Многоразовый космический корабль — это класс космических кораблей , которые были разработаны с учетом многократного запуска, орбиты, схода с орбиты и входа в атмосферу. Это контрастирует с обычными космическими кораблями, которые предназначены для использования (выбрасывания, сгорания при входе в атмосферу) после использования. Примерами космических кораблей многоразового использования являются космические самолеты (такие как орбитальные аппараты Space Shuttle и Dream Chaser ) и космические капсулы, такие как SpaceX Dragon . Таким космическим кораблям необходимы механизмы, предотвращающие распад космического корабля и его пассажиров/груза во время входа в атмосферу.
Многоразовые космические корабли включают в себя механизмы для контролируемого схода с орбиты и возвращения в атмосферу . Для этой цели в состав космического корабля «Шаттл» были включены блоки OMS , а в состав SpaceX Dragon — собственные двигатели, используемые для спуска с орбиты. Сход с орбиты замедляет космический корабль, опуская его перигей внутрь атмосферы, где корабль спускается на Землю. [1] [2]
Грубо говоря, около 15% приземлённого веса спускаемого аппарата в атмосфере приходится на тепловую защиту . [3]
Системы термозащиты (СПТ) могут быть изготовлены из различных материалов, в том числе из армированных углерод-углеродных и абляционных материалов . [4] Исторически эти материалы были впервые разработаны для межконтинентальных баллистических ракет . Однако требования к многоразовым космическим системам отличаются от требований к одноразовым спускаемым аппаратам, особенно в отношении требований к тепловой защите . В частности, необходимость в прочных покрытиях с высоким коэффициентом излучения , способных выдерживать несколько термических циклов, представляет собой ключевое требование при разработке новых космических кораблей многоразового использования. Современные материалы для таких покрытий с высокой излучательной способностью включают дисилициды переходных металлов. [5]
Абляционные тепловые экраны надежны, но их можно использовать только один раз, и они тяжелые. Армированные углеродно-углеродные тепловые плитки, подобные тем, которые используются на космическом корабле «Шаттл», хрупкие, и это было доказано во время катастрофы космического корабля «Колумбия». Изготовление прочной, но легкой и эффективной теплоизоляционной плитки представляет собой сложную задачу. Материал ЛИ-900 использовался на космическом корабле "Шаттл".
Космическому кораблю, который приземляется горизонтально на взлетно-посадочную полосу, требуются крылья и шасси. Обычно они потребляют около 9-12% массы космического корабля, что либо уменьшает полезную нагрузку , либо увеличивает размер космического корабля. Такие концепции, как несущие тела, обеспечивают некоторое снижение массы крыла, как и треугольная форма крыла орбитального корабля «Спейс Шаттл » .
Вертикальное приземление может осуществляться либо с помощью парашютов, либо с помощью двигательной установки. SpaceX Dragon был примером космической капсулы с многоразовым парашютом. Его производная версия Dragon 2 изначально предназначалась для приземления на сушу. Однако в 2017 году такая концепция многоразового использования была отменена, и теперь «Дракон 2» использует парашюты для приземления в океане.
После приземления космического корабля его, возможно, придется отремонтировать, чтобы подготовить к следующему полету. Этот процесс может быть длительным и дорогостоящим, занимая до года. И космический корабль, возможно, не сможет быть повторно сертифицирован как пригодный для использования человеком после ремонта. В конечном итоге существует ограничение на то, сколько раз космический корабль можно ремонтировать, прежде чем его придется вывести из эксплуатации, но частота повторного использования космического корабля существенно различается в зависимости от конструкции космического корабля. [6] [7]
