Koncepcja systemu lotniczego z orbitującym kosmolotem ma wiele pozytywnych cech i dlatego przyciąga uwagę. Od kilkudziesięciu lat powstają różne projekty takich systemów, ale ich realne perspektywy pozostają pod znakiem zapytania. Do tej pory uruchomiono tylko kilka takich projektów, a przyszłość całego kierunku pozostaje pod znakiem zapytania.
Sukcesy przeszłości
Koncepcja kosmolotu na orbicie przewiduje stworzenie samolotu zdolnego do samodzielnego wznoszenia się na orbitę lub za pomocą rakiety nośnej, a następnie powrotu na Ziemię lotem aerodynamicznym z poziomym lądowaniem. Ta metoda lotu ma pewne zalety i dlatego jest interesująca dla przemysłu rakietowego i kosmicznego.
Wiodące mocarstwa rozpoczęły aktywną pracę nad tym tematem już w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku. Następnie opracowano szeroką gamę systemów lotniczych (AKS) przy użyciu różnych samolotów kosmicznych. Niektóre z tych projektów posunęły się nawet do eksperymentów na pełną skalę przy użyciu technik eksperymentalnych.
Jednocześnie kierunek wciąż nie jest zbyt udany i rozwinięty. Liczba przebadanych próbek jest znacznie mniejsza niż łączna liczba proponowanych projektów, a tylko jeden kompleks osiągnął realną eksploatację.
Najbardziej udanym samolotem na orbicie jest amerykański wahadłowiec kosmiczny. W latach 1981-2011. Takie urządzenia wykonały 135 lotów (2 wypadki), podczas których setki ton ładunku i dziesiątki astronautów zostały dostarczone na orbitę i wróciły na Ziemię. Program ten nie rozwiązał jednak problemu obniżenia kosztów wycofania i odzyskania ładunku, a także okazał się zbyt skomplikowany. Ponadto na początku dziesiątych lat samoloty kosmiczne wyczerpały swoje zasoby, a budowa nowych okazała się niecelowa.
W naszym kraju prace nad kosmolotami zatrzymały się na etapie testów. I tak w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych przeprowadzono rozbudowany program prób stołowych i w locie urządzeń serii BOR, m.in. z dostępem do orbity. W 1988 roku statek kosmiczny „Buran” wykonał jedyny lot kosmiczny. Kolejne projekty krajowe nie wyszły poza najwcześniejsze etapy.
Obiecujące zmiany
Na początku XXI wieku The Spaceship Company i Virgin Galactic przetestowały eksperymentalny samolot kosmiczny SpaceShipOne. Później na bazie tego produktu opracowano nowy statek kosmiczny SpaceShipTwo, zdolny do podnoszenia małych ładunków do dolnej granicy przestrzeni kosmicznej. Ze względu na takie ograniczenia kosmolot traktowany jest wyłącznie jako środek transportu dla kosmicznych turystów lub jako platforma do niektórych badań.
W latach 2018-19. doświadczył SpaceShipTwo w dwóch lotach wzniósł się na wysokość ponad 80 km. Nowe loty planowane są po zakończeniu modernizacji i przygotowaniu istniejącego statku do eksploatacji komercyjnej. W trakcie budowy są również dwa nowe samoloty kosmiczne o „wyglądzie seryjnym”. Nie wiadomo, jak szybko SpaceShipTwo wejdzie do użytku komercyjnego. Projekt wielokrotnie borykał się z problemem odroczenia i trend ten może się utrzymać w przyszłości.
Bardziej udany i obiecujący jest projekt Dream Chaser firmy Sierra Nevada Corp. Proponuje budowę AKS z rakietą nośną i samolotem kosmicznym zdolnym do wznoszenia się na niskie orbity okołoziemskie. Dream Chaser jest rozwijany głównie do współpracy z Międzynarodową Stacją Kosmiczną; będzie musiał dostarczyć ludzi i ładunek na orbitę i wrócić na Ziemię. Szacowana ładowność wyniesie 5 ton, czas lotu nie będzie dłuższy niż kilka godzin.
Do tej pory testy naziemne i w locie przeprowadzono przy użyciu dwóch eksperymentalnych kosmolotów. Pierwszy lot planowany jest na 2022 r. przy użyciu standardowego pojazdu startowego Vulcan Centaur. Następnie odbędzie się próbny start na ISS. Do końca dekady planowane jest rozpoczęcie pełnej eksploatacji tego AKS z regularnymi lotami z jednym lub innym ładunkiem na pokładzie. Nie wiadomo, na ile realistyczne są takie plany. Według NASA Sierra Nevada stoi przed różnymi wyzwaniami, które przynajmniej utrudniają przygotowanie się do lotów.
Testy orbitalne
Od początku 2000 roku obiecujący samolot kosmiczny został opracowany przez amerykańskie siły powietrzne, DARPA, NASA i Boeing. Testy w locie produktu o nazwie X-37A rozpoczęły się w 2006 roku. Wtedy powstało ulepszone urządzenie X-37B, nadające się do wystrzelenia na orbitę. Projekt powstał na zlecenie Sił Powietrznych i prawdopodobnie miał wyłącznie cel wojskowy. Jednocześnie dokładne dane tego rodzaju nie zostały jeszcze ujawnione.
Pierwszy lot orbitalny doświadczonego X-37B rozpoczął się w kwietniu 2010 roku i trwał 224 dni - do grudnia. Potem odbyły się kolejne cztery loty, a ostatni trwał ponad 779 dni. Od maja ubiegłego roku jeden z dwóch prototypów znajduje się na orbicie; data powrotu i wejścia na pokład nie jest znana. Być może tym razem ponownie ustanowią rekord na czas lotu.
Według różnych szacunków i szacunków X-37B jest już używany przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych w misjach w świecie rzeczywistym. Urządzenie wykonuje różne manewry i zmienia swoje orbity. Zgłoszono zrzut ładunku. Tak więc procesowi rozwijania zdolności technicznych lotu może towarzyszyć realna praca na rzecz armii.
We wrześniu 2020 r. chińscy specjaliści uruchomili pojazd startowy Changzheng-2F z obiecującym statkiem kosmicznym wielokrotnego użytku. Ten ostatni wszedł na niską orbitę ziemską i prawdopodobnie zaczął wykonywać przydzielone zadania. Nie ujawniono żadnych szczegółów dotyczących chińskiego projektu AKC. Nawet klasa powstałego aparatu pozostaje nieznana.
Według zagranicznych źródeł pierwszy w Chinach statek wielokrotnego użytku jest podobny w architekturze i wyglądzie do amerykańskiego X-37B i powinien mieć podobne możliwości. Ten produkt rzekomo jest wykonany w postaci samolotu ze skrzydłem delta o małej rozpiętości i ma masę nie większą niż 8 t. Zakres zadań do rozwiązania i zakres zastosowania są nieznane. Chiny nadal nie ujawniły szczegółów swojego projektu.
Problemy z kierunkiem
Mimo wszelkich wysiłków kierowanie AKS-em z samolotem na orbicie miał jak dotąd ograniczony sukces. W niedalekiej przyszłości sytuacja może się zmienić, ale czas i rezultaty bieżących procesów wciąż pozostają pod znakiem zapytania. Do takiego stanu rzeczy doprowadziło wiele charakterystycznych czynników i trudności, z jakimi musi się zmierzyć przemysł rakietowy i kosmiczny.
Głównym problemem kosmolotów jest złożoność ich tworzenia. Projektanci muszą połączyć specyficzne cechy technologii orbitalnej i lotu aerodynamicznego, biorąc pod uwagę charakterystyczne obciążenia konstrukcji. Często wymaga to opracowania nowych technologii i komponentów. Odpowiednio wzrasta koszt pracy.
Proponowane projekty kosmolotów nie mogą jeszcze konkurować z systemami rakietowymi i kosmicznymi innych klas. Istniejące statki i pojazdy nośne są w stanie dostarczać różne ładunki na różne orbity – klient może wybrać optymalny system. Samoloty kosmiczne proponowanych typów nie mogą jeszcze zapewnić takiej elastyczności użytkowania. Aby to zrobić, konieczne jest zakończenie rozwoju bieżących projektów i stworzenie nowych próbek o różnych cechach.
Wreszcie, na perspektywy tego kierunku negatywnie wpływa ogólna koniunktura przemysłu rakietowego i kosmicznego. Największe sukcesy odnoszą projekty amerykańskie i chińskie tworzone na zlecenie sił zbrojnych i przy ich bezpośrednim wsparciu. Komercyjni deweloperzy z proaktywnymi projektami, a nawet duże organizacje, takie jak NASA, nie są jeszcze w stanie samodzielnie zapewnić szybkiego i wysokiej jakości tworzenia systemów o pożądanych możliwościach.
Ze względu na obiektywne ograniczenia i różne trudności, dotychczasowy rozwój systemów lotniczych z samolotami kosmicznymi może pochwalić się jedynie ograniczonymi osiągnięciami. Większość tego typu projektów przeszła do historii bez rzeczywistych rezultatów, a większość obecnych rozwiązań nie wyszła jeszcze z etapu testów. Jednak zainteresowanie tym tematem pozostaje i stymuluje kontynuację pracy. Można przypuszczać, że w przyszłości sytuacja będzie się stopniowo zmieniać, a do użytku będą wprowadzane nowe modele samolotów orbitalnych. Jednak analogi starego wahadłowca kosmicznego o tych samych wymiarach i ładowności najprawdopodobniej nie pojawią się w nadchodzących latach.
