Многоблочное космическое транспортно-спасательное устройство ( MULTI-Unit Space Transport And Recovery Device , MUSTARD) , обычно пишется как Mustard , было концепцией многоразовой пусковой системы, которая исследовалась Британской авиастроительной корпорацией (BAC) в середине 1960-х годов.
Mustard должен был работать как многоступенчатая ракета , отдельные ступени которой состояли из почти идентичных модулей космоплана . Эти самолеты, или ступени, были гиперзвуковыми летательными аппаратами, способными летать со скоростью, превышающей скорость звука в пять раз. [3] После вертикального запуска каждая ступень должна была постепенно разделяться во время подъема, после чего они по отдельности летел обратно к подходящей посадочной полосе. Окончательный космоплан должен был быть способен достигать такой высоты, чтобы он мог достичь суборбитальной траектории, прежде чем также выполнить управляемое возвращение. После обычной посадки все ступени должны были использоваться повторно несколько раз. Было спроектировано, что Mustard был пригоден для запуска полезных грузов весом до 2300 кг (5000 фунтов) на орбиту .
Концепция возникла из исследований, проведенных британским производственным конгломератом English Electric , который черпал вдохновение из американского предложения Douglas Astro , которое было предложено в 1962 году. [4] На протяжении 1960-х годов проект Mustard был доработан и подготовлен к запуску программы. Однако финансирование инициативы не было получено от британского правительства, и концепция в конечном итоге зачахла после завершения последнего крупного проектного исследования в начале 1967 года. По данным компании-преемника BAC BAE Systems , прогнозируемая стоимость завершения разработки Mustard была оценена как в 20-30 раз дешевле, чем обычная одноразовая пусковая система, используемая для американской программы Apollo . [3] Знания и опыт Mustard были применены в различных других направлениях, наиболее заметной из которых была программа космического самолета HOTOL в 1980-х годах.
В 1940-х и 1950-х годах Соединенное Королевство предприняло множество независимых космических проектов, таких как программа баллистических ракет Black Knight и неудачная программа запуска спутников Black Arrow . [5] Хотя амбиции этих программ были сдержаны как стоимостью, так и политическим желанием сотрудничать с другими странами Содружества и Запада , такими как программа запуска Europa , Великобритания сохранила значительный интерес к поиску различных космических технологий. [6] Область многоразовых космических аппаратов не была исключением из этого интереса, британский производственный конгломерат English Electric провел предварительную работу по этой теме на своем предприятии в Уортоне , Ланкашир , в рамках спонсируемой правительством серии более широких исследований высокоскоростных транспортных средств и суборбитальных космических самолетов . В 1960 году аэрокосмическая деятельность English Electric объединилась с деятельностью нескольких других фирм в результате образования British Aircraft Corporation (BAC). Новая организация продолжила спонсируемые ею исследования этих концепций. [1]
По словам автора Найджела Хенбеста, одна из исследовательских групп BAC, возглавляемая инженером Томом Смитом , начальником аэрокосмического отдела BAC, [7] , которая изначально исследовала проблемы сверхзвуковых и гиперзвуковых полетов, заинтересовалась применением такого транспортного средства для космической деятельности. [1] Группа сравнила свои оценки производительности крылатой многоразовой ракеты-носителя с обычными многоступенчатыми ракетами , определив, что этот подход не был экономически эффективным, в основном из-за того, что для питания каждой ступени требовались разные ракеты. Вместо этого, упростив пусковую установку для использования почти идентичных крылатых транспортных средств, можно было бы добиться значительной экономии средств как с точки зрения ее разработки, так и производства. [1] Сопутствующие расходы были бы еще больше сокращены за счет того, что все элементы были бы многоразовыми и не нуждались в послеполетном восстановлении, требуя только дозаправки. Кроме того, масштаб транспортных средств можно было бы увеличивать или уменьшать для производства транспортных средств-носителей, которые соответствовали бы практически любым требованиям по весу и тяге. [1]
Было заявлено [ кем? ] , что с самого начала исследования BAC, связанные с космосом, находились под влиянием иностранных космических программ, наиболее значимыми из которых были программы США; как сообщается, компания занималась подробными исследованиями различных трансатлантических проектов и предложений. Один из конкретных предложенных аппаратов, Douglas Astro , как говорят [ кем? ], произвел впечатление на британских исследователей; примерно в начале 1964 года Astro был принят в качестве концептуальной отправной точки для собственной кластерной конструкции BAC, которую компания стала называть Multi-Unit Space Transport And Recovery Device или MUSTARD ; однако в просторечии это прозвище обычно писалось просто как Mustard . В наиболее интенсивно изучаемом проекте Mustard должен был весить примерно 420 тонн до запуска и быть способным доставлять полезную нагрузку в три тонны на геостационарную околоземную орбиту (GEO). [1]
В 1964 году проект Mustard достиг точки, когда он был фактически завершен. [1] Однако Смит признает, что для продолжения проекта до стадии производства потребовалось бы несколько миллиардов фунтов инвестиций, финансирование которых не было заложено в бюджет и не планировалось никакой организацией. В своей статье для научного периодического издания New Scientist автор Найджел Хенбест прокомментировал, что маловероятно, что Британия сможет продолжить разработку Mustard в одиночку, но также предположил, что платформа может иметь потенциальную ценность, если будет организована как многонациональное европейское предприятие, аналогичное обычным ракетам-носителям Europa и Ariane . [1]
В начале 1967 года было составлено последнее крупное проектное исследование по теме, после чего проект был продолжен на более низком уровне, пока работа над Mustard не была окончательно прекращена в 1970 году британским правительством, которое решило вместо этого участвовать в новом американском проекте после Apollo . Соответственно, ряд ключевых сотрудников проекта Mustard провели первые два года 1970-х годов за границей в North American Rockwell , где они внесли свой вклад в первоначальное исследование, которое в конечном итоге привело к созданию американского космического челнока . Примерно в это же время, как говорят, перспектива сотрудничества померкла, и в отсутствие значительного интереса со стороны британского правительства проект Mustard был фактически прекращен.
В начале 1977 года BAC сама позже была объединена с конкурирующей Hawker Siddeley, чтобы сформировать British Aerospace (B.Ae), и когда в 1984 году возник проект многоразового космического самолета HOTOL , команда проекта была переведена в Уортон, где они воспользовались опытом, накопленным в ходе более раннего проекта Mustard. [8] [1] Описывая отмену Mustard, Хенбест писал, что отсутствие «политического мужества» было в значительной степени ответственно за то, что предприятие не стало реальностью; кроме того, если бы дальнейшие исследования финансировались Министерством авиации , то Великобритания могла бы играть более важную роль в других космических программах, таких как американский космический челнок . [1]
Mustard была модульной многоразовой космической системой запуска, включающей несколько копий одного проекта транспортного средства, каждый из которых был сконфигурирован для другой роли в качестве ступени ускорителя или орбитального космического самолета. Основная конструкция транспортного средства напоминала базовую компоновку Douglas Astro , оба были многоразовыми транспортными средствами с дельта-крыльями , как и более поздний американский космический челнок. Кроме того, все три функционировали как вертикально запускаемые ракеты и использовали встроенные крылья, чтобы они могли приземляться горизонтально, подобно самолету. [8] [9] [10]
Проект развивался в общей сложности через пятнадцать предложенных вариантов или схем, каждый из которых обычно включал в себя высококилевый несущий корпус с треугольными крыльями в плавной смешанной компоновке крыла с двумя хвостовыми плавниками , поднимающимися от концов крыла и наклоненными наружу. Некоторые ранние варианты имели составное треугольное крыло , дополненное внутренними хвостовыми плавниками. Мощность обеспечивалась расположением от одного до четырех ракетных двигателей, расположенных на задней части фюзеляжа. [1] Из-за относительно низкой ожидаемой скорости входа в атмосферу считалось, что можно обойтись без сложной термостойкой плитки в пользу более простой и дешевой обшивки из никелевого сплава по всей нижней части транспортного средства. Mustard должен был управляться от трех до шести астронавтов . [1]
С точки зрения эксплуатации существовало две основные конфигурации транспортного средства: орбитальный аппарат и ступени ускорителя соответственно. Орбитальный аппарат, который нес желаемую полезную нагрузку, имел воздуховоды для получения топлива от ускорителей, в то время как блоки ускорителей включали системы для передачи топлива через орбитальный аппарат или между ними. [1] Таким образом, орбитальный аппарат мог оставаться полностью заправленным для своего длительного орбитального полета с инъекцией, в то время как все транспортные средства могли по-прежнему использовать стандартизированную конструкцию топливного бака. По словам Смита, орбитальный аппарат мог бы выполнять от 30 до 50 запусков до необходимости замены, в то время как двигатели ускорителя, которые не подвергались бы такому количеству тепла и напряжения, оставались бы пригодными для использования до 200 раз. [1]
Были исследованы различные кластерные и штабелирующие схемы. В то время как Astro запускался как двухступенчатая ракета-носитель, для которой ускоритель был бы намного больше орбитального аппарата, Mustard состоял из трех-пяти модулей почти одинакового размера. Ранние исследования были сосредоточены на транспортном средстве с неглубокой 120° «V-образной» нижней стороной как корпуса, так и крыльев, чтобы три могли быть сгруппированы в треугольник. Некоторые включали четвертый, орбитальный транспортный аппарат, установленный поверх трех ускорителей. Наиболее эффективным режимом было опорожнять один ускоритель за раз, сохраняя другие заполненными как можно дольше, так что ускоритель первой ступени мог быть сброшен как можно скорее. Три ускорителя опорожнялись бы по очереди. Но это приводило к асимметричной загрузке массы, что BAC считало существенной проблемой, поэтому в более поздних проектах использовалась система бокового штабелирования, в которой более плоские модули были сложены больше как листы бумаги. [8]
На высоте от 150 000 до 200 000 футов (от 46 000 до 61 000 м), примерно в 30 морских милях, последний из ускорителей отделится; как только они пройдут, эти ускорители будут скользить вниз и приземляться на взлетно-посадочной полосе, похожей на взлетно-посадочную полосу обычного самолета, что позволит их повторно использовать. [1] Космический корабль выведет свою полезную нагрузку на орбиту на высоте около 1000 морских миль, что будет достигнуто примерно через 10 минут после запуска, а затем вернется на Землю с помощью управляемого планирующего спуска, прежде чем совершить посадку аналогично ускорителям. Первоначально предполагалось, что все три аппарата будут пилотируемыми, однако, комментируя в середине 1980-х годов, Смит заметил, что благодаря технологическому прогрессу ускорители можно будет полностью автоматизировать с использованием существующих технологий. [1]