Космический аппарат — это комбинация космического корабля и его ракеты-носителя , которая выводит его в космос. Самые ранние космические аппараты представляли собой одноразовые пусковые системы , использующие одно- или многоступенчатую ракету для перевозки относительно небольшого космического аппарата по сравнению с общим размером и массой аппарата. [1] Раннее исключение из этого правила, космический челнок , состоял из многоразового орбитального аппарата, перевозящего экипаж и полезную нагрузку, поддерживаемого одноразовым внешним топливным баком и двумя многоразовыми твердотопливными ракетами-носителями .
В настоящее время частная промышленность разрабатывает многоразовые пусковые системы .
Ранние космические аппараты или космические транспортные средства иногда называли « космическими кораблями » [2] [3], этот термин пришел из научной фантастики для обозначения гипотетического транспортного средства, которое может перемещаться за пределы низкой околоземной орбиты и на 100% пригодно для повторного использования, требуя лишь дозаправки, как самолет.
В романе Жюля Верна 1865 года «С Земли на Луну » предпринимаются успешные попытки запустить трех человек в снаряде с целью высадки на Луну. В 1880 году газета The Pall Mall Gazette описала Колумбиаду Верна как «космический корабль» — первое зафиксированное использование этого термина. [4]
Концепция «космического корабля» (или «ракетного корабля») получила дальнейшее развитие в научно-фантастических произведениях двадцатого века, таких как «Флэш Гордон» , как автономное, предположительно с ракетным двигателем, унифицированное транспортное средство, способное достичь внеземного назначения, сохраняя свою структуру нетронутой и требуя только дозаправки, как самолет. Реальная ракетная технология не сделала это возможным; в то время как самолету требуется количество топлива, занимающее относительно небольшую часть от общего размера и массы, ракете требуется окислитель для работы в вакууме космоса. [5] Он также не может использовать атмосферный воздух в качестве своего топлива ; эта функция выполняется большим объемом и большой массой топлива и окислителя. Кроме того, большое количество энергии, необходимое для достижения по крайней мере низкой околоземной орбитальной скорости, требует чрезвычайно высокой пропорции топлива к сухой массе транспортного средства. Кроме того, структурные технологии середины двадцатого века сделали невозможным создание единого набора топливных баков, способных удерживать достаточную массу для достижения требуемой скорости. Таким образом, одноразовые многоступенчатые ракеты-носители были необходимым выбором конструкции, когда космические полеты начались в конце 1950-х годов. Однако, начиная с 1990-х годов, начались опытно-конструкторские работы по таким унитарным одноступенчатым орбитальным (SSTO) космическим аппаратам с такими проектами, как X-33 , Roton , McDonnell Douglas DC-X и Skylon . К 2020 году большинство проектов разработки SSTO потерпели неудачу, за исключением Skylon, разработка которого продолжается.
Большинство космических аппаратов, используемых в настоящее время, являются одноразовыми, разработанными для доставки одной полезной нагрузки в космос, но не для восстановления и повторного использования. Они обычно состоят из нескольких ступеней, которые последовательно отделяются по мере того, как аппарат набирает скорость и высоту, а топливо заканчивается.
Многоразовые пусковые системы способны запускать несколько полезных нагрузок и могут быть восстановлены после каждого использования. Единственными полностью многоразовыми космическими аппаратами, которые в настоящее время используются, являются New Shepard и SpaceShipTwo . Оба они выполняют суборбитальные космические полеты . SpaceX разрабатывает свой Starship как полностью многоразовый орбитальный космический аппарат.