Ý tưởng về một phi cơ tên lửa có khả năng bay lên quỹ đạo và quay trở lại Trái đất giống như một chiếc máy bay đã xuất hiện cách đây vài thập kỷ. Theo thời gian, sự phát triển của nó dẫn đến cái gọi là. máy bay quỹ đạo, kể cả những máy bay đã được ứng dụng trong thực tế. Tuy nhiên, đến một thời điểm nhất định, công việc trong lĩnh vực này không thể cho kết quả như mong muốn. Các quốc gia hàng đầu trên thế giới đã phát triển một số dự án chế tạo máy bay vũ trụ, nhưng chúng không tiến triển xa hơn ngoài việc thử nghiệm thiết bị thí nghiệm.
Cần lưu ý rằng tất cả những phát triển ban đầu của Liên Xô và Hoa Kỳ trong lĩnh vực máy bay vũ trụ, mặc dù chúng không dẫn đến sự xuất hiện và hoạt động của công nghệ mới về cơ bản, vẫn không phải là vô ích. Với sự giúp đỡ của họ, các chuyên gia từ một số lượng lớn các tổ chức khoa học và thiết kế đã có thể thu được kinh nghiệm cần thiết, thực hiện một số nghiên cứu và thử nghiệm, đồng thời xác định các cách phát triển công nghệ vũ trụ tiếp theo. Trên cơ sở công nghệ và sự phát triển mới, các mẫu máy bay vũ trụ thực với các đặc điểm mong muốn đã sớm được tạo ra.
X-20 DynaSoar
Dự án máy bay vũ trụ chính thức đầu tiên có cơ hội bay thử là X-20 DynaSoar của Mỹ. Chương trình này bắt đầu vào mùa thu năm 1957 - chỉ vài ngày sau khi phóng vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên, được chế tạo tại Liên Xô. Giới lãnh đạo quân sự và chính trị cũng như những người đứng đầu ngành hàng không vũ trụ Hoa Kỳ đã đưa ra kết luận rằng cần phải tạo ra các hệ thống vũ trụ của riêng họ, bao gồm cả những hệ thống thích hợp cho quân sự.
Phi cơ X-20 DynoSoar đang tiến vào bầu khí quyển. Bản vẽ của NASA
Vào giữa tháng 12, một hội nghị đã được tổ chức tại NACA về các cách thức phát triển tên lửa và công nghệ vũ trụ. Nó thảo luận về ba loại tàu vũ trụ chính để vận chuyển người hoặc hàng hóa: một viên nang phóng lên quỹ đạo bằng phương tiện phóng và quay trở lại theo quỹ đạo đạn đạo; một tàu quỹ đạo thuộc loại Lifting Body, có thể thực hiện một số thao tác; cũng như một phi cơ quỹ đạo chính thức. Dựa trên kết quả của các cuộc thảo luận, nó đã được quyết định phát triển các khái niệm về một tàu vũ trụ và con nhộng "đạn đạo".
Vào cuối năm đó, Bộ Tư lệnh Nghiên cứu và Phát triển Không quân Mỹ đã đưa ra một chương trình mới với mã hiệu DynaSoar (viết tắt của Dynamic Soaring - "quy hoạch động"), trong đó dự kiến phát triển phi cơ vũ trụ. Việc hình thành các yêu cầu cho tàu vũ trụ tương lai bắt đầu, cũng như việc thu thập các đơn đăng ký tham gia vào chương trình. BBC đã nhận được tổng cộng hơn một trăm đề xuất, nhưng chỉ có 10 công ty tham gia vào chương trình, một số đã quyết định hợp tác cùng nhau.
Vào đầu mùa xuân năm 1958, Không quân đã làm quen với hàng chục dự án sơ bộ của hệ thống DynaSoar. Các công ty phát triển đã có những cách tiếp cận khác nhau và thực hiện các khái niệm khác nhau. Đồng thời, một phần đáng kể của các dự án có sự tương đồng nhất định. Họ đã cung cấp cho việc chế tạo một máy bay tên lửa siêu thanh, được kết nối với một tên lửa đẩy trên tàu sân bay. Sự khác biệt nằm ở thiết kế của máy bay, thành phần của các hệ thống trên máy bay và kiến trúc của phương tiện phóng. Lực lượng Không quân coi các dự án từ các tập đoàn Boeing-Vought và Bell-Martin là những lựa chọn tốt nhất. Chính họ đã được phát triển.
Tách phương tiện phóng và phi cơ. Bản vẽ của NASA
Song song với việc tìm kiếm những người chiến thắng trong cuộc thi, quân đội đã đàm phán với NACA: tổ chức này được cho là cung cấp các sự kiện khoa học và thực tiễn. Thỏa thuận tương ứng xuất hiện vào cuối mùa thu năm 1958. Sau đó, Cơ quan R&D và các công ty trong ngành hàng không đã làm việc cùng nhau dưới sự lãnh đạo của Lực lượng Không quân. Vào thời điểm này, nó đã được quyết định thực hiện chương trình trong nhiều giai đoạn - từ nghiên cứu đến chế tạo và thử nghiệm phiên bản chiến đấu của phi cơ vũ trụ.
Trong suốt năm 1959, hai nhóm công ty đã thực hiện các hoạt động nghiên cứu và phát triển khác nhau. Trong thời gian này, khách hàng đã thay đổi các yêu cầu đối với tàu vũ trụ nhiều lần. Vào đầu tháng 11, Không quân đã chọn ra người chiến thắng trong cuộc thi. Phiên bản tốt nhất của dự án do Boeing và Vought đề xuất. Điều tò mò là vào thời điểm này, người sau này đã giảm mạnh sự tham gia của mình vào dự án - cô ấy chỉ chịu trách nhiệm cho một số đơn vị của bộ máy tương lai. Martin cũng tham gia vào dự án nhằm phát triển phương tiện phóng cần thiết.
Quá trình phát triển chiếc phi cơ nguyên mẫu tương lai bắt đầu vào cuối năm 1959. Giai đoạn công việc này được chỉ định là Giai đoạn Alpha. Việc tìm ra sự xuất hiện của phi cơ vũ trụ với ký hiệu X-20 đã dẫn đến những kết quả cụ thể. Vì vậy, thiết kế của sản phẩm đã liên tục thay đổi và ngày càng tiến xa hơn so với phiên bản cơ bản. Song song đó, việc xây dựng tiến độ xây dựng và chạy thử cũng được thực hiện. Từ một thời điểm nhất định, khách hàng và nhà phát triển đã lên kế hoạch thực hiện hai chục chuyến bay thử nghiệm - và điều này chỉ nằm trong khuôn khổ của giai đoạn đầu.
Mô hình của bộ máy X-20. Ảnh về Boeing
Đến giữa năm 1961, những người tham gia chương trình đã xác định được diện mạo cuối cùng của tổ hợp tên lửa và vũ trụ trong tương lai. Ngoài bản thân tàu vũ trụ siêu thanh, một phương tiện phóng Titan IIIC được sửa đổi đặc biệt cũng được đưa vào trong đó. Thay vì một giai đoạn có tải trọng, người ta đề xuất cài đặt sản phẩm DynaSoar trên đó. Tên lửa ba giai đoạn cũng có thể được trang bị một giai đoạn thứ tư đặc biệt. Đơn vị này được cho là vẫn còn trên phi thuyền, cung cấp giải pháp cho một số vấn đề.
Dự án X-20 liên quan đến việc chế tạo một phi cơ vũ trụ cỡ trung bình với vẻ ngoài đặc trưng. Cánh đồng bằng trũng được coi là tối ưu, trên đó có thân máy bay với hình nón mũi nhọn và một cặp ke bên. Khung máy bay được đề xuất làm bằng hợp kim thép chịu nhiệt và được bao phủ bởi các tấm gốm đặc biệt. Nguyên tắc làm mát vỏ cũng được sử dụng bằng các bộ tản nhiệt bên trong bằng chất lỏng. Bên trong thân máy bay có buồng lái một chỗ ngồi, động cơ tên lửa đẩy chất lỏng và các thiết bị cần thiết khác. Chiều dài của xe không quá 11 m, sải cánh dưới 6,5 m, trọng lượng bản thân là 5,16 tấn.
Theo các đề xuất thời đó, tên lửa dẫn đường có thể được đặt trong khoang chở hàng X-20 để tấn công các mục tiêu trên quỹ đạo hoặc trên Trái đất. Ngoài ra, việc sử dụng bom rơi tự do cũng không bị loại trừ. Như được biết, sự phát triển của các loại tên lửa đất đối không và vũ trụ chuyên dụng vẫn chưa vượt quá giai đoạn nghiên cứu sơ bộ.
Phi công thử nghiệm trong buồng lái của thiết bị mô phỏng mặt đất. Ảnh về Boeing
Vào tháng 9 năm 1961, Boeing đã giới thiệu cho khách hàng một mô hình kích thước đầy đủ của chiếc phi cơ vũ trụ. Sự chấp thuận của ông sẽ mở ra con đường cho dự án xây dựng một nguyên mẫu chính thức. Công tác chuẩn bị cho quá trình thử nghiệm cũng đang được tiến hành: NASA và Lực lượng Không quân bắt đầu tuyển dụng các phi công để tham gia vào các cuộc thử nghiệm trong tương lai. Sáu phi công được chọn vào một nhóm đặc biệt. Họ đã phải thực hiện ít nhất chín chuyến bay theo quỹ đạo.
Tuy nhiên, những kế hoạch này đã không được thực hiện. Vào tháng 10 năm 1961, liên quan đến sự xuất hiện của các chương trình không gian cạnh tranh, một kế hoạch đã được đề xuất nhằm giảm chi phí của dự án X-20 DynaSoar. Tài liệu này cung cấp việc giảm số lượng các chuyến bay thử nghiệm và đơn giản hóa các chương trình bay. Do đó, chi phí của các cuộc thử nghiệm đã được lên kế hoạch giảm xuống còn 920 triệu USD và hoàn thành vào năm 1967. Điều tò mò là một trong những chương trình không gian song song trong cùng thời kỳ đã phải hứng chịu những lời chỉ trích gay gắt đến mức nó đã bị đóng cửa một cách đơn giản.
Tuy nhiên, đối với bối cảnh này, không có lý do gì để vui mừng. Vào tháng 2 năm sau, chương trình DynaSoar đã được chuyển sang hạng mục nghiên cứu, nguyên nhân là do các vấn đề trong quá trình phát triển máy bay vũ trụ và tên lửa cho nó. Ngoài ra, còn gặp khó khăn trong việc xin kinh phí và tổ chức công việc. Vào tháng 10, một phiên bản mới của lịch trình chương trình đã xuất hiện, một lần nữa quy định việc cắt giảm chi tiêu.
Bố cục DynaSoar và những người tạo ra nó từ Boeing. Ảnh về Boeing
Năm 1963, dự án DynaSoar phải đối mặt với một đối thủ mới là tàu vũ trụ Gemini. Lầu Năm Góc đã so sánh hai diễn biến và cố gắng xác định xem diễn biến nào trong số đó được quan tâm nhiều hơn từ quan điểm quân sự. Tiếp theo là những tranh chấp trong bộ phận quân sự, trong đó có những tin đồn về việc ngừng hoạt động trên X-20. Tuy nhiên, vào mùa xuân, Boeing đã nhận được một hợp đồng mới để tiếp tục công việc phát triển. Song song đó, các cuộc thảo luận vẫn tiếp tục về việc tài trợ và thử nghiệm trong tương lai.
Vào ngày 20 tháng 12 năm 1963, Bộ trưởng Quốc phòng Robert McNamara ra lệnh chấm dứt chương trình DynaSoar để ủng hộ dự án ASSET, với sự chuyển hướng tài trợ tương ứng. Theo báo cáo, vào thời điểm đó, 410 triệu đô la đã được chi cho chương trình DynaSoar. Chuyến bay đầu tiên yêu cầu số tiền tương đương và thêm vài năm làm việc. Tuy nhiên, dự án đã không được bố trí thời gian và tiền bạc cần thiết.
Xoắn ốc
Trong khi khoa học Mỹ đang cố gắng tạo ra một chiếc máy bay vũ trụ, các chuyên gia Liên Xô đã tiếp tục phát triển các tàu con nhộng có nguồn gốc tên lửa đạn đạo và đã rất thành công trong vấn đề này. Tuy nhiên, chỉ vài năm sau, công việc chế tạo máy bay quỹ đạo đã bắt đầu ở nước ta. Dự án trong nước về hệ thống hàng không vũ trụ được đặt tên là "Spiral".
Mô hình của hệ thống hàng không vũ trụ xoắn ốc trong cấu hình cất cánh. Ảnh Epizodsspace.airbase.ru
Được biết, một trong những lý do xuất hiện chủ đề "Xoắn ốc" là do thông tin về kế hoạch chế tạo máy bay không gian của người Mỹ, cụ thể là dự án DynaSoar. Đồng thời, có thể lưu ý rằng sự phát triển hơn nữa của du hành vũ trụ có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả việc tạo ra các máy bay vũ trụ. Như vậy, “Spiral” tuy được tạo ra với mẫu mắt nước ngoài nhưng có thể coi là một dự án hoàn toàn riêng dựa trên ý tưởng ban đầu.
Ý tưởng hoàn thiện của hệ thống, kết hợp ý tưởng của một máy bay tên lửa và một tàu vũ trụ, được đề xuất vào năm 1964 bởi Viện Nghiên cứu Trung ương 30 của Lực lượng Không quân. Đề xuất này khiến các nhà lãnh đạo ngành hàng không quan tâm và đến năm 1965, một đơn đặt hàng tương ứng đã xuất hiện. Phù hợp với nó, A. I. Mikoyan đã phát triển một dự án cho một hệ thống hàng không vũ trụ đầy hứa hẹn với mã "Spiral". Công việc về chủ đề này bắt đầu vào năm 1966, do nhà thiết kế G. E. Lozino-Lozinsky.
Viện Nghiên cứu Trung ương 30 đã hoàn thành một phần quan trọng của công việc, giúp đơn giản hóa đáng kể nhiệm vụ của Phòng thiết kế Mikoyan. Các chuyên gia của Viện đã hình thành kiến trúc của khu phức hợp tương lai, cũng như xác định các đặc điểm và khả năng của nó. Nhờ đó, các nhà thiết kế máy bay chỉ phải thực hiện công việc phát triển. Cách tiếp cận này đã mang lại những lợi thế nhất định. Vì vậy, theo kế hoạch của những năm 60, chuyến bay đầu tiên của "Xoắn ốc" có thể diễn ra sớm nhất là vào đầu thập kỷ tới.
Hồ sơ chuyến bay xoắn ốc. Hình Epizodsspace.airbase.ru
Hệ thống Spiral dựa trên một máy bay tăng cường 50-50 đặc biệt có ngoại hình đặc trưng. Nó được cho là có một cánh xuôi và một bộ động cơ phản lực lực đẩy cao. Ở phần trên của máy, một nền tảng đã được cung cấp để lắp đặt một phi thuyền quỹ đạo có tầng trên. Theo khái niệm cơ bản, tên lửa đẩy được cho là bay lên độ cao 30 km và phát triển tốc độ khoảng M = 6. Tổng chiều dài của chiếc máy như vậy đạt 38 m với sải cánh là 16, 5 m. Trọng lượng cất cánh của toàn bộ hệ thống hàng không vũ trụ là 52 tấn.
Trọng tải của máy gia tốc "50-50" được gọi là. máy bay quỹ đạo với tên lửa đẩy. Máy bay vũ trụ được đề xuất chế tạo theo sơ đồ với thân máy bay hỗ trợ, trong đó phần dưới của máy là cánh máy bay. Bản thân thân máy bay có hình tam giác với tiết diện thay đổi. Hai bên thành xe có một cặp máy bay đổ ập xuống hai bên. Một khoang tàu đã được cung cấp trên thân máy bay. Tàu lượn được đề xuất làm bằng thép chịu nhiệt; lớp phủ nhận được một lớp phủ gốm đặc biệt. Theo tính toán, ở một số giai đoạn nhất định của chuyến bay, phần mũi của thân máy bay phải nóng lên đến 1600 ° C, cần có biện pháp bảo vệ thích hợp.
Máy bay quỹ đạo "50" được đề xuất trang bị động cơ duy trì và lái. Với khối lượng 8 tấn, nó có thể mang trọng tải ít nhất 500 kg. Khả năng tạo ra một máy bay đánh chặn quỹ đạo và trinh sát đã được xem xét. Ngoài ra, còn có dự án máy bay ném bom vũ trụ có thể chở 2 tấn hàng hóa. Do có máy bay tăng áp và khối tên lửa đẩy, máy bay Spirali có thể bay lên quỹ đạo với độ cao ít nhất 150 km.
Mặt phẳng quỹ đạo "50". Hình Buran.ru
Vào cuối thập kỷ này, Phòng thiết kế Mikoyan đã hoàn thành phần lớn công việc lý thuyết và chuẩn bị thiết bị cho các thử nghiệm thực tế đầu tiên. Vào tháng 7 năm 1969, thiết bị thử nghiệm BOR-1 ("Máy bay tên lửa quỹ đạo không người lái, thiết bị đầu tiên") với thiết kế đơn giản đã được ra mắt. Một tàu lượn textolite tỷ lệ 1: 3 với sự hỗ trợ của tên lửa R-12 đã được sửa đổi đã được đưa đến quỹ đạo phụ. Sản phẩm cháy hết trong khí quyển, nhưng cho phép thu thập một số dữ liệu. Vào tháng 12 cùng năm, bộ máy BOR-2 với thiết kế và cấu hình khác biệt đã được ra mắt. Trong chuyến bay, hệ thống điều khiển bị lỗi và mẫu thử nghiệm bị cháy.
Từ tháng 7 năm 1970 đến tháng 2 năm 1972, ba lần phóng thử nghiệm nguyên mẫu BOR-2 nữa đã được thực hiện. Hai kết thúc thành công, một kết thúc thất bại. Năm 1973 và 1974, hai cuộc thử nghiệm các sản phẩm BOR-3 cải tiến đã được thực hiện. Trong cả hai trường hợp, tai nạn xảy ra vì những lý do khác nhau. Mặc dù có một số tai nạn và thiếu sót, các thử nghiệm của các sản phẩm gia đình BOR đã cung cấp một lượng lớn thông tin.
Ngay sau khi khởi động dự án BOR, một lệnh đã được ban hành để chấm dứt công việc về chủ đề "Xoắn ốc". Ban lãnh đạo của đất nước đã quyết định ném các lực lượng của ngành công nghiệp sang các hướng khác. Tuy nhiên, vào năm 1974, chương trình đã được tiếp tục lại và nhanh chóng thu được kết quả mới. Thành tựu mới nhất trong việc tạo ra hệ thống hàng không vũ trụ "Spiral" có thể được coi là một máy bay tương tự "105.11", cũng như các tàu quỹ đạo BOR-4 và BOR-5.
Một trong những nguyên mẫu của BOR-3. Ảnh Buran.ru
"105.11" / MiG-105 là một bản sao gần đúng của máy bay quỹ đạo "Xoắn ốc", nhưng chỉ có thể bay trong khí quyển và ở tốc độ cận âm. Chiếc máy này được thiết kế để thực hành hạ cánh và hạ cánh ngang của máy bay vũ trụ. Vào ngày 11 tháng 10 năm 1976, chuyến bay đầu tiên "105.11" đã diễn ra. Chiếc xe được đưa lên một độ cao nhất định và sử dụng máy bay tác chiến Tu-95. Hơn nữa, mô hình đã được thả xuống, và sau khi hạ xuống, nó đã hạ cánh. Bảy chuyến bay đã diễn ra, sau đó các cuộc thử nghiệm đã bị dừng lại do nguyên mẫu bị hỏng.
Vào giữa những năm 70, một nhiệm vụ kỹ thuật xuất hiện nhằm tạo ra một hệ thống không gian có thể tái sử dụng đầy hứa hẹn - khu phức hợp Energia-Buran trong tương lai. Trong vài năm, những người ủng hộ Spiral và Buran đã tranh cãi với nhau và cố gắng bảo vệ phe của họ, nhưng ngay sau đó vấn đề đã được giải quyết ở mức cao nhất. Nó đã được quyết định cắt giảm chủ đề Xoắn ốc để có lợi cho Buran ít táo bạo hơn nhưng đầy hứa hẹn. Đồng thời, một số phát triển của Phòng thiết kế Mikoyan và các doanh nghiệp liên quan đã được lên kế hoạch sử dụng trong một dự án mới.
Vào đầu những năm 80, vì lợi ích của dự án Buran, một số vụ phóng tàu quỹ đạo BOR với số hiệu từ "4" đến "6" đã diễn ra. Nhiệm vụ của họ là kiểm tra khả năng bảo vệ nhiệt cho máy bay không gian trong tương lai và giải quyết các vấn đề khác. Tất cả những thí nghiệm này đã góp phần vào việc nghiên cứu sâu hơn về "Buran". Điều quan trọng là, một số nguyên mẫu được sử dụng trong hai chương trình hệ thống hàng không vũ trụ đã được bảo quản và hiện đang được đưa vào viện bảo tàng.
Thành công và thất bại
Kể từ cuối những năm 50, hai quốc gia hàng đầu trên thế giới đang phát triển các chương trình không gian của họ đã phát triển một số dự án táo bạo về máy bay vũ trụ. Tuy nhiên, vì một số lý do này hay cách khác, các dự án này đã không thể đi quá xa. Tốt nhất, nó chỉ là về việc thử nghiệm các thiết bị tương tự.
MiG-105 trải nghiệm tại Bảo tàng Không quân. Ảnh Wikimedia Commons
Dự án X-20 DynaSoar đã bị đóng cửa do nhiều vấn đề kỹ thuật, tổ chức và các vấn đề khác, xuất phát từ sự phức tạp cực kỳ của nhiệm vụ kỹ thuật. Các nhà thiết kế và nhà khoa học đã cố gắng giải quyết một số vấn đề quan trọng, nhưng những giải pháp này không được thử nghiệm trong thực tế bằng cách sử dụng một phi cơ thử nghiệm chính thức. Tuy nhiên, nhiều ý tưởng và công nghệ được tạo ra cho chiếc máy bay vũ trụ đầu tiên của Mỹ sau đó đã được sử dụng trong các dự án mới. Kết quả chính của tất cả những điều này là tổ hợp Hệ thống Vận chuyển Không gian và yếu tố chính của nó - tàu vũ trụ có thể tái sử dụng Space Shuttle.
Lịch sử của dự án Liên Xô "Spiral" và việc hoàn thành nó là khác nhau. Nó xuất hiện như một kiểu phản ứng với sự phát triển của nước ngoài, nhưng đồng thời nó cũng phát triển theo cách khác. Ngoài ra, nó còn thành công hơn: A. I. Mikoyan đã tiến hành các thử nghiệm cần thiết, bao gồm cả các chuyến bay dưới quỹ đạo. Lý do chính cho việc từ chối "Spiral" là sự xuất hiện của các đề xuất và dự án thay thế. Đồng thời, sự phát triển của chương trình ngay lập tức tìm thấy một chỗ đứng trong các dự án đầy hứa hẹn, cũng như một số sản phẩm thử nghiệm. Trên thực tế, một dự án ngay lập tức được "sáp nhập" vào một dự án khác và đảm bảo sự phát triển của nó.
Ai cũng biết rằng những dự án táo bạo mở đầu cho những hướng đi mới có thể không phải lúc nào cũng mang lại kết quả như mong muốn. Tuy nhiên, với sự giúp đỡ của họ, các chuyên gia thu thập dữ liệu cần thiết và có được kinh nghiệm quý giá, sau đó có thể được sử dụng khi tạo các dự án mới. Đây là kết quả chính của các chương trình thoạt nhìn không mấy thành công. Tuy nhiên, trong trường hợp của DynaSoar và Spiral, tình hình có vẻ phức tạp hơn. Chỉ có một phiên bản của phi cơ vũ trụ, được tạo ra bằng kinh nghiệm của họ, đã hoạt động hoàn toàn và thậm chí phiên bản đó đã nghỉ hưu.
