. Разработка X-37 была направлена на «содействие в проектировании и разработке орбитального космического самолета NASA, предназначенного для обеспечения возможности спасения и транспортировки экипажа к Международной космической станции и обратно», согласно информационному бюллетеню NASA. X-37 для NASA должен был быть оснащен одним двигателем Aerojet AR2-3, работающим на хранимых компонентах топлива и обеспечивающим тягу. Двигатель AR2-3, сертифицированный для пилотируемых полетов, ранее использовался на двухдвигательном учебном самолете NF-104A для астронавтов и получил новую летную сертификацию для использования на X-37 с перекисью водорода и JP-8. По сообщениям, впоследствии он был заменен на гиперголическую двигательную установку, работающую на тетраоксиде азота и гидразине. X-37 совершает автоматическую посадку после возвращения с орбиты и является третьим многоразовым космическим аппаратом, обладающим такой возможностью, после советского шаттла «Буран» и американского космического шаттла, который к середине 1990-х годов имел возможность автоматической посадки, но так и не испытал ее. X-37 – самый маленький и легкий орбитальный космический самолет, запущенный на сегодняшний день; его стартовая масса составляет около [вставить значение] кг, что примерно в четыре раза меньше размера орбитального корабля Space Shuttle.

ОТВ-3

Первоначально запуск третьей миссии и второго полета первого X 37B, OTV 3, был запланирован на 25 октября 2012 года, но был отложен из-за неисправности двигателя ракеты-носителя Atlas V. Он был успешно запущен с мыса Канаверал SLC 41 11 декабря 2012 года в 18:03 UTC. После выхода на орбиту космический аппарат получил обозначение USA 240. Посадка состоялась на авиабазе Ванденберг 17 октября 2014 года в 16:24 UTC после общего времени пребывания на орбите. В задачи миссии входило испытание двигателя эффекта Холла XR 5A производства Aerojet Rocketdyne в рамках программы спутников связи Advanced Extremely High Frequency, а также исследование NASA по оценке характеристик различных материалов в космосе в течение как минимум 200 дней.

ОТВ-5

Пятая миссия X 37B, получившая обозначение USA 277 на орбите, была осуществлена с помощью ракеты-носителя Falcon 9. В ходе полета космический аппарат скорректировал свою орбиту, используя бортовую двигательную установку. Хотя полный состав полезной нагрузки для OTV 5 засекречен, ВВС сообщили, что одним из экспериментов, проводимых в рамках миссии, является Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader II (ASETS II), предназначенный для измерения эффективности осциллирующего теплопровода. Миссия завершилась посадкой аппарата на посадочную площадку шаттла 27 октября 2019 года в 07:51 UTC.