Khái niệm về một hệ thống hàng không vũ trụ với một phi cơ quay quanh quỹ đạo có một số phẩm chất tích cực và do đó thu hút sự chú ý. Trong vài thập kỷ, nhiều dự án khác nhau về các hệ thống như vậy đã được phát triển, nhưng triển vọng thực sự của chúng vẫn còn là một câu hỏi. Cho đến nay, chỉ có một số dự án như vậy đã được đưa vào hoạt động và tương lai của toàn bộ hướng đi vẫn còn là một câu hỏi.
Những thành công trong quá khứ
Khái niệm về máy bay vũ trụ quay quanh quỹ đạo cung cấp việc tạo ra một máy bay có khả năng lên quỹ đạo một cách độc lập hoặc sử dụng phương tiện phóng, sau đó quay trở lại Trái đất thông qua chuyến bay khí động học với hạ cánh nằm ngang. Phương thức bay này mang lại những lợi thế nhất định và do đó được ngành công nghiệp tên lửa và vũ trụ quan tâm.
Các cường quốc hàng đầu đã bắt đầu làm việc tích cực về chủ đề này từ những năm 50 của thế kỷ trước. Sau đó, một loạt các hệ thống hàng không vũ trụ (AKS) đã được phát triển bằng cách sử dụng các máy bay vũ trụ khác nhau. Một số trong những dự án này thậm chí còn đi xa hơn như các thí nghiệm quy mô đầy đủ bằng cách sử dụng các kỹ thuật thực nghiệm.
Đồng thời, hướng đi vẫn chưa mấy thành công và phát triển. Số lượng mẫu thử nghiệm ít hơn nhiều so với tổng số dự án được đề xuất và chỉ có một tổ hợp đạt được hoạt động thực tế.
Máy bay quay quanh quỹ đạo thành công nhất là Tàu con thoi của Mỹ. Năm 1981-2011. Những thiết bị như vậy đã thực hiện 135 chuyến bay (2 vụ tai nạn), trong đó hàng trăm tấn hàng hóa và hàng chục phi hành gia đã được đưa lên quỹ đạo và trở về Trái đất. Tuy nhiên, chương trình này đã không giải quyết được vấn đề giảm chi phí rút và khôi phục tải trọng, và còn tỏ ra quá phức tạp. Ngoài ra, vào đầu những năm thứ mười, các tàu vũ trụ đã cạn kiệt nguồn tài nguyên của chúng, và việc chế tạo những chiếc mới trở nên không khả quan.
Ở nước ta, công việc trên tàu vũ trụ mới dừng ở giai đoạn thử nghiệm. Vì vậy, vào những năm 70 và 80, một chương trình mở rộng về thử nghiệm băng ghế dự bị và bay của các thiết bị dòng BOR đã được thực hiện, bao gồm cả. với quyền truy cập vào quỹ đạo. Năm 1988, tàu vũ trụ "Buran" đã thực hiện chuyến bay vũ trụ duy nhất của mình. Các dự án trong nước khác không tiến triển ngoài giai đoạn đầu.
Sự phát triển đầy hứa hẹn
Vào đầu những năm 2000, Công ty Spaceship và Virgin Galactic đã thử nghiệm một phi cơ vũ trụ thực nghiệm SpaceShipOne. Sau đó, trên cơ sở sản phẩm này, một tàu vũ trụ mới SpaceShipTwo đã được phát triển, có khả năng nâng tải trọng nhỏ đến ranh giới bên dưới của không gian vũ trụ. Do những hạn chế như vậy, máy bay vũ trụ chỉ được coi là phương tiện di chuyển cho khách du lịch vũ trụ hoặc làm nền tảng cho một số nghiên cứu.
Trong năm 2018-19. đã có kinh nghiệm SpaceShipTwo trong hai chuyến bay lên đến độ cao hơn 80 km. Các chuyến bay mới được lên kế hoạch sau khi hoàn thành việc hiện đại hóa và chuẩn bị đưa con tàu hiện có vào hoạt động thương mại. Cũng đang được xây dựng là hai phi cơ vũ trụ mới "xuất hiện nối tiếp". Không rõ SpaceShipTwo sẽ được đưa vào sử dụng thương mại trong bao lâu vẫn chưa rõ ràng. Dự án đã nhiều lần đối mặt với vấn đề phải hoãn lại, và xu hướng này có thể sẽ tiếp tục trong tương lai.
Thành công và hứa hẹn hơn là dự án Dream Chaser từ Sierra Nevada Corp. Ông đề xuất chế tạo AKS với phương tiện phóng và phi cơ có khả năng bay lên quỹ đạo trái đất thấp. Dream Chaser đang được phát triển chủ yếu để làm việc với Trạm vũ trụ quốc tế; anh ta sẽ phải đưa người và hàng hóa lên quỹ đạo và quay trở lại Trái đất. Trọng tải ước tính đạt 5 tấn, thời gian bay không quá vài giờ.
Cho đến nay, các cuộc thử nghiệm trên mặt đất và bay đã được thực hiện bằng hai máy bay vũ trụ thử nghiệm. Chuyến bay đầu tiên được lên kế hoạch vào năm 2022 sử dụng phương tiện phóng Vulcan Centaur tiêu chuẩn. Sau đó, một cuộc phóng thử nghiệm lên ISS sẽ diễn ra. Vào cuối thập kỷ này, nó có kế hoạch bắt đầu hoạt động chính thức của AKS này với các chuyến bay thường xuyên với một hoặc một tải khác trên máy bay. Thực tế như thế nào các kế hoạch như vậy là không rõ ràng. Theo NASA, Sierra Nevada đang phải đối mặt với nhiều thách thức khác nhau, ít nhất là gây khó khăn cho việc chuẩn bị cho các chuyến bay.
Kiểm tra quỹ đạo
Kể từ đầu những năm 2000, một chiếc máy bay vũ trụ đầy hứa hẹn đã được Không quân Hoa Kỳ, DARPA, NASA và Boeing phát triển. Các chuyến bay thử nghiệm một sản phẩm có tên X-37A bắt đầu vào năm 2006. Sau đó, một thiết bị X-37B cải tiến đã được tạo ra, phù hợp để phóng lên quỹ đạo. Dự án được tạo ra theo lệnh của Không quân và có lẽ chỉ nhằm mục đích quân sự. Đồng thời, dữ liệu chính xác của loại này vẫn chưa được tiết lộ.
Chuyến bay quỹ đạo đầu tiên của chiếc X-37B đầy kinh nghiệm bắt đầu vào tháng 4 năm 2010 và kéo dài 224 ngày - cho đến tháng 12. Sau đó, bốn chuyến bay khác đã diễn ra, và chuyến cuối cùng kéo dài hơn 779 ngày. Kể từ tháng 5 năm ngoái, một trong hai nguyên mẫu đã ở trên quỹ đạo; ngày trở lại và lên máy bay là không xác định. Có lẽ lần này họ sẽ lại lập kỷ lục về thời gian bay.
Theo nhiều đánh giá và ước tính khác nhau, X-37B đã được Không quân Mỹ sử dụng cho các nhiệm vụ trong thế giới thực. Thiết bị thực hiện các thao tác khác nhau và thay đổi quỹ đạo của nó. Nó đã được báo cáo để đổ tải trọng. Do đó, quá trình phát triển khả năng kỹ thuật bay có thể đi kèm với công việc thực tế có lợi cho quân đội.
Vào tháng 9 năm 2020, các chuyên gia Trung Quốc đã phóng phương tiện phóng Changzheng-2F với một tàu vũ trụ có thể tái sử dụng đầy hứa hẹn. Chiếc thứ hai đã đi vào quỹ đạo trái đất thấp và có lẽ là bắt đầu thực hiện các nhiệm vụ được giao. Không có chi tiết nào về dự án AKC của Trung Quốc được tiết lộ. Ngay cả loại của thiết bị kết quả vẫn chưa được biết.
Theo các nguồn tin nước ngoài, con tàu có thể tái sử dụng đầu tiên của Trung Quốc có kiến trúc và ngoại hình tương tự như X-37B của Mỹ và nên có khả năng tương tự. Sản phẩm này, được cho là được chế tạo dưới dạng một chiếc máy bay với cánh tam giác, nhịp nhỏ và có khối lượng không quá 8 tấn. Chưa rõ phạm vi nhiệm vụ cần giải quyết và phạm vi ứng dụng. Trung Quốc vẫn chưa tiết lộ thông tin chi tiết về dự án của mình.
Vấn đề về hướng
Bất chấp mọi nỗ lực, sự chỉ đạo của AKS với một máy bay quỹ đạo cho đến nay vẫn chỉ đạt được thành công hạn chế. Trong tương lai gần, tình hình có thể thay đổi - nhưng thời gian và kết quả của các quá trình hiện tại vẫn còn là một câu hỏi. Một số yếu tố đặc trưng và những khó khăn mà ngành công nghiệp tên lửa và vũ trụ phải đối mặt đã dẫn đến tình trạng này.
Vấn đề chính của máy bay vũ trụ là sự phức tạp trong quá trình tạo ra chúng. Các nhà thiết kế cần kết hợp các tính năng cụ thể của công nghệ quỹ đạo và đường bay khí động học, có tính đến tải trọng đặc trưng trên kết cấu. Điều này thường đòi hỏi sự phát triển của các công nghệ và thành phần mới. Chi phí của công việc tăng lên tương ứng.
Các dự án đề xuất về máy bay không gian vẫn chưa thể cạnh tranh với các hệ thống tên lửa và vũ trụ của các lớp khác. Các tàu và phương tiện phóng hiện có có khả năng chuyển tải các trọng tải khác nhau đến các quỹ đạo khác nhau - khách hàng có thể lựa chọn hệ thống tối ưu. Các loại máy bay được đề xuất chưa thể cung cấp khả năng sử dụng linh hoạt như vậy. Để làm được điều này, cần phải hoàn thành việc phát triển các dự án hiện tại và tạo ra các mẫu mới với các đặc điểm khác nhau.
Cuối cùng, triển vọng của hướng đi bị ảnh hưởng tiêu cực bởi sự liên kết chung của ngành tên lửa và vũ trụ. Những thành công tốt nhất được thể hiện qua các dự án của Mỹ và Trung Quốc được tạo ra theo lệnh của các lực lượng vũ trang và với sự hỗ trợ trực tiếp của họ. Các nhà phát triển thương mại với các dự án chủ động và ngay cả các tổ chức lớn như NASA vẫn chưa thể độc lập cung cấp việc tạo ra các hệ thống chất lượng cao và nhanh chóng với các khả năng mong muốn.
Do những hạn chế khách quan và những khó khăn khác nhau, sự phát triển của các hệ thống hàng không vũ trụ với các tàu vũ trụ cho đến nay có thể chỉ đạt được những thành tựu hạn chế. Hầu hết các dự án kiểu này đã đi vào lịch sử mà không có kết quả thực sự, và phần lớn các phát triển hiện tại vẫn chưa xuất hiện từ giai đoạn thử nghiệm. Tuy nhiên, sự quan tâm đến chủ đề này vẫn còn và kích thích sự tiếp tục của công việc. Có thể giả định rằng trong tương lai tình hình sẽ dần thay đổi và các mẫu máy bay quỹ đạo mới sẽ được đưa vào phục vụ. Tuy nhiên, các chất tương tự của Tàu con thoi cũ có cùng kích thước và trọng tải, rất có thể, sẽ không xuất hiện trong những năm tới.
