Аэроторможение Space Force X-37 может стать основой для будущего проектирования спутников | Журнал Воздушно-космических войск

«Смотрите, как я делаю этот кикфлип» — по сути, то, что сказали высокопоставленные представители Космических сил 10 октября, когда они объявили, что секретный орбитальный испытательный корабль X-37B скоро начнет аэроторможение, маневр, при котором орбитальный космический корабль погружается в атмосферу, чтобы создать сопротивление и замедлиться, не сжигая при этом ограниченный запас топлива.

По данным Космических сил, это будет первая попытка X-37 совершить такой маневр. пресс-релизхотя другие космические корабли выполняли это в прошлом. Хотя на самом деле мало кто увидит этот подвиг, один эксперт сказал, что он может повлиять на будущие конструкции космических кораблей, поскольку Космические силы стремятся к возможности быстрого маневрирования своими средствами на орбите.

«Смена орбитальных самолетов обычно требует довольно много топлива», — сказал Чарльз Гэлбрит, старший научный сотрудник Института аэрокосмических исследований Митчелла. «Если они смогут продемонстрировать экономию топлива посредством этого эксперимента, посредством этой операции, это может иметь важное значение для будущих операций».

Х-37 длиной 29 футов запускается в космос на борту ракеты, но может снова войти в атмосферу, приземлиться на взлетно-посадочную полосу, а затем снова выйти на орбиту, во многом как его пилотируемый родственник, космический шаттл. Корабль выполнил шесть миссий с момента своего первого запуска в 2010 году, а его текущая миссия началась 28 декабря 2023 года на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy, взлетающей из Космического центра Кеннеди, штат Флорида.

Для этой миссии беспилотный X-37 несет модули для изучения воздействия радиации на семена растений, предоставленные НАСА. В отличие от предыдущих ракет-носителей, более крупная ракета Falcon Heavy, вероятно, выведет X-37 на более высокую орбиту, чем когда-либо прежде.

Чем выше орбита, тем более выражено влияние радиационных поясов Ван Аллена, которые НАСА описывает как два».огромные пончики» частиц излучения высокой энергии, захваченных вокруг Земли магнитосферой планеты. То, как семена растений реагируют на эту радиацию, может рассказать будущим пилотируемым миссиям о длительных космических полетах, заявили Космические силы в ноябрьском докладе. пресс-релиз.

Помимо радиации, X-37 также должен протестировать новые технологии распознавания космической среды, используемые для отслеживания объектов, движущихся в космосе. Неясно, связаны ли эти испытания с маневром аэроторможения. Во время маневра Космические силы заявили, что X-37 «безопасно избавится от компонентов своего служебного модуля», что, вероятно, относится к оборудованию, используемому для проведения экспериментов.

По словам Гэлбрета, для этого может быть несколько причин. Если испытания завершены и оборудование больше не нужно, избавление от модулей может сократить массу и сделать процесс входа в атмосферу и восстановления более простым и безопасным. Ему также напомнили об эпохе холодной войны. программа КОРОНАгде спутники-шпионы на орбите сбрасывали пленочные капсулы, которые снова входили в атмосферу и дрейфовали с парашютов, прежде чем быть уничтоженными. зацепился мимо самолета С-130.

«Мы далеко за пределами той технологии, где нам приходится делать что-то подобное, но это чем-то напоминает мне подобные операции», — сказал Гэлбрет. «Можно размышлять о размещении датчиков или о размещении какой-то возвращаемой части от Х-37, которую нужно будет вернуть».

Независимо от того, что задумали модули, аэроторможение само по себе может оказаться полезным, поскольку Космические силы проводят динамичные космические операции, где спутники могут быстрее запускаться на орбиту и быстрее перемещаться, как только они туда доберутся.

В прошлом году начальник управления космических операций генерал Б. Ченс Зальцман описал эту концепцию как «почти непрерывное маневрирование, так что спутники на любом снимке радара выглядят так, как будто они маневрируют и просто постоянно меняют свою орбиту по мере прохождения, сохраняя миссии, но меняя ее орбиту».

Такое маневрирование невозможно для большинства существующих спутников USSF, которые несут достаточно топлива только для «удержания на месте» и не могут быть дозаправлены. В то время, по словам Зальцмана, динамические операции находились только на «фазе хорошей идеи».

Маневрирование Aerobrake может стать одним кирпичиком на пути к выходу из этой фазы. X-37 в настоящее время находится на высокоэллиптической орбите, то есть его путь принимает форму гигантского овала с Землей на одном конце, где корабль достигает перигея, близкого к атмосфере Земли, прежде чем развернуться обратно и высоко над ней.

X-37 «вероятно, изменит точку наибольшего сближения, свой перигей, так что он будет воздействовать на атмосферу сильнее, чем мог бы в противном случае», — объяснил Гэлбрет.

По мере увеличения атмосферного давления X-37 может использовать свои крылья, чтобы замедлиться или изменить свой наклон, чтобы отправиться на другой новый курс, «так что есть много возможностей, для которых вы можете использовать аэродинамику верхних слоев атмосферы». добавил он. «Вы действительно можете изменить свое наклонение, создать совершенно новую орбитальную плоскость из-за атмосферного давления».

Большинство спутников на орбите с их большими солнечными батареями и неаэродинамической конструкцией не предназначены для аэродинамического торможения, но предстоящие маневры могут стать основой для будущих разработок, если Космические силы будут заинтересованы в создании нового родственника X-37, сказал Гэлбрет.

«Это также открывает возможность использования транспортных средств на более низких орбитах, которые могли бы использовать атмосферу для регулярного маневрирования, сохраняя при этом достаточную орбитальную скорость на протяжении всего срока своей миссии», — добавил он. «Так что это может создать очень интересные возможности для динамичных космических операций, которые не требуют такого большого количества бортового топлива».

Представители Космических сил отметили, что аэробрейк может информировать о будущих операциях отделения.

«Этот первый в своем роде маневр X-37B является невероятно важной вехой для Космических сил США, поскольку мы стремимся расширить наши способности и возможности действовать в этой сложной области», — сказал Зальцман в сообщении от 10 октября.

«Приятно видеть, как команда X-37, Космические силы и ВВС расширяют новые горизонты с помощью этого испытания», — сказал Гэлбрет. «Надеюсь, когда-нибудь они смогут рассказать о результатах и ​​о том, как это повлияет на будущие архитектуры».