Так, я чудово розумію, що призначення шатла зараз полягає лише в обслуговуванні орбітальної станції. Так, я чудово розумію, що перевірка, чи може герань квітнути у невагомості, – це ще один щабель у пізнанні людиною Всесвіту. Але ми забуваємо головне. Не має значення, що діється на самій станції. Набагато важливіше, що ми змогли збудувати таку штуковину.Джеремі Кларксон, "Шаттл – баловство, але забронюйте мені квиток", 2003 р.
Програма Space Shuttle коштувала США $211 млрд (майже $300 млрд у цінах 2025 року) та життів 14 астронавтів протягом 30 років. І хоча її критикували за загальну високу вартість та високу вартість одного запуску ($450 млн у цінах 2011 року), а також за нехтування міркуваннями безпеки, шатли здійснили багато дійсно унікальних місій, про які до їхньої появи можна було прочитати хіба що у фантастичних романах: будівництво Міжнародної космічної станції; обслуговування супутників на орбіті та їх повернення на Землю; запуск міжпланетних космічних апаратів з орбіти; використання маніпуляторів у космосі тощо.
Крім того, і це навіть важливіше, шатли були втіленим у метал та кераміку максимальним наближенням до того образу космічних кораблів, який ось вже 100 років малюють письменники-фантасти та кінематографісти – до витончених сріблястих космопланів, здатних самостійно виходити за межі атмосфери та повертатися на Землю. Дивовижно, що такі неймовірні та технологічно просунуті кораблі піднялися у космос лише через 20 років після польоту Гагаріна. Перша місія шатлів, STS-1, стартувала саме 12 квітня 1981 року. Це було символічно.
"Шатл – один з найбільш загадкових і приголомшливих технологічних винаходів сучасності. І це єдиний вартий згадування подарунок Америки світові." – написав телеведучий та журналіст Джеремі Кларксон, напевно відомий вам за телешоу Top Gear, у своїй щотижневій колонці для The Sun 9 лютого 2003 р., через вісім днів після катастрофи шатла Columbia.
Не дивно, що протягом 1980-2010 років космічні агенції та приватні компанії багатьох країн світу розробляли власні концепти космопланів, але успіху досягла знову ж таки США. Ще до того, як 21 липня 2011 р. шасі космічного човника Atlantis, що здійснив останню місію шатлів STS-135, торкнулося злітно-посадкової смуги Космічного центру Кеннеді у Флориді, наступник Space Shuttle, космоплан Boeing X-37, вже знаходився у космосі в рамках своєї другої таємної місії.
Розберемося, що це таке, той Boeing X-37, що він робить на навколоземній орбіті, які країни вже встигли побудувати його клони, які сучасні проєкти космопланів знаходяться в активній розробці та які з них мають шанс дістатися до стадії реальної експлуатації. А почнемо ми, звісно ж, з Boeing X-37.
Boeing X-37 (США)
Якщо чесно та коротко – достеменно невідомо, що саме Boeing X-37 робить на орбіті Землі, чому його місії тривають так довго та які таємні завдання він виконує. Вся інформація про місії X-37, які виконуються Космічними силами США на замовлення Управління швидких можливостей Повітряних сил (Department of the Air Force Rapid Capabilities Office, що крім X-37 переймається також розробкою стратегічного бомбардувальника наступного покоління Northrop Grumman B-21 Raider), є секретною. Пентагон говорить про цю програму вкрай мало, обмежуючись загальними фразами на кшталт "це експериментальна випробувальна програма для демонстрації технологій надійної, багаторазової, безпілотної космічної випробувальної платформи" ("випробувальна-випробувальна", так в оригіналі). Усі теорії про справжні цілі місій Boeing X-37, які час від часу з'являються у публічному полі, є не більш ніж теоріями. Але інформація про розробку та деякі характеристики Boeing X-37 все ж таки доступна.
Boeing X-37. Розробка
Розробка Boeing X-37 почалась задовго до того, як припинилися польоти Space Shuttle – ще у 1999 році. А першим поштовхом взагалі стала катастрофа шатла Challenger у 1986 році. Спочатку розробкою переймалася NASA, яка обрала як виконавця Boeing Integrated Defense Systems (зараз цей підрозділ має назву Boeing Defense, Space & Security). Безпосередньо розробкою опікувався науково-дослідний підрозділ Boeing Phantom Works, саме він зараз працює над проєктами винищувача шостого поклоніння Boeing F-47, безпілотного винищувача-невидимки Boeing MQ-28 Ghost Bat та гіперзвукової крилатої ракети Boeing X-51 Waverider.
У 2004 році DARPA та Міністерство оборони США забрали X-37 до себе, а інформацію по ньому засекретили. Початкові цілі проєкту X-37 начебто включали рандеву з супутниками та їхній ремонт на орбіті, але майже те саме у той час робив і Space Shuttle.
На відміну від човників Space Shuttle – Boeing X-37 не повноцінний космоплан, бо він виводиться на орбіту ракетою-носієм (велика "ракета" на якій наче "висить" Space Shuttle, це зовсім не ракета, а величезний паливний бак для двигунів самого шатла, тобто Space Shuttle виходив на орбіту майже самостійно), але сідає він і справді як літак. Тобто це наполовину космоплан.
Як дослідницька платформа для X-37 використовувалася масштабна модель Boeing X-40 без двигунів та теплового захисту, але з парашутами, яка мала габарити у 80% від майбутнього X-37.
Перший drop test, тобто скидання прототипу з літака чи гелікоптера для підтвердження його льотних властивостей, відбувся 7 квітня 2006 року, і для нього використовувався вже повнорозмірний Boeing X-37A. Під час першої посадки на авіабазі Едвардс у Каліфорнії човник викотився за межі смуги та отримав незначні пошкодження. Випробування перенесли на авіабазу Plant 42.
Цікаво, що під час випробувань Boeing X-37A скидали з унікального літака Scaled Composites Model 318 White Knight, що створив Берт Рутан. Саме цей літак використовувався як материнський під час випробувань та суборбітальних польотів космічного корабля SpaceShipOne того ж самого Берта Рутана. Нагадаємо, у 2004 році SpaceShipOne тричі перетинав лінію Кармана.
17 листопада 2006 року Повітряні сили США оголосили про початок створення повноцінної версії шатла – Boeing X-37B Orbital Test Vehicle (OTV). Усього було замовлено два човники.
Нарешті 22 квітня 2010 року зі стартового майданчика SLC-41 на Базі космічних сил США на мисі Канаверал стартувала місія USA-212, вона ж X-37B OTV-1, перший космічний політ шатла Boeing X-37B. Ніхто з зовнішніх спостерігачів не очікував, що він триватиме цілих 224 дні. Як з'ясувалося пізніше – це була найкоротша місія X-37.
Boeing X-37. Місії
Спочатку взагалі вважалося, що Boeing X-37 буде виводитися на орбіту у вантажному відсіку того самого Space Shuttle, така собі лялька дарума (це оригінальна японська лялька, дизайн якої росіяни вкрали та назвали "матрьошкою") з шатлів. Потім розробники зрозуміли, що це буде дуже дорого, тож редизайнили шатл для запуску під головним обтічником звичайних ракет-носіїв. Під час п'яти місій X-37 використовувалися ракети Atlas V 501 від United Launch Alliance, місія OTV-5 злітала на SpaceX Falcon 9 Block 4, а найскладніша місія OTV-7 на високу еліптичну орбіту (апогей 38 838 км) взагалі була здійснена з використанням SpaceX Falcon Heavy.
Сідає Boeing X-37 як літак, при цьому в автоматичному режимі (так, як "Буран" за 22 роки до нього, але є нюанси). Використовуються посадкова смуга бази Космічних сил США Ванденберг у Санта-Барбарі, Каліфорнія (так, це та сама Санта-Барбара, і так, тут мали сідати шатли, але жодного разу не сідали), та смугу Shuttle Landing Facility Космічного центру імені Кеннеді у Флориді (більшість місій Space Shuttle приземлялися саме тут).
Станом на момент написання статті було здійснено сім місій Boeing X-37B. Усі вдалі. Найкоротша OTV-1 тривала 224 дні, найдовша OTV-6 – 908 днів. Середня тривалість місій 1-2 роки. Більшість інформації по цілях місій є секретною.
Відомо, що під час місії OTV-2 вперше використовувалася розсувна сонячна панель. Під час місії OTV-5 від Boeing X-37B відділилися три кубсати, які отримали позначки USA 295, 296 та 297, про що США повідомила вже після приземлення шатла, тобто порушивши Конвенцію про реєстрацію об'єктів, що запускаються в космічний простір. Під час найдовшого польоту OTV-6 (908 днів) на борту човника знаходився додатковий сервісний модуль з невідомими експериментами.
Найцікавішою виглядає остання місія Boeing X-37B, тобто OTV-7. По-перше, через високу еліптичну орбіту – перигей 323 км, апогей 38 838 км. По-друге, через те, що це єдина місія, після завершення якої, Космічне командування США виклала єдину фотографію, зроблену з борту Boeing X-37B. По-третє, це єдина місія, про експеримент під час якої нам хоч щось відомо. Йдеться про експеримент NASA Seeds-2, щодо впливу космічної радіації на насіння під час тривалого космічного польоту.
Boeing X-37. Спекуляції
Як ми вже зауважили, більшість інформації про місії Boeing X-37 є секретною. Офіційно це "експериментальна випробувальна програма для демонстрації технологій". Космічні сили США говорять лише про тестування авіоніки, систем керування та навігації, теплозахисту, двигунів та режиму повернення апарату на Землю, але… чому X-37B знаходиться на орбіті так довго?
Серед спекулятивних версій використання Boeing X-37 є такі: шпигунська платформа (наприклад, для стеження за китайською орбітальною станцією Tiangong-1 у 2012 році); платформа для виведення на орбіту зброї (Пентагон усе заперечує); тестування розвідувальних сенсорів нового покоління; тестування "неможливого рушія" EmDrive (radio frequency resonant cavity thruster – радіочастотний резонаторний рушій), який порушує закони класичної фізики; тестування двигунів на ефекті Холла (а ось це правда, такий двигун від Aerojet Rocketdyne дійсно тестувався у 2015 році); вивчення можливостей здійснення агресивних атмосферних маневрів для корекції орбіти; тощо.
Жодна з цих версій, крім тестування двигунів на ефекті Холла, не підтверджена, тож чим насправді займається на орбіті Boeing X-37B, знають лише в Пентагоні. Цікаво, що при такій тривалості програми, а це вже понад 15 років, ніяких суттєвих витоків інформації про місії X-37 не було.
Boeing X-37. Характеристики
Вважається, що існує три варіанти Boeing X-37. Перший Boeing X-37A, використовувався лише для атмосферних drop-тестів. Обидва серійні Boeing X-37B, які є модифікацією X-37A за результатами тестування, по черзі літають у космос. На рахунку корабля №1 – три польоти, на рахунку корабля №2 – чотири. Наступним, скоріше за все, полетить апарат №1.
Крім того, у 2011 році Boeing розпочала роботу над X-37C – збільшеною на 165% або 180% версією X-37B. Вона могла б доставляти на орбіту до 6 астронавтів у герметичному відсіку. На роль ракети-носія планувалася Atlas V. Boeing X-37C потенційно конкурував з Boeing Starliner. На жаль, для пілотованої програми обрали саме Starliner, а не X-37C. Станом на зараз роботи по X-37C припинені.
Технічні характеристики Boeing X-37B
| Команда | немає |
| Довжина | 8,92 м |
| Висота | 2,90 м |
| Розмах крила | 4,55 м |
| Максимальна злітна вага | 4 990 кг |
| Корисне навантаження | 227 кг |
| Розмір транспортного відсіку | 2,1 × 1,2 м |
| Двигун | Aerojet AR2-3, |
| Паливна пара | тетроксид діазоту / гідразин (токсична речовина) |
| Тяга | 29,4 кН |
| Електроживлення | сонячні елементи на основі арсеніду галію та літій-іонні акумулятори |
Клони Boeing X-37
Секретні місії Boeing X-37 привертають багато уваги, тож не дивно, що деякі країни вирішили розробити власні аналоги цього космоплану, які виглядають майже його копіями.
Мотивація тут, схоже, така сама як під час розробки радянського "Бурана". "Ми не знаємо, що робить той Space Shuttle. Ми не маємо відповідних технологій, носія та завдань для такої системи. Але якщо в США таке є, то нам теж таке треба!". Цього разу у ролі доганяючих не СРСР, а Китай та Індія. У випадку "Бурана" розробка стартувала у 1971 році здебільшого через конкуренцію за ресурси та вплив різних гілок влади СРСР, частково те саме вірно і для сучасних космічних перегонів.
Shenlong та Reusable experimental spacecraft (КНР)
Про китайські космічні човники відомо ще менше, ніж про американські. Схоже йдеться про дві програми – Shenlong, яка була скоріше дослідженнями концепції, та Reusable experimental spacecraft, яка є прямим аналогом Boeing X-37. Хоча не виключено, що це одна спільна програма з двох частин.
Єдина умовно достовірна фотографія масштабної моделі Shenlong з'явилась у китайському сегменті інтернету 11 грудня 2007 року, але скоріше за все це знімок ще 2005 року, зроблений під час льотних тестів. Начебто перший drop-тест апарату відбувся якраз 11 грудня 2007 році, а перший суборбітальний політ 8 січня 2011 року. А ось далі дослідницька програма Shenlong, схоже, перетворилася на справжню космічну програму, яка має умовну назву Reusable experimental spacecraft.
Хоча шатл Reusable experimental spacecraft вже тричі побував у космосі, ніякої достовірної інформації про цей корабель та навіть його фото у гарній якості немає. Проте більшість експертів впевнені, що це майже повна копія Boeing X-37B як за конфігурацією, так і за специфікацією.
Як і Boeing X-37 китайський човник злітає під головним обтічником ракети-носія, у випадку Reusable experimental spacecraft це двоступінчаста ракета Long March-2F у конфігурації T, та сама, що виводить китайські пілотовані кораблі Shenzhou (конфігурація G) та елементи космічної станції Tiangong 2. Запуски відбуваються з космодрому Цзюцюань у пустелі Гобі.
Цікаво, що незвична форма колового обтічника ракети-носія Long March-2F/T для цих місій дала додаткові дані про сам корабель. Схоже він погано входить під обтічник діаметром у 4,2 м, тому для крил зроблені додаткові виступи, тож розмах крила Reusable experimental spacecraft складає приблизно 4,5 м.
Як і Boeing X-37 китайський багаторазовий човник сідає як літак. Завжди на авіабазі Лобнор на заході Китаю. Там його і "підловили" супутники компанії Planet Labs під час першої місії 6 вересня 2020 року, правда якість фотографії залишає бажати кращого.
Ще одне непевне зображення Reusable experimental spacecraft зробив австрійський спостерігач за супутниками Фелікс Шефбанкер. Він навіть зняв відео за допомогою свого 14-дюймового рефлекторного телескопа. Фелікс оцінює довжину шатла у 10 метрів, крім того, на відео начебто можна роздивитися сонячні панелі апарату.
Перша коротка дводенна місія Reusable experimental spacecraft відбулася 4-6 вересня 2020 року, дві наступні місії 2022-2023 та 2023-2025 років тривали 276 та 266 діб відповідно. Четверта місія човника запланована на 2025 рік (скоріше за все на другу половину року).
Як і у випадку з Boeing X-37 призначення Shenlong / Reusable experimental spacecraft невідомо. Серед версій – космічний бомбардувальник (ця ідея циркулює у колах військових ще з часів Другої світової війни) та допомога у розробці гіперзвукових крилатих ракет.
RLV Technology Demonstration Programme (Індія)
А ось про індійську програму Reusable Launch Vehicle–Technology Demonstration Programme (RLV-TD) відомо набагато більше та і якісних фотографій тут достатньо. Можливо тому, що RLV-TD – це поки що лише серія різноманітних випробувань, до польотів у космос справа ще не дійшла.
Програма RLV-TD стартувала у 2006 році, коли Організація космічних досліджень і розробок Індії (ISRO) здійснила перші наземні випробування гіперзвукового прямоточного повітряно-реактивного двигуна (scramjet). Будівництво масштабних прототипів RLV-TD, які отримали назву Pushpak ("Маленька квітка") почалось у 2012 році.
Програма RLV-TD складається з серії експериментів, два з яких – Hypersonic Flight Experiment (HEX) та Landing Experiment (LEX) вже відбулися, а два – Orbital Return Flight Experiment (OREX) та Scramjet Propulsion Experiment (SPEX) ще плануються.
Під час експерименту HEX01, який відбувся 23 травня 2016 року прототип RLV-TD не ховався під обтічник, а закріплявся нагорі першого ступеню ракети-носія RLV-SB, у якості якої виступав твердопаливний прискорювач HS-9 від ракет серії SLV-3. RLV-TD злетів на висоту 70 км, після чого здійснив серію маневрів та приводнився у води Бенгальської затоки на відстані 450 км від місця запуску. Місія тривала 770 секунд і була визнана вдалою.
Серія експериментів RLV-LEX, під час яких Pushpak скидали з гелікоптера з висоти у 4,5 км, мала на меті відпрацювати автономну посадку, роботу системи керування, радарів, сенсорів, шасі, гальмівних парашутів тощо. Усього у 2023–2024 роках було здійснено три таких експерименти, останній 23 червня 2024 року. Усі вони визнані вдалими.
Наступні етапи – експерименти OREX та SPEX, передбачають вихід у космос і повернення з орбіти. Ракетою-носієм має виступити GSLV з другим ступенем PS-4 від іншої ракети-носія PSLV. У цьому польоті мінішатл буде ховатися під традиційний обтічник, крім того, буде використовуватися нова, збільшена у 1,6 раза, версія RLV-TD. Дати нових випробувань поки що не оголошені, стан готовності нового прототипу RLV-TD теж невідомий.
Як бачите, шатли потроху повертаються. Boeing X-37 та деякі його клони вже активно літають, хоча ми й гадки не маємо чим саме вони займаються на орбіті. Але, як то кажуть, не X-37 єдиним, крім суто військових шатлів, у розробці є і комерційні човники, ба більше, деякі з них мають стартувати вже невдовзі. Про ці ракетоплани ми поговоримо наступного разу.