Vào ngày 21 tháng 7 năm 2011, tàu vũ trụ Atlantis của Mỹ đã thực hiện chuyến hạ cánh cuối cùng, điều này đã đặt dấu chấm hết cho chương trình Hệ thống Vận chuyển Không gian lâu dài và thú vị. Vì một số lý do kinh tế và kỹ thuật, người ta quyết định ngừng hoạt động của hệ thống Tàu con thoi. Tuy nhiên, ý tưởng về một con tàu vũ trụ có thể tái sử dụng đã không bị từ bỏ. Hiện tại, một số dự án tương tự đang được phát triển cùng một lúc và một số trong số đó đã thể hiện được tiềm năng của mình.
Dự án tàu vũ trụ tái sử dụng Space Shuttle theo đuổi một số mục tiêu chính. Một trong những điều chính là giảm chi phí của chuyến bay và chuẩn bị cho nó. Về lý thuyết, khả năng sử dụng nhiều tàu cùng một lúc đã mang lại những lợi thế nhất định. Ngoài ra, hình dáng kỹ thuật đặc trưng của toàn bộ khu phức hợp đã làm tăng đáng kể kích thước và trọng lượng cho phép của trọng tải. Một tính năng độc đáo của STS là khả năng đưa tàu vũ trụ trở về Trái đất bên trong khoang chở hàng của nó.
Lần phóng cuối cùng của tàu vũ trụ Altantis, ngày 8 tháng 7 năm 2011 Ảnh của NASA
Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, người ta thấy rằng không phải tất cả các nhiệm vụ đều được hoàn thành. Vì vậy, trên thực tế, việc chuẩn bị cho con tàu bay hóa ra là quá lâu và tốn kém - theo các thông số này, dự án không phù hợp với các yêu cầu ban đầu. Trong một số trường hợp, tàu vũ trụ có thể tái sử dụng về nguyên tắc không thể thay thế các phương tiện phóng "thông thường". Cuối cùng, sự lỗi thời về đạo đức và thể chất của các thiết bị đã dẫn đến những rủi ro nghiêm trọng nhất cho các phi hành đoàn.
Kết quả là nó đã được quyết định chấm dứt hoạt động của Hệ thống Vận chuyển Không gian. Chuyến bay thứ 135 cuối cùng diễn ra vào mùa hè năm 2011. Bốn con tàu hiện có đã được xóa sổ và chuyển đến các viện bảo tàng là không cần thiết. Hệ quả nổi tiếng nhất của những quyết định như vậy là thực tế là chương trình không gian của Mỹ đã bị bỏ lại mà không có tàu vũ trụ có người lái của riêng mình trong vài năm. Cho đến nay, các phi hành gia phải đi vào quỹ đạo bằng công nghệ của Nga.
Ngoài ra, toàn bộ hành tinh đã bị bỏ lại mà không có hệ thống tái sử dụng trong một khoảng thời gian không xác định. Tuy nhiên, một số biện pháp nhất định đã được thực hiện. Đến nay, các doanh nghiệp Mỹ đã phát triển một số dự án tàu vũ trụ có thể tái sử dụng thuộc loại này hay loại khác. Tất cả các mẫu mới đều đã được lấy ra để thử nghiệm. Trong tương lai gần, họ cũng sẽ có thể đi vào hoạt động chính thức.
Boeing X-37
Thành phần chính của tổ hợp STS là một máy bay quỹ đạo. Khái niệm này hiện đang được sử dụng trong dự án X-37 của Boeing. Quay trở lại cuối những năm 90, Boeing và NASA bắt đầu nghiên cứu chủ đề về tàu vũ trụ có thể tái sử dụng có khả năng ở trong quỹ đạo và bay trong bầu khí quyển. Vào đầu thập kỷ trước, công việc này đã dẫn đến việc khởi động dự án X-37. Vào năm 2006, một nguyên mẫu của một loại máy bay mới đã đạt được các cuộc thử nghiệm bay với một cú rơi từ máy bay trên tàu sân bay.
Máy bay Boeing X-37B trong một chiếc xe phóng. Ảnh của Lực lượng Không quân Hoa Kỳ
Chương trình này quan tâm đến Không quân Hoa Kỳ, và từ năm 2006 đã được thực hiện vì lợi ích của họ, mặc dù có một số hỗ trợ từ NASA. Theo dữ liệu chính thức, Không quân muốn có được một máy bay quỹ đạo đầy hứa hẹn có khả năng phóng nhiều loại hàng hóa khác nhau vào không gian hoặc thực hiện nhiều thí nghiệm khác nhau. Theo nhiều ước tính khác nhau, dự án X-37B hiện tại cũng có thể được sử dụng trong các nhiệm vụ khác, bao gồm cả những nhiệm vụ liên quan đến trinh sát hoặc công tác chiến đấu chính thức.
Chuyến bay vũ trụ đầu tiên của tàu vũ trụ X-37B diễn ra vào năm 2010. Vào cuối tháng 4, phương tiện phóng Atlas V đã phóng phương tiện lên một quỹ đạo định trước, nơi nó ở lại trong 224 ngày. Hạ cánh "như một chiếc máy bay" diễn ra vào đầu tháng 12 cùng năm. Vào tháng 3 năm sau, chuyến bay thứ hai bắt đầu, kéo dài đến tháng 6 năm 2012. Vào tháng 12, lần phóng tiếp theo diễn ra, và lần hạ cánh thứ ba chỉ được thực hiện vào tháng 10 năm 2014. Từ tháng 5 năm 2015 đến tháng 5 năm 2017, chiếc X-37B đầy kinh nghiệm đã thực hiện chuyến bay thứ tư. Vào ngày 7 tháng 9 năm ngoái, một chuyến bay thử nghiệm khác đã bắt đầu. Khi nào nó sẽ được hoàn thành, nó không được chỉ định.
Theo một vài dữ liệu chính thức, mục đích của các chuyến bay là để nghiên cứu hoạt động của công nghệ mới trên quỹ đạo, cũng như tiến hành các thí nghiệm khác nhau. Ngay cả khi những chiếc X-37B có kinh nghiệm giải quyết các nhiệm vụ quân sự, khách hàng và nhà thầu cũng không tiết lộ những thông tin đó.
Ở dạng hiện tại, sản phẩm Boeing X-37B là một chiếc máy bay tên lửa có ngoại hình đặc trưng. Nó được phân biệt bởi một thân máy bay lớn và các máy bay khu vực giữa. Một động cơ tên lửa được sử dụng; điều khiển được thực hiện tự động hoặc bằng lệnh từ mặt đất. Theo dữ liệu được biết, khoang hàng hóa có chiều dài hơn 2 m và đường kính hơn 1 m được cung cấp trong thân máy bay, có thể chứa được trọng tải lên tới 900 kg.
Hiện giờ, chiếc X-37B dày dặn kinh nghiệm đã vào quỹ đạo và đang giải quyết các nhiệm vụ được giao. Khi nào anh ta sẽ trở lại Trái đất là không rõ. Thông tin về tiến độ tiếp theo của dự án thí điểm cũng chưa được nêu rõ. Rõ ràng, những thông điệp mới về sự phát triển thú vị nhất sẽ xuất hiện không sớm hơn lần hạ cánh tiếp theo của nguyên mẫu.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Một phiên bản khác của máy bay quỹ đạo là tàu vũ trụ Dream Chaser của SpaceDev. Dự án này đã được phát triển từ năm 2004 để tham gia vào chương trình Dịch vụ Vận tải Quỹ đạo Thương mại (COTS) của NASA, nhưng không thể vượt qua giai đoạn tuyển chọn đầu tiên. Tuy nhiên, công ty phát triển đã sớm đồng ý hợp tác với United Launch Alliance, công ty đã sẵn sàng cung cấp phương tiện phóng Atlas V. Năm 2008, SpaceDev trở thành một phần của Sierra Nevada Corporation, và ngay sau đó đã nhận được thêm tài trợ để tạo ra máy bay của mình. Sau đó, có một thỏa thuận với Lockheed Martin về việc cùng chế tạo thiết bị thí nghiệm.
Máy bay quỹ đạo có kinh nghiệm Dream Chaser. Ảnh của NASA
Vào tháng 10 năm 2013, nguyên mẫu bay của Dream Chaser đã được thả từ trực thăng của tàu sân bay, sau đó nó chuyển sang bay lượn và thực hiện hạ cánh theo phương ngang. Bất chấp sự cố khi hạ cánh, nguyên mẫu đã khẳng định được các đặc điểm thiết kế. Trong thời gian tới, một số thử nghiệm khác được thực hiện trên khán đài. Dựa trên kết quả của họ, dự án đã được hoàn thành và vào năm 2016, việc xây dựng một nguyên mẫu cho các chuyến bay vũ trụ đã bắt đầu. Vào giữa năm ngoái, NASA, Sierra Nevada và ULA đã ký một thỏa thuận thực hiện hai chuyến bay trên quỹ đạo vào năm 2020-21.
Cách đây không lâu, các nhà phát triển của thiết bị Dream Chaser đã nhận được quyền ra mắt vào cuối năm 2020. Không giống như một số phát triển hiện đại khác, sứ mệnh không gian đầu tiên của con tàu này sẽ được thực hiện với tải trọng thực. Tàu vũ trụ sẽ phải chuyển một số hàng hóa nhất định lên Trạm vũ trụ quốc tế.
Ở hình thức hiện tại, tàu vũ trụ có thể tái sử dụng Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser là một chiếc máy bay có hình dáng đặc trưng, bề ngoài gợi nhớ đến một số phát triển của Mỹ và nước ngoài. Xe có tổng chiều dài 9 m, được trang bị cánh bằng phẳng với sải 7 m, để tương thích với các phương tiện phóng hiện có, một cánh gấp sẽ được phát triển trong tương lai. Trọng lượng khi cất cánh được xác định là 11,34 tấn. Dream Chaser sẽ có thể vận chuyển 5, 5 tấn hàng hóa lên ISS và trở về Trái đất 2 tấn. Việc hạ cánh từ quỹ đạo "giống như một chiếc máy bay" có liên quan đến tình trạng quá tải thấp hơn, dự kiến sẽ hữu ích cho việc cung cấp một số thiết bị và mẫu trong các thí nghiệm riêng biệt.
Spacex rồng
Vì một số lý do, ý tưởng về một chiếc máy bay quay quanh quỹ đạo hiện không được các nhà phát triển công nghệ vũ trụ mới rất ưa chuộng. Tiện lợi hơn và có lợi hơn hiện nay được coi là một tàu vũ trụ có thể tái sử dụng có ngoại hình "truyền thống", được phóng lên quỹ đạo bằng phương tiện phóng và quay trở lại Trái đất mà không cần sử dụng cánh. Sự phát triển thành công nhất của loại hình này là SpaceX's Dragon.
Tàu chở hàng SpaceX Dragon (nhiệm vụ CRS-1) gần ISS. Ảnh của NASA
Dự án Dragon bắt đầu làm việc vào năm 2006 và được thực hiện theo chương trình COTS. Mục tiêu của dự án là tạo ra một con tàu vũ trụ có khả năng phóng nhiều lần và quay trở lại. Phiên bản đầu tiên của dự án liên quan đến việc tạo ra một con tàu vận tải, và trong tương lai, nó đã được lên kế hoạch phát triển một phương án sửa đổi có người lái trên cơ sở của nó. Đến nay, Dragon trong phiên bản "xe tải" đã cho thấy những kết quả nhất định, trong khi thành công như mong đợi của phiên bản tàu có người lái là không ngừng thay đổi về mặt thời gian.
Lần phóng thử nghiệm đầu tiên của tàu vận tải Dragon diễn ra vào cuối năm 2010. Sau tất cả các sửa đổi cần thiết, NASA đã ra lệnh phóng chính thức một thiết bị như vậy để vận chuyển hàng hóa lên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Vào ngày 25 tháng 5 năm 2012, Dragon đã cập bến ISS thành công. Trong tương lai, một số vụ phóng mới đã được thực hiện với việc đưa hàng hóa vào quỹ đạo. Buổi ra mắt vào ngày 3/6/2017 trở thành sân khấu quan trọng nhất của chương trình. Lần đầu tiên trong lịch sử của chương trình, con tàu sửa chữa đã được khởi động trở lại. Vào tháng 12, một tàu vũ trụ khác đã đi vào không gian, đã bay tới ISS. Tính đến tất cả các cuộc thử nghiệm, các sản phẩm của Dragon đã thực hiện 15 chuyến bay cho đến nay.
Vào năm 2014, SpaceX đã công bố tàu vũ trụ có người lái Dragon V2 đầy hứa hẹn. Có ý kiến cho rằng thiết bị này, là sự phát triển của chiếc xe tải hiện có, sẽ có thể đưa lên quỹ đạo hoặc trở về nhà với tối đa 7 phi hành gia. Cũng có thông tin cho rằng trong tương lai con tàu mới có thể được sử dụng để bay quanh mặt trăng, kể cả với khách du lịch trên tàu.
Như thường xảy ra với các dự án SpaceX, dòng thời gian của dự án Dragon V2 đã thay đổi nhiều lần. Vì vậy, do sự chậm trễ với tàu sân bay Falcon Heavy bị cáo buộc, ngày của các cuộc thử nghiệm đầu tiên đã chuyển sang năm 2018 và chuyến bay có người lái đầu tiên dần dần "dời" sang năm 2019. Cuối cùng, một vài tuần trước, công ty phát triển đã thông báo ý định từ bỏ chứng nhận "Rồng" mới cho các chuyến bay có người lái. Trong tương lai, các nhiệm vụ như vậy được cho là sẽ được giải quyết bằng cách sử dụng hệ thống BFR có thể tái sử dụng, hệ thống này vẫn chưa được tạo ra.
Tàu vũ trụ vận tải Dragon có tổng chiều dài 7,2 m, đường kính 3,66 m, trọng lượng khô 4,2 tấn, có khả năng đưa vật nặng 3,3 tấn lên ISS và trở về 2,5 tấn hàng hóa. Để chứa một số loại hàng hóa nhất định, người ta đề xuất sử dụng một khoang kín có thể tích 11 mét khối và thể tích không áp suất 14 mét khối. Khoang không được đậy kín sẽ rơi xuống trong quá trình hạ cánh và bốc cháy trong khí quyển, trong khi khối lượng hàng hóa thứ hai trở về Trái đất và thực hiện một cuộc hạ cánh bằng dù. Để điều chỉnh quỹ đạo, tàu vũ trụ được trang bị 18 động cơ loại Draco. Hiệu quả của hệ thống được đảm bảo bởi một cặp tấm pin mặt trời.
Trong quá trình phát triển phiên bản có người lái của "Dragon", một số đơn vị của tàu vận tải cơ sở đã được sử dụng. Đồng thời, khoang kín phải được làm lại đáng kể để giải quyết các vấn đề mới. Một số yếu tố khác của con tàu cũng đã thay đổi.
Lockheed martin orion
Năm 2006, NASA và Lockheed Martin đã đồng ý chế tạo một tàu vũ trụ có thể tái sử dụng đầy hứa hẹn. Dự án được đặt tên theo một trong những chòm sao sáng nhất - Orion. Vào đầu thập kỷ, sau khi hoàn thành một phần công việc, giới lãnh đạo Hoa Kỳ đề xuất từ bỏ dự án này, nhưng sau những tranh chấp kéo dài, nó đã được cứu vãn. Công việc được tiếp tục và cho đến nay đã dẫn đến những kết quả nhất định.
Phối cảnh con tàu Orion do nghệ sĩ nhìn thấy. Bản vẽ của NASA
Theo ý tưởng ban đầu, tàu Orion sẽ được sử dụng trong các nhiệm vụ khác nhau. Với sự giúp đỡ của nó, nó được cho là đưa hàng hóa và con người lên Trạm vũ trụ quốc tế. Với các thiết bị thích hợp, anh ta có thể lên mặt trăng. Ngoài ra, khả năng có một chuyến bay đến một trong các tiểu hành tinh hoặc thậm chí đến sao Hỏa đang được tính toán. Tuy nhiên, giải pháp của những vấn đề như vậy được cho là do tương lai xa.
Theo kế hoạch của thập kỷ trước, vụ phóng thử nghiệm đầu tiên của Orion sẽ diễn ra vào năm 2013. Trong năm 2014, họ dự định bắt đầu với các phi hành gia trên tàu. Chuyến bay lên mặt trăng có thể được thực hiện cho đến cuối thập kỷ. Sau đó, lịch trình đã được điều chỉnh. Chuyến bay không người lái đầu tiên bị hoãn sang năm 2014 và phi hành đoàn được khởi động sang năm 2017. Các nhiệm vụ trên Mặt Trăng bị hoãn lại đến những năm hai mươi. Đến nay, các chuyến bay có phi hành đoàn đã bị hoãn đến thập kỷ tiếp theo.
Vào ngày 5 tháng 12 năm 2014, vụ phóng thử nghiệm đầu tiên của Orion đã diễn ra. Tàu vũ trụ với thiết bị mô phỏng trọng tải đã được phóng lên quỹ đạo bởi phương tiện phóng Delta IV. Vài giờ sau khi phóng, nó quay trở lại Trái đất và rơi xuống một khu vực nhất định. Không có vụ phóng mới nào được thực hiện. Tuy nhiên, các chuyên gia từ Lockheed Martin và NASA đã không ngồi yên. Trong vài năm qua, một số nguyên mẫu đã được chế tạo để thực hiện một số thử nghiệm nhất định trong điều kiện trên cạn.
Chỉ vài tuần trước, việc xây dựng đã bắt đầu trên chiếc Orion đầu tiên dành cho chuyến bay có người lái. Sự ra mắt của nó được lên kế hoạch vào năm sau. Nhiệm vụ phóng tàu vũ trụ lên quỹ đạo sẽ được giao cho phương tiện phóng Hệ thống Phóng Không gian đầy hứa hẹn. Việc hoàn thành công việc đang diễn ra sẽ cho thấy triển vọng thực sự của toàn bộ dự án.
Dự án Orion cung cấp việc chế tạo một con tàu có chiều dài khoảng 5 m và đường kính khoảng 3,3 m. Đặc điểm nổi bật của bộ máy này là khối lượng bên trong lớn. Mặc dù đã lắp đặt các thiết bị và dụng cụ cần thiết, một ít không gian trống nhỏ hơn 9 mét khối vẫn còn bên trong khoang kín, phù hợp cho việc lắp đặt các thiết bị nhất định, bao gồm cả ghế của phi hành đoàn. Con tàu sẽ có thể chở tối đa sáu phi hành gia hoặc một loại hàng hóa cụ thể. Tổng khối lượng của tàu được xác định là 25,85 tấn.
Hệ thống dưới quỹ đạo
Hiện tại, một số chương trình thú vị đang được thực hiện không cung cấp cho việc phóng một vật tải trọng vào quỹ đạo Trái đất. Các mẫu thiết bị tiềm năng của một số công ty Mỹ sẽ chỉ có thể thực hiện các chuyến bay dưới quỹ đạo. Kỹ thuật này được cho là sẽ được sử dụng cho một số nghiên cứu hoặc phát triển du lịch vũ trụ. Các dự án mới kiểu này không được xem xét trong bối cảnh phát triển của một chương trình vũ trụ chính thức, nhưng chúng vẫn được quan tâm nhất định.
Phương tiện bay dưới quỹ đạo SpaceShip Hai dưới cánh của Máy bay tác chiến tàu sân bay White Knight Two. Ảnh Virgin Galactic / virgingalactic.com
Hai dự án SpaceShipOne và SpaceShipTwo từ Scale Composites và Virgin Galactic đề xuất việc xây dựng một khu phức hợp bao gồm một tàu sân bay và một máy bay quỹ đạo. Kể từ năm 2003, hai loại thiết bị này đã thực hiện một số lượng đáng kể các chuyến bay thử nghiệm, trong đó các tính năng thiết kế và phương pháp làm việc khác nhau đã được thử nghiệm. Dự kiến, một tàu vũ trụ thuộc loại SpaceShipTwo sẽ có thể chở tối đa sáu hành khách du lịch và nâng họ lên độ cao ít nhất 100-150 km, tức là trên giới hạn dưới của không gian bên ngoài. Cất cánh và hạ cánh nên được thực hiện từ một sân bay "truyền thống".
Blue Origin đã và đang nghiên cứu một phiên bản khác của hệ thống vũ trụ dưới quỹ đạo từ giữa thập kỷ trước. Cô ấy đề xuất thực hiện các chuyến bay như vậy bằng cách sử dụng một gói phương tiện phóng và một con tàu, tương tự như những chuyến bay được sử dụng trong các chương trình khác. Hơn nữa, cả tên lửa và con tàu đều phải được tái sử dụng. Khu phức hợp được đặt tên là New Shepard. Kể từ năm 2011, tên lửa và tàu loại mới thường xuyên thực hiện các chuyến bay thử nghiệm. Nó đã quản lý để đưa tàu vũ trụ lên độ cao hơn 110 km, cũng như đảm bảo sự quay trở lại an toàn của cả tàu vũ trụ và phương tiện phóng. Trong tương lai, hệ thống New Shepard nên là một trong những đổi mới trong lĩnh vực du lịch vũ trụ.
Tương lai có thể tái sử dụng
Trong ba thập kỷ, kể từ đầu những năm tám mươi của thế kỷ trước, tổ hợp Hệ thống Vận chuyển Vũ trụ / Tàu con thoi là phương tiện chính để đưa người và hàng hóa lên quỹ đạo trong kho vũ khí của NASA. Do lỗi thời về đạo đức và thể chất, cũng như liên quan đến việc không thể thu được tất cả các kết quả mong muốn, hoạt động của Tàu con thoi đã bị chấm dứt. Kể từ năm 2011, Hoa Kỳ không có tàu tái sử dụng đang hoạt động. Hơn nữa, trong khi họ không có phương tiện có người lái riêng, do đó các phi hành gia phải bay trên công nghệ nước ngoài.
Bất chấp việc chấm dứt hoạt động của Hệ thống Vận chuyển Không gian, các phi hành gia Mỹ vẫn không từ bỏ ý tưởng về những con tàu vũ trụ có thể tái sử dụng. Kỹ thuật này vẫn được quan tâm nhiều và có thể được sử dụng trong nhiều nhiệm vụ. Hiện tại, NASA và một số tổ chức thương mại đang phát triển một số tàu vũ trụ đầy hứa hẹn cùng một lúc, cả máy bay quỹ đạo và hệ thống có viên nang. Hiện tại, các dự án này đang ở những giai đoạn khác nhau và cho thấy những thành công khác nhau. Trong tương lai rất gần, chậm nhất là đầu hai mươi, hầu hết các diễn biến mới sẽ đến giai đoạn thử nghiệm hoặc bay chính thức, có thể kiểm tra lại tình hình và đưa ra kết luận mới.
