Введение

Суборбитальный космический самолет для космического туризма

Scaled Composites Model 339 SpaceShipTwo (SS2) – это воздушный суборбитальный космический самолет, разработанный для космического туризма. Он производится компанией The Spaceship Company, калифорнийской компанией, принадлежащей Virgin Galactic. SpaceShipTwo поднимается на высоту запуска с помощью Scaled Composites White Knight Two, после чего отпускается и продолжает полет в верхние слои атмосферы, работая на своем ракетном двигателе. Затем он планирует обратно на Землю и совершает обычную посадку на взлетно-посадочную полосу. Космический самолет был официально представлен публике 7 декабря 2009 года в аэропорту Мохаве, Калифорния. 29 апреля 2013 года, после почти трех лет беспилотных испытаний, первый построенный экземпляр успешно совершил свой первый полет с работающим двигателем. Virgin Galactic планирует эксплуатировать парк из пяти космических самолетов SpaceShipTwo для частных пассажирских перевозок и уже принимает заказы на суборбитальные полеты по обновленной цене билета в 250 000 долларов США. Космический самолет также может использоваться для доставки научных грузов для NASA и других организаций. 31 октября 2014 года во время испытательного полета первый SpaceShipTwo VSS Enterprise разрушился в воздухе и потерпел крушение в пустыне Мохаве. Предварительное расследование показало, что тормозной механизм корабля был активирован преждевременно. Один пилот, Майкл Алсбери, погиб, а другой получил серьезную травму плеча после катапультирования из поврежденного космического корабля. Второй космический самолет SpaceShipTwo, VSS Unity, был представлен 19 февраля 2016 года. Аппарат проходит летные испытания. Его первый полет в космос (на высоту более 80 километров) VSS Unity VP03 состоялся 13 декабря 2018 года.

Обзор конструкции

Проект SpaceShipTwo частично основан на технологиях, разработанных для первого поколения SpaceShipOne, который был частью программы Scaled Composites Tier One, финансируемой Полом Алленом. Компания Spaceship лицензирует эти технологии у Mojave Aerospace Ventures, совместного предприятия Пола Аллена и Берта Рутана, разработчика предшествующей технологии. SpaceShipTwo – пассажирский космический самолет с малым удлинением крыла. Его вместимость – восемь человек: шесть пассажиров и два пилота. Апогей нового корабля был рассчитан примерно на нижнюю термосферу, выше линии Кармана, но по состоянию на июль 2021 года максимальная достигнутая высота составила 89,9 км. Целью SpaceShipOne, предшественника, также было достижение 100 км, но в последнем полете была достигнута высота, до которой был рассчитан SpaceShipTwo, используя один гибридный ракетный двигатель RocketMotorTwo. Он стартует с корабля-носителя White Knight Two на высоте и достигает сверхзвуковой скорости за 8 секунд. Через 70 секунд ракетный двигатель выключается, и космический корабль продолжает полет к пиковой высоте. Экипажная кабина SpaceShipTwo имеет длину и диаметр. Размах крыльев составляет , длина – , а высота хвостового оперения – .

SpaceShipTwo использует систему управляемого возвращения с откидными стабилизаторами, что возможно благодаря низкой скорости входа в атмосферу. В отличие от него, орбитальные космические аппараты входят в атмосферу на орбитальной скорости, близкой к , используя теплозащитные экраны. SpaceShipTwo также разработан для входа в атмосферу под любым углом. Он замедляется в атмосфере, переходя в режим планирования на высоте около 40 км, и потребуется 25 минут, чтобы спланировать обратно к космопорту. SpaceShipTwo и White Knight Two примерно в два раза больше по размеру, чем корабли первого поколения SpaceShipOne и White Knight, которые выиграли Ansari X Prize в 2004 году. Для удобства пассажиров в SpaceShipTwo установлены окна диаметром . В 2008 году Берт Рутан отметил безопасность аппарата:
"Этот аппарат разработан таким образом, чтобы в худшем случае войти в атмосферу прямо или вверх ногами, и он сможет стабилизироваться. Он должен быть как минимум таким же безопасным, как первые авиалайнеры 1920-х годов. Не верьте тем, кто говорит вам, что его безопасность будет такой же, как у современных авиалайнеров, которые существуют уже 70 лет."

История флота

SpaceShipTwo (и самолет-носитель WhiteKnightTwo) построены компанией The Spaceship Company, первоначально созданной как совместное предприятие между Scaled Composites и Virgin Galactic. В 2012 году Virgin Galactic выкупила долю Scaled Composites в TSC, и TSC теперь является полностью принадлежащей дочерней компанией Virgin Galactic. Первым заказчиком SpaceShipTwo является Virgin Galactic, которая публично объявила о заказе пяти аппаратов, однако к 2015 году были заказаны только три. Префикс "VSS" расшифровывается как "Virgin Space Ship" (Космический корабль Virgin). VSS Enterprise был первым, совершившим полет; он был уничтожен в результате аварии 31 октября 2014 года. К началу ноября 2014 года строительство VSS Unity было завершено примерно на 65%, и Virgin Galactic рассчитывала завершить его в 2015 году. Он был представлен в феврале 2016 года и совершил свой первый двигательный полет в апреле 2018 года. Ожидалось, что строительство третьего SpaceShipTwo начнется к концу 2015 года.

Разработка

28 сентября 2006 года основатель Virgin Group сэр Ричард Брэнсон представил макет пассажирского салона SpaceShipTwo на выставке NextFest в конференц-центре Джейкоба К. Джавица в Нью-Йорке. Дизайн аппарата был представлен прессе в январе 2008 года, при этом было заявлено, что аппарат готов примерно на 60%.

Испытательный взрыв 2007 года

26 июля 2007 года во время испытания подачи окислителя в аэрокосмическом порту Мохаве произошел взрыв, когда проводились начальные испытания систем SpaceShipTwo. Испытание окислителя включало заполнение бака окислителя закисью азота, за которым следовало 15-секундное испытание инжектора холодной подачи. Несмотря на то, что газ не воспламенился, трое сотрудников погибли и трое получили ранения от разлетавшихся осколков.

Ракетный двигатель

Дизайн гибридного ракетного двигателя для SpaceShipTwo оказался проблемным и повлек за собой значительные задержки в программе летных испытаний. Изначальная конструкция ракетного двигателя базировалась на топливе на основе гидроксил-терминированного полибутадиена (HTPB) и окислителе – оксиде азота, который иногда называют двигателем N2O/HTPB. Разработкой занималась компания Sierra Nevada Corporation (SNC), субподрядчик Scaled Composites, с 2009 по начало 2014 года. В мае 2014 года Virgin Galactic объявила о смене гибридного двигателя, который будет использоваться в SpaceShipTwo, и перевела работы по разработке в собственную структуру, расторгнув контракт с Sierra Nevada и приостановив все работы над двигателем первого поколения. Затем Virgin изменила конструкцию двигателя, заменив гибридное ракетное топливо с HTPB на топливную формулу на основе полиамида. В октябре 2015 года Virgin заявила о рассмотрении возможности возврата к исходному топливу HTPB.

2014 год смены двигателя

Вместо двигателей на основе резинового топлива HTPB, которые демонстрировали серьезные проблемы с устойчивостью при длительных запусках, превышающих примерно 20 секунд, двигатель теперь был разработан на основе твердого топлива, состоящего из термопластичного полиамида – разновидности пластика. Ожидалось, что пластиковое топливо обеспечит более высокую производительность (по ряду неопределенных параметров) и позволит SpaceShipTwo достигать большей высоты. К 2014 году, когда Virgin Galactic публично представила двигатель версии 2, он уже успешно прошел полномасштабные испытания длительностью более 60 секунд на наземном стенде. Дополнительные наземные испытания нового двигателя проводились с мая по октябрь 2014 года.

2015 год: очередная смена топлива

После серии испытаний ракетных двигателей, компания Virgin объявила в октябре 2015 года о возврате к использованию гидроксил-терминированного полибутадиена (HTPB) в качестве ракетного топлива, с составом, аналогичным тому, что использовался на ранних этапах программы разработки до перехода на топливное зерно на основе нейлона. HTPB будет использоваться для привода SpaceShipTwo при возобновлении полетов после потери первого испытательного аппарата SS2 в октябре 2014 года. Полная квалификация еще предстоит пройти.

Ракетный двигатель два

Второе поколение двигателя RocketMotorTwo является вариантом более ранней базовой конструкции SNC, но использует полиамидное пластиковое топливо, продолжая использовать тот же окислитель – оксид азота. Двигатель второго поколения теперь производится компанией Virgin Galactic, а не SNC. К декабрю 2012 года было успешно проведено 15 полномасштабных испытаний. В июне 2012 года Федеральное управление гражданской авиации (FAA) выдало Scaled Composites разрешение на ракетные испытания, что позволило начать испытательные полеты SS2 с использованием RocketMotorTwo; первый такой полет состоялся 29 апреля 2013 года. В октябре 2012 года Scaled Composites установила ключевые компоненты ракетного двигателя, а SpaceShipTwo выполнил свой первый скользящий полет с установленным двигателем в декабре 2012 года. Первый летный испытательный полет космического аппарата состоялся 29 апреля 2013 года. SpaceShipTwo достиг сверхзвуковой скорости в ходе этого первого полета с двигателем. 5 сентября 2013 года SpaceShipTwo совершил второй полет с двигателем. Первый летный испытательный полет 2014 года – и третий в целом – состоялся 10 января 2014 года. Космический корабль достиг высоты и скорости, а самолет-носитель WhiteKnightTwo выпустил SpaceShipTwo (VSS Enterprise) на высоте.

Крах в октябре 2014 года

31 октября 2014 года SpaceShipTwo VSS Enterprise потерпел разрушение в полете во время испытательного полета с включенной силовой установкой, что привело к крушению, в результате которого погиб один пилот, Майкл Алсбери, и был ранен другой. Крушение было вызвано преждевременным развертыванием системы управления, обычно используемой для обеспечения безопасного снижения. SpaceShipTwo все еще находился в фазе силового набора высоты, когда была активирована система управления. Разрушение было зафиксировано через две секунды. Космический аппарат использовал конфигурацию крыла с "перьями" в десяти из этих испытательных полетов. Национальный совет по безопасности на транспорте провел независимое расследование аварии. В июле 2015 года NTSB опубликовал отчет, в котором указал на недостаточные меры предосторожности при проектировании, плохую подготовку пилотов, отсутствие строгого федерального надзора и потенциально обеспокоенного второго пилота как важные факторы, способствовавшие крушению в 2014 году. Хотя второго пилота обвинили в преждевременном развертывании системы управления корабля, Федеральное управление гражданской авиации, Управление коммерческих космических перевозок Федерального управления гражданской авиации и конструкторы корабля также были признаны виновными в отсутствии отказоустойчивой системы, которая могла бы предотвратить такое преждевременное развертывание. VSS Unity был представлен в феврале 2016 года. Фаза испытаний под названием "Комплексное наземное тестирование транспортного средства" началась на VSS Unity в феврале 2016 года. Планирующие полеты на Unity начались 3 декабря 2016 года. После нескольких планирующих полетов за предыдущие месяцы, в июле 2017 года Ричард Брэнсон предположил, что аппарат начнет силовые испытания с интервалом в три недели. В сентябре 2017 года генеральный директор Джордж Уайтсайдс заявил, что двигательные испытания завершены и что до начала силовых испытаний VSS Unity осталось лишь "несколько планирующих полетов". В октябре 2017 года Брэнсон предположил, что SpaceShipTwo сможет достичь космоса в течение трех месяцев и что он сможет отправиться в космос на борту SpaceShipTwo в течение шести месяцев. Седьмое высокоскоростное планирующее испытание было завершено в январе 2018 года. 13 декабря 2018 года SpaceShipTwo VSS Unity достиг своей максимальной высоты, превысив определение космоса, принятое правительством США, но не стандарт, используемый в других странах. Несмотря на дебаты о том, где начинается космическое пространство, Марк Стаки получил право на значок астронавта, а Фредерик В. Стерков – нет, поскольку он уже четырежды летал на космическом шаттле. После космического полета в феврале 2019 года VSS Unity начал проходить модификации в рамках подготовки к коммерческой эксплуатации, включая модернизацию кабины пилотов и установку пассажирской кабины. Позже, в 2021 году, выяснилось, что VSS Unity получил значительную трещину в конструкции во время космического полета в 2019 году, потребовавшую ремонта. После возвращения в строй VSS Unity совершил тестовый полет с Ричардом Брэнсоном в качестве пассажира 11 июля 2021 года. Во время этого полета аппарат отклонился от запланированной траектории полета, что привело к расследованию Федерального управления гражданской авиации. Во время набора высоты на борту аппарата загорелся красный предупредительный сигнал, указывающий на отклонение от безопасной траектории полета. 2 сентября 2021 года было объявлено, что FAA приостановит дальнейшие летные испытания SpaceShipTwo до завершения расследования. FAA разрешила возобновить полеты SpaceShipTwo позднее в сентябре, решив расширить ограниченное воздушное пространство вокруг зоны полетов аппарата. + Космические полеты SpaceShipTwo Дата Результат Максимальная скорость Высота Экипаж VSS Unity VP 03 13 декабря 2018 Мах 2.9 Марк П. Стаки и Фредерик В. Стерков VSS Unity VF 01 22 февраля 2019 Мах 3.04 Дэйв Маккей, Майкл Масуччи и Бет Мозес (пассажир) VSS Unity VF 02 12 декабря 2020, 16:15 UTC (прервано) Прервано до зажигания N/A N/A Дэйв Маккей и Фредерик В. Стерков VSS Unity Unity 21 22 мая 2021, 15:26 UTC Мах 3 Дэйв Маккей и Фредерик В. Стерков VSS Unity Unity 22 11 июля 2021 TBD Дэвид Маккей, Майкл Масуччи, Сириша Бандла, Колин Беннетт, Бет Мозес и сэр Ричард Брэнсон VSS Unity Unity 25 25 мая 2023, 16:23 UTC Мах 2.94 Майкл Масуччи, Фредерик В. Стерков, Бет Мозес, Люк Мейс, Джамила Гилберт, Кристофер Хьюи Galactic 01 27 июня 2023, 15:28 UTC Мах 2.88 Майкл Масуччи, Никола Печиле, Вальтер Вилладей, Анджело Ландольфи, Пантальоне Карлуччи и Колин Беннетт Galactic 02 10 августа 2023, 15:17 UTC Мах 3.00 CJ Стерков, Келли Латимер, Бет Мозес, Джон Гудвин, Кейша Шахафф, Анастатия Майерс Galactic 03 8 сентября 2023, 15:22 UTC Мах 2.95 Майкл Масуччи, Никола Печиле, Бет Мозес, Тимоти Нэш, Кен Бакстер, Адриан Рейнард Galactic 04 6 октября 2023, 16:10 UTC Мах 2.95 Келли Латимер, CJ Стерков, Бет Мозес, Рон Розано, Тревор Битти, Намира Салим Galactic 05 2 ноября 2023, 15:44 UTC Мах 2.96 Майкл Масуччи, Келли Латимер, Колин Беннетт, Алан Стерн, Келли Джерарди, Кетти Мейсонруж Galactic 06 26 января 2024, 17:42 UTC Мах 2.98 CJ Стерков, Никола Печиле, Лина Бороздина, Роби Вон, Франц Хайдер, Нил Корнсвиет

Расходы

Общие затраты на разработку SpaceShipTwo в мае 2011 года оценивались примерно в 400 миллионов долларов США, что является значительным увеличением по сравнению с оценкой в 108 миллионов долларов США, сделанной в 2007 году.

Коммерческая деятельность

Ожидалось, что продолжительность полетов составит около 2,5 часов, хотя в космосе планировалось провести лишь несколько минут. Первоначальная цена составляла 200 000 долларов США. Более 65 000 человек подали заявки на получение первых 100 билетов, желая стать космическими туристами. К декабрю 2007 года Virgin Galactic имела 200 клиентов, оплативших свои будущие полеты, и 95% из них успешно прошли испытания на центрифуге с перегрузкой 6-8 g. К началу 2013 года это число возросло до 575 и останется на уровне 250 000 долларов США "до тех пор, пока не совершат полет первые 1000 человек, чтобы компенсировать инфляцию с момента основания [Virgin Galactic]". После 50–100 тестовых полетов ожидалось, что первые платящие клиенты отправятся в полет на борту корабля в 2014 году. Помимо осуществления суборбитальных пассажирских запусков, Virgin Galactic планирует предлагать SpaceShipTwo для проведения суборбитальных космических научных миссий.

Будущие космические аппараты

В августе 2005 года президент Virgin Galactic заявил, что в случае успеха суборбитальных полетов на SpaceShipTwo, последующий SpaceShipThree станет орбитальным аппаратом. В 2008 году Virgin Galactic предложила разработать высокоскоростное пассажирское транспортное средство для осуществления перевозок по схеме «из точки А в точку Б» посредством суборбитальных космических полетов.