stringtranslate.com

Гермес (космический корабль)

Hermes — проект космического самолёта, разработанный французским Центром национальных космических исследований (CNES) в 1975 году, а позднее — Европейским космическим агентством (ESA). Внешне он был похож на американский Boeing X-20 Dyna-Soar и более крупный Space Shuttle .

В январе 1985 года CNES предложил продолжить разработку Hermes под эгидой ESA. [1] [2] Hermes должен был запустить программу пилотируемых космических полетов, запущенную ракетой-носителем Ariane 5. В ноябре 1987 года проект был одобрен для предварительной разработки с 1988 по 1990 год, после чего требовалось разрешение на полную разработку. Однако проект столкнулся с многочисленными задержками и проблемами с финансированием.

В 1992 году Hermes был отменен из-за высокой стоимости и недостижимых характеристик, а также партнерства с Российским авиационно-космическим агентством (РКА), которое снизило потребность в независимом космическом самолете. В результате ни один шаттл Hermes так и не был построен. В 2010-х годах было предложено возродить транспортное средство Hermes в качестве частично многоразовой системы запуска космических самолетов воздушного базирования , известной как SOAR .

Разработка

Происхождение

В 1960-х и 1970-х годах европейские страны все больше осознавали, что для крупных космических проектов необходимо больше международного сотрудничества. [3] В 1973 году Европейская организация космических исследований (ESRO) — предшественник Европейского космического агентства (ESA) — начала разработку тяжелой одноразовой пусковой системы, позже названной Ariane . Французское космическое агентство Centre National D'études Spatiales (CNES) желало большей автономии, чтобы избежать чрезмерной зависимости от NASA , и предполагало создание в Европе пилотируемого космического аппарата, который мог бы работать совместно с другими активами ESA, такими как Ariane. [3]

В 1976 году CNES начал исследования пилотируемой версии Ariane. [4] Две разные концепции включали капсулу и планер. В 1983 году CNES решил сосредоточиться на космическом самолете, который обеспечивал бы большее удобство, комфорт и экономическую эффективность. [4] Космический самолет упростил бы возвращение, имея необходимую маневренность на поперечном расстоянии, чтобы достичь заданной точки на Земле в течение одного дня, при этом обеспечивая менее сложную среду возвращения для экипажа и полезной нагрузки. Возможность повторного использования также снизила бы стоимость последовательных миссий. [ 4] Выявленные критические технологии включали тепловую защиту , контроль окружающей среды , системы жизнеобеспечения , аэродинамику и электроэнергию. [5]

В середине 1980-х годов, в дополнение к пилотируемому космическому аппарату Columbus (независимая европейская космическая станция ) и тяжелой ракете-носителю Ariane 5 , [6] CNES отстаивал разработку и производство космического челнока как европейской инициативы, схожей с программами многоразовых космических аппаратов советского « Бурана» и американского «Спейс шаттла» . [3]

Выбор

Жак Шабан-Дельмас и Доминик Боди перед полномасштабным макетом в Тулузе , октябрь 1987 года.

18 октября 1985 года CNES назначил французскую аэрокосмическую компанию Aérospatiale основным подрядчиком для Hermes, название, которое было дано космическому кораблю. Французский производитель самолетов Dassault-Breguet был назначен ответственным за аэродинамические и аэротермические аспекты конструкции. [3] Arianespace отвечала за ракету-носитель Ariane 5 и была сильным кандидатом на управление эксплуатацией инфраструктуры для Hermes . [3]

25 октября 1985 года предложение о Hermes было представлено странам-партнерам ESA. [3] Крайний срок в марте 1987 года был установлен для «европеизации» программы, в рамках которой были распределены части работ для Hermes. [7] Доля работ была приписана 15% Западной Германии , 13% Италии , 7% Бельгии , 5% Нидерландам , по 4% Соединенному Королевству , Испании и Швеции и 2% или менее Швейцарии , Австрии , Дании и Ирландии . Обсуждалось потенциальное участие Норвегии и Канады . [3] Франция имела 50-процентную долю работ, хотя CNES был открыт для дальнейшего перераспределения работ в зависимости от того, увеличат ли отдельные партнеры свою долю в программе. Поначалу был оптимизм в отношении того, что обеспечение финансирования от членов ESA для продолжения работы не составит труда. [3]

В ноябре 1987 года ЕКА выдало свое одобрение. Как и предполагалось, к 1995 году Hermes позволит ЕКА обслуживать запланированный Columbus Man-Tended Free Flyer (MTFF) [8] (MTFF был реструктурирован и в конечном итоге изготовлен как модуль Columbus Международной космической станции ). [3] Разработка Hermes должна была проходить в два этапа: [3]

Фаза 1: Исследование и предварительная разработка.

Фаза 1 должна была закончиться в 1990 году. Планировалось, что она сможет поднять 6 астронавтов и 4550 кг (10 030 фунтов) груза, но после катастрофы Challenger была добавлена ​​возможность катапультирования, чтобы дать астронавтам хотя бы небольшой шанс на выживание в случае катастрофы. Соответственно, шесть мест были сокращены до трех обычных катапультируемых кресел , которые были выбраны вместо катапультируемой капсулы экипажа , которая могла бы предложить вариант спасения на высоте более 28 км (17 миль). Грузоподъемность была уменьшена до 3000 кг (6600 фунтов). Hermes не смог бы выводить объекты на орбиту , поскольку его грузовой отсек не мог открываться. От этого варианта отказались из-за проблем с весом.

Хотя изначально Hermes рассматривался как полностью многоразовый (до 30 повторных входов в атмосферу перед основным обслуживанием), ограниченная мощность ракеты-носителя Ariane 5 вынудила ее оставить ресурсный модуль на орбите. Новый ресурсный модуль будет присоединен к Hermes , и вся конструкция будет запущена снова.

Фаза 1 была завершена только в конце 1991 года, и к тому времени политический климат значительно изменился. Железный занавес был поднят, и Холодная война заканчивалась. В результате ЕКА начало годичный период «размышлений», чтобы определить, имеет ли смысл для Европы строить собственный космический челнок и космическую станцию ​​или можно найти новых партнеров, которые разделят расходы и разработку. Официально Фаза 1 была завершена в конце 1992 года.

Фаза 2: Окончательная разработка, производство и начальная эксплуатация.

Фаза 2 так и не началась, после того как ЕКА и Российское авиационно-космическое агентство (РКА) договорились о сотрудничестве в разработке будущих ракет-носителей и космической станции-заменителя для «Мира» . Экономические соображения не позволили РКА принять участие в будущей программе по запуску, но в этот момент потребности ЕКА в транспортировке экипажа были переориентированы на систему капсул (в отличие от планирующей системы Hermes ), предусмотренную совместными российско-европейскими проектами.

Когда Россия и ЕКА объединились с НАСА для строительства Международной космической станции , необходимость в европейской системе транспортировки экипажа отпала, поскольку российские и американские потребности уже были удовлетворены. Соответственно, ЕКА отказалось от проекта Hermes .

Дизайн

Hermes был задуман как многоразовая пусковая система для транспортировки астронавтов и грузов среднего размера на низкую околоземную орбиту (НОО) и обратно. [3] Hermes имеет сходство с другими многоразовыми ракетами-носителями, такими как Space Shuttle . Однако, в отличие от Space Shuttle, Hermes не мог перевозить тяжелые грузы, поскольку эту роль должен был выполнять беспилотный Ariane 5. [ 9] Hermes предполагалось перевозить максимум трех астронавтов [10] вместе с 3000 кг (6600 фунтов) полезной нагрузки под давлением. Стартовый вес должен был составить до 21 000 кг (46 000 фунтов), что является практическим верхним пределом расширенной ракеты-носителя Ariane 5.

Hermes должен был быть запущен как верхняя ступень Ariane 5. До перепроектирования в 1986 году Hermes был одним космическим самолетом, содержащим (спереди назад) отсек экипажа на шесть человек, шлюз, негерметичный грузовой отсек, аналогичный отсеку Buran и Shuttle, и служебный модуль. [11] После аварии Challenger в 1986 году он был существенно переработан. [12] Кабина экипажа уменьшилась, чтобы перевозить трех астронавтов, при этом грузовой отсек был герметичным и не мог перевозить или извлекать спутники. Теперь Hermes состоял из двух отдельных секций: самого корабля и конусообразного ресурсного модуля со стыковочным механизмом, прикрепленным к задней части корабля, который отсоединялся и сбрасывался перед входом в атмосферу . Только пилотируемый корабль мог вернуться в атмосферу Земли и использоваться повторно. Ресурсный модуль и пусковая установка должны были быть израсходованы. [9] При запуске Hermes, верхняя ступень Ariane 5 была бы заменена космическим самолетом и адаптером для стыковки транспортного средства с основной криогенной ступенью. Отсек оборудования пусковой установки также был бы удален, а космический самолет выполнял бы все функции наведения и управления. [4] Разработка Ariane 5 находилась под сильным влиянием требований Hermes , таких как дополнительные аэродинамические нагрузки вместе с повышенным коэффициентом надежности 0,9999, при сохранении минимального влияния на коммерческую конкурентоспособность пусковой установки на миссиях, не связанных с Hermes . [4]

По сравнению со Space Shuttle, Hermes был существенно меньше. [4] Он не разделял оживальную форму плана Shuttle, вместо этого выбрав сильно стреловидное треугольное крыло с устройствами законцовок крыла , похожее на предлагаемый космический корабль Boeing X-20 Dyna-Soar . Как и у Shuttle, герметичная кабина могла вместить более пяти человек, двое из которых должны были служить пилотами, в то время как негерметичный задний грузовой отсек был бы оснащен большими дверями, охватывающими всю длину отсека вдоль фюзеляжа. [13] Аппарат должен был приводиться в действие парой жидкостных ракетных двигателей тягой 2000 Н , идентичных тем, которые использовались на маломощной верхней ступени L4 Ariane 5. [4]

Аэродинамическое управление должно было обеспечиваться в общей сложности семью поверхностями управления полетом , рулями направления на концах крыла , элевоном задней кромки / воздушными тормозами и закрылком , установленным на корпусе ; эти поверхности должны были управляться с помощью квадруплексно-избыточных цифровых средств управления полетом и приводиться в действие с помощью триплексно-избыточной гидравлики. [4] Управление миссией должно было осуществляться с помощью трех компьютеров общего назначения, компьютера мониторинга и трех цифровых шин данных . Электропитание должно было обеспечиваться двигателем , который должен был использовать жидкий кислород - жидкий водород вместе с десятью топливными элементами, произведенными в США . [5] Системы контроля окружающей среды и жизнеобеспечения должны были обеспечивать наддув кабины, а также воздух, воду и тепло для поддержки экипажа в течение максимум 40 дней, хотя потенциально могли быть расширены для обеспечения 90-дневных миссий. Hermes мог работать автономно до одного месяца и мог бы оставаться пристыкованным к орбитальной космической станции в течение максимум 90 дней. [5]

Согласно CNES, Hermes подвергся бы более экстремальным условиям возвращения, чем Space Shuttle, из-за его меньших размеров, подвергающих транспортное средство более высокому аэротермическому давлению. [14] Базовая тепловая защита, [15] должна была выдерживать температуры 1400-1600 °C в течение как минимум 20 минут и изучалась Dassault и SEP, состояла бы из углеродных элементов с антиоксидантным покрытием , нанесенным на части носа и передних кромок крыльев, в то время как тепловые плитки должны были бы покрывать нижнюю часть крыла и фюзеляжа. [14] Эти плитки использовали бы тонкие, армированные керамические - углеродные сотовые композитные изоляционные слои, разделенные тонкими листами металлического сплава для отражения тепла; альтернативная концепция для плиток использовала бы более высокие металлические части вместо керамики. Верхние поверхности транспортного средства подвергались бы меньшему нагреву, чем нижние поверхности, и использовали бы гибкие, похожие на одеяло, низкоплотные, стекловолоконные - керамические слои. [14]

Форма Hermes была фактически заморожена к ноябрю 1985 года. [14] Она была уточнена путем испытаний в дозвуковой аэродинамической трубе в Onera, ограниченном требованиями дозвукового полета. Чтобы собрать ценные данные в условиях отсутствия опыта в Европе, Dassault предложил проверить аэродинамические свойства транспортного средства, завершив 1,4- тонный , масштабный аэротермический демонстратор, названный Maia , который должен был быть запущен с помощью Ariane 4 для исследований возвращения в атмосферу. [16]

Профили и инфраструктура миссии

Для Hermes были запланированы четыре типичные миссии :

После каждой миссии Hermes будет восстанавливаться на специализированном предприятии в Европе. [17] Примерно за 40 дней до даты запуска транспортное средство будет транспортироваться на специально модифицированном авиалайнере Airbus A300 на стартовую площадку в Куру , Французская Гвиана , где оно будет интегрировано с полезной нагрузкой и установлено на ракете Ariane 5 перед отправкой на стартовую площадку. Управление полетом должно было базироваться в Тулузе , Франция. [17] Во время типичной миссии связь и отслеживание будут осуществляться запланированной европейской сетью спутников-ретрансляторов данных с покрытием на 75% миссии Hermes на орбите 28,5° на высоте 400 км (250 миль).

После миссии Hermes приземлится на авиабазе Истр-Ле-Тюбе недалеко от Истра . [17] Другие потенциальные места посадки обсуждались, включая Гвианский космический центр , международный аэропорт Мартиники Эме Сезер на острове Фор-де-Франс и неуказанные взлетно-посадочные полосы на Бермудских островах . В случае прерывания запуска в течение первых 84 секунд Hermes сможет вернуться в Куру. Более позднее прерывание, вероятно, потребует посадки на воду в Атлантическом океане , после чего транспортное средство необходимо будет поднять на борт спасательного судна. Другие аварийные посадочные полосы должны были быть назначены в зависимости от специфики каждой миссии. [17]

Макеты и модели

Макет Hermes позади французского президента Миттерана . Фотография сделана в Тулузе в 1987 году.
Макет Hermes, представленный на выставке «Экспо-92» в Севилье .

Полномасштабный макет был построен в 1986 году [18] и был показан в 1987 году в Ле-Бурже в мае, затем в Мадриде в сентябре и в Тулузе в октябре-ноябре. В следующем году (1988) макет был показан в Страсбурге в апреле, Ганновере в мае и Бордо в декабре. С окончанием проекта в 1993 году этот макет был передан в ENSICA ( Национальная высшая школа инженеров авиационного строительства ) в 1996 году. В 2005 году он был доставлен в Ле-Бурже в ожидании возможного проекта реставрации. [18]

Модель в масштабе 1/7, построенная EADS, демонстрируется с 2002 года в аэропорту Бордо-Мериньяк . [18]

В СМИ

Смотрите также

Ссылки

Цитаты

  1. ^ Мартин Байер, Гермес: Учимся на наших ошибках , Космическая политика, том 11, номер 3, август 1995 г., стр. 171-180(10)
  2. ^ Хауэлл, Элизабет (9 февраля 2015 г.). «Европейский экспериментальный мини-космический челнок будет запущен в среду». Space.com .
  3. ^ abcdefghijk Moxon, Warwick и Sedbon 1985, стр. 24.
  4. ^ abcdefgh Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 25.
  5. ^ abc Moxon, Warwick и Sedbon 1985, стр. 25-26.
  6. ^ «Европа и Азия в космосе». Лаборатория Филлипса ВВС США. 15 октября 1991 г. – через Google Books.
  7. ^ «Неделя в Германии». Немецкий информационный центр. 15 октября 1986 г. – через Google Books.
  8. ^ "Space Station Systems: Supplement". Отделение научной и технической информации, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. 15 октября 1986 г. – через Google Books.
  9. ^ ab Moxon, Warwick и Sedbon 1985, стр. 24-25.
  10. ^ Бланк, Ален; Мосние, Ален (1 сентября 1990 г.). «Авионика Гермеса». AIAA и NASA, 2-й Международный симпозиум по космическим информационным системам . Bibcode : 1990sis..symp.....B – через NASA ADS.
  11. ^ "Hermès l'avion пространственный французский 1985" .
  12. ^ "Hermès l'avion пространственный французский 1986-1987" .
  13. ↑ Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 25, 27.
  14. ^ abcd Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 26.
  15. ^ Bacos, MP; Parlier, M. (1 декабря 1988 г.). «Явления, с которыми сталкиваются теплозащитные материалы во время входа в атмосферу Hermes». Технический отчет NASA STI/Recon A. 1988–122: 29274. Bibcode : 1988STIA...8929274B – через NASA ADS.
  16. ^ Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 26-27.
  17. ^ abcd Моксон, Уорик и Седбон 1985, стр. 27.
  18. ^ abc "Hermès l'avion space français 1991-1993" . www.capcomespace.net .
  19. ^ «Тайна космического челнока в той серии «Симпсонов», где Гомер отправился в космос». Jalopnik . 27 июля 2017 г.

Библиография

Внешние ссылки