Опережая время: как американцы 28 лет назад создали прототип ракеты с вертикальной посадкой01.04.2021 18:47

18 августа 1993 года состоялся первый полет ракеты DC-X, который продлился всего 59 секунд. За это время корабль поднялся на высоту 46 метров, на некоторое время завис в воздухе, переместился по горизонтали на 110 метров и совершил мягкую посадку. По утверждению создателей, впервые в мире прототип ракеты приземлился вертикально.

Предыстория 

Американский аэрокосмический инженер Максвелл Хантер вынашивал идею по созданию многоразовых космический кораблей с вертикальным взлетом и посадкой около 30 лет. Работая в Lockheed Missiles and Space Company (LMSC) еще в 1984 году он предложил проект X-Rocket — многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя. Концепция была рассмотрена отделом астронавтики и космических миссий корпорации, но до реализации дело не дошло.

После Хантер ушел на пенсию, но свою идею не бросил, переименовал и начал дорабатывать. В 1989 году ему, отставному генералу Грэмму и писателю Пурнеллю удалось организовать встречу с вице-президентом США Дэном Куэйлом. Именно тогда Хантер описал необходимость создания относительно недорогого и простого корабля, который можно многократно использовать.

На тот момент Организация стратегических оборонных инициатив (SDIO) изучала различные концепции вооружения, в том числе и космического базирования. Для запуска и обслуживания военных спутников как раз бы пригодился подобный ракета-носитель. Поэтому вице-президент идею одобрил, а финансирование проекта взяла на себя SDIO.

Реализацию проекта доверили Хантеру и McDonnell Douglas Corporation — подрядчику министерства обороны США. Будущую ракету назвали DC (Delta Clipper)-X. Буква «X» означала экспериментальный образец.

SDIO обозначила требования, которым должен был удовлетворять корабль: грузоподъемность до 3000 фунтов (1361 кг) полезного груза на высоту порядка 457, возврат на взлетную площадку и подготовка новой миссии в течение 3–7 дней.  

Характеристики и летные испытания

Учитывая новизну концепции, Хантер с командой решили начать с прототипа в масштабе ⅓ от будущей полнофункциональной модели. DC-X не предназначался для выхода в космос, а лишь для проверки всех систем и самой идеи вертикальной посадки. 

Разработчикам предстояла реализация вертикального взлета, как у классических ракет, после корабль должен входить в атмосферу носом, стабилизироваться и вертикально приземлиться на посадочные опоры. 

Еще одно приоритетное направление разработки — минимальный персонал для обслуживания. Для DC-X требовалось три человека: два для управления полетом и один для наземной поддержки.

Дизайн ракеты на тот момент был футуристичным — удлиненный конус высотой 12 м с диаметром основания 4,1 м на четырех опорах. Весил пустой аппарат 9100 кг, а с полной топливной загрузкой 18900 кг. Силовую установку представляли четыре двигателя RL10A-5 на жидком водороде и кислороде.

Строительство DC-X началось в 1991 году. В основном ракета собиралась из производимых на тот момент комплектующих. К примеру, использовали систему навигации с кольцевыми лазерными гироскопами от самолета F-15 и т. д. Корпус был изготовлен американской компанией Scaled Composites.

Первый полет состоялся 18 августа 1993 года на полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико. После, 11 и 30 сентября провели еще два запуска — ракета достигла 370 метров и успешно приземлилась. Как раз в это время программу стратегических оборонных инициатив начали сворачивать и прекратили финансировать этот проект.

Но флаг подхватили НАСА и Агентство перспективных исследовательских проектов (ARPA). Работы продолжились и уже 20 июня 1994 года состоялся еще один успешный запуск. Следующий полет не был таким успешным — 27 июня произошел небольшой взрыв, но DC-X смогла приземлиться в автоматическом режиме. 

После устранения неполадки, в 1995 году произвели еще три запуска. 7 июля состоялся последний — при жесткой посадке треснул корпус ракеты. На тот момент финансирование было урезано, но НАСА решилось на реализацию модернизированного проекта — DC-XA.

Были использованы более легкие материалы для топливных баков и более современная система управления Aerojet. Все это позволило снизить «сухую» массу ракет на 620 кг.

18 мая 1996 года состоялся первый полет модернизированной версии. Произошло небольшое возгорание, которое не повлекло за собой серьезных последствий. 7 июня этого же года DC-XA опять поднялась в небо на 590 м и мягко приземлилась. Уже через 26 часов состоялся еще один полет — инженеры показали лучшее время для межполетных подготовок. В этот раз ракета достигла своей максимальной высоты полета — 3140 м.

31 июля 1996 года DC-AX совершила свой последний полет. При приземлении одна из опорных стоек не выдвинулась — ракета упала на бок и произошел взрыв. Корабль посчитали неремонтопригодным.

Создание новой DC-X оценили в 50 млн. долларов, что было относительно недорого, но в НАСА посчитали это нецелесообразным. К тому же параллельно в агентстве развивался свой собственный проект Lockheed Martin X-33 / VentureStar — многоразовый космический самолет, который должен был заменить Space Shuttle. Но и его НАСА не реализовало, сославшись на слишком большие затраты.

После завершения проекта DC-X, некоторые специалисты рассматривали его готовым решением для посадки и возврата на корабль при миссиях на Луну и Марс — необходимо было бы только обратить вспять последовательность действий. Многие инженеры работавшие над DC-X были наняты компанией Blue Origin и участвовали в разработке корабля New Shepard.    

Как показала практика, концепция вертикальной посадки — вещь осуществимая: тот же New Shepard и Grasshopper от SpaceX. И даже если сейчас экономическая целесообразность вызывает вопросы, возможно в будущем такой подход сделает запуски в космос гораздо дешевле. Поживем — увидим.