Em 21 de julho de 2011, a espaçonave americana Atlantis fez seu último pouso, que pôs fim ao longo e emocionante programa do Sistema de Transporte Espacial. Por uma série de razões técnicas e econômicas, foi decidido interromper a operação do sistema do ônibus espacial. No entanto, a ideia de uma espaçonave reutilizável não foi abandonada. Atualmente, vários projetos semelhantes estão sendo desenvolvidos ao mesmo tempo, e alguns deles já conseguiram mostrar seu potencial.
O projeto da espaçonave reutilizável do Ônibus Espacial perseguia vários objetivos principais. Um dos principais foi reduzir o custo do voo e se preparar para ele. A possibilidade de uso múltiplo do mesmo navio em teoria traz algumas vantagens. Além disso, a aparência técnica característica de todo o complexo permitiu aumentar significativamente as dimensões admissíveis e o peso da carga útil. Uma característica única do STS era a capacidade de retornar a espaçonave à Terra dentro de seu compartimento de carga.
O último lançamento da espaçonave Altantis, 8 de julho de 2011 Foto da NASA
No entanto, durante a operação, verificou-se que nem todas as tarefas foram concluídas. Então, na prática, preparar o navio para o vôo acabou sendo muito longo e caro - de acordo com esses parâmetros, o projeto não se encaixava nos requisitos originais. Em vários casos, a espaçonave reutilizável poderia, em princípio, não substituir os veículos lançadores "convencionais". Por fim, a gradual obsolescência moral e física dos equipamentos acarretava os mais sérios riscos para as tripulações.
Como resultado, foi decidido encerrar a operação do Sistema de Transporte Espacial. O último 135º voo ocorreu no verão de 2011. Quatro navios existentes foram cancelados e transferidos para museus como desnecessários. A consequência mais famosa de tais decisões foi o fato de o programa espacial americano ter ficado sem sua própria nave tripulada por vários anos. Até agora, os astronautas têm que entrar em órbita usando tecnologia russa.
Além disso, o planeta inteiro ficou sem sistemas reutilizáveis por um período indefinido. No entanto, algumas medidas já estão sendo tomadas. Até o momento, as empresas americanas desenvolveram vários projetos de espaçonaves reutilizáveis de um tipo ou outro. Todas as novas amostras já foram, pelo menos, retiradas para teste. Em um futuro previsível, eles também serão capazes de entrar em operação plena.
Boeing X-37
O principal componente do complexo STS era uma aeronave orbital. Este conceito está sendo usado atualmente no projeto X-37 da Boeing. No final dos anos noventa, a Boeing e a NASA começaram a estudar o tópico de espaçonaves reutilizáveis capazes de estar em órbita e voar na atmosfera. No início da década passada, esse trabalho levou ao início do projeto X-37. Em 2006, um protótipo de um novo tipo chegou aos testes de vôo com uma queda de um porta-aviões.
Aeronave Boeing X-37B em uma carenagem de veículo de lançamento. Foto da Força Aérea dos EUA
O programa interessou à Força Aérea dos Estados Unidos, e desde 2006 tem sido implementado em seus interesses, embora com alguma ajuda da NASA. Segundo dados oficiais, a Força Aérea quer conseguir uma promissora aeronave orbital, capaz de lançar várias cargas ao espaço ou realizar vários experimentos. De acordo com várias estimativas, o atual projeto X-37B também pode ser usado em outras missões, incluindo aquelas relacionadas ao reconhecimento ou trabalho de combate completo.
O primeiro voo espacial da espaçonave X-37B ocorreu em 2010. No final de abril, o veículo lançador Atlas V lançou o veículo em uma órbita pré-determinada, onde permaneceu por 224 dias. O pouso "como um avião" ocorreu no início de dezembro do mesmo ano. Em março do ano seguinte, teve início o segundo voo, que durou até junho de 2012. Em dezembro, ocorreu o próximo lançamento, e o terceiro pouso foi realizado apenas em outubro de 2014. De maio de 2015 a maio de 2017, o experiente X-37B realizou seu quarto vôo. Em 7 de setembro do ano passado, outro vôo de teste começou. Quando será concluído, não é especificado.
Pelos poucos dados oficiais, o objetivo dos voos é estudar o trabalho das novas tecnologias em órbita, bem como realizar diversos experimentos. Mesmo que os X-37Bs experientes resolvam tarefas militares, o cliente e o contratado não divulgam tais informações.
Em sua forma atual, o produto Boeing X-37B é um avião-foguete de aparência característica. Distingue-se por uma grande fuselagem e aviões de área média. Um motor de foguete é usado; o controle é realizado automaticamente ou por comandos do solo. De acordo com dados conhecidos, um compartimento de carga com um comprimento de mais de 2 m e um diâmetro de mais de 1 m é fornecido na fuselagem, que pode acomodar até 900 kg de carga útil.
No momento, o experiente X-37B está em órbita e resolvendo as tarefas atribuídas. Não se sabe quando ele voltará para a Terra. As informações sobre o andamento do projeto-piloto também não foram especificadas. Aparentemente, novas mensagens sobre o desenvolvimento mais interessante não aparecerão antes do próximo pouso do protótipo.
SpaceDev / Sierra Nevada Dream Chaser
Outra versão do plano orbital é a espaçonave Dream Chaser da SpaceDev. Este projeto vem sendo desenvolvido desde 2004 para participar do programa de Serviços de Transporte Orbital Comercial da NASA (COTS), mas não conseguiu passar na primeira fase de seleção. No entanto, a empresa de desenvolvimento logo concordou em cooperar com a United Launch Alliance, que estava pronta para oferecer seu veículo de lançamento Atlas V. Em 2008, a SpaceDev tornou-se parte da Sierra Nevada Corporation e logo depois recebeu financiamento adicional para criar sua aeronave. Posteriormente, houve um acordo com a Lockheed Martin para a construção conjunta de equipamentos experimentais.
Avião orbital experiente Dream Chaser. Foto da NASA
Em outubro de 2013, o protótipo voador do Dream Chaser foi lançado de um helicóptero, após o qual mudou para um vôo planado e fez um pouso horizontal. Apesar da quebra durante o pouso, o protótipo confirmou as características do projeto. Futuramente, mais alguns testes serão realizados nos estandes. Com base nos resultados, o projeto foi finalizado e, em 2016, foi iniciada a construção de um protótipo para voos espaciais. Em meados do ano passado, NASA, Sierra Nevada e ULA assinaram um acordo para realizar dois voos orbitais em 2020-21.
Não muito tempo atrás, os desenvolvedores do dispositivo Dream Chaser receberam permissão para lançar no final de 2020. Ao contrário de uma série de outros desenvolvimentos modernos, a primeira missão espacial desta nave será realizada com uma carga real. A espaçonave terá que entregar certa carga à Estação Espacial Internacional.
Em sua forma atual, a espaçonave reutilizável Sierra Nevada / SpaceDev Dream Chaser é uma aeronave de aparência característica, que lembra externamente alguns desenvolvimentos americanos e estrangeiros. O veículo tem um comprimento total de 9 me está equipado com uma asa delta com um vão de 7 M. Para compatibilidade com os lançadores existentes, será desenvolvida futuramente uma asa dobrável. O peso de decolagem está determinado em 11,34 toneladas. O Dream Chaser será capaz de entregar 5,5 toneladas de carga à ISS e retornar até 2 toneladas à Terra. A descida da órbita "como um avião" está associada a menores sobrecargas, que se espera seja útil para a entrega de alguns equipamentos e amostras em experimentos separados.
Dragão Spacex
Por uma série de razões, a ideia de uma aeronave em órbita não é muito popular entre os desenvolvedores de novas tecnologias espaciais. Mais conveniente e lucrativa é agora considerada uma espaçonave reutilizável de aparência "tradicional", que é lançada em órbita usando um veículo lançador e retorna à Terra sem usar asas. O desenvolvimento de maior sucesso desse tipo é o Dragon da SpaceX.
A nave de carga SpaceX Dragon (missão CRS-1) perto da ISS. Foto da NASA
O trabalho no projeto Dragon começou em 2006 e foi realizado no âmbito do programa COTS. O objetivo do projeto era criar uma nave espacial com a possibilidade de vários lançamentos e retornos. A primeira versão do projeto envolveu a criação de um navio de transporte e, no futuro, foi planejado o desenvolvimento de uma modificação tripulada em sua base. Até o momento, o Dragon na versão "caminhão" mostrou resultados definitivos, enquanto o sucesso esperado da versão tripulada do navio está constantemente mudando em termos de tempo.
O primeiro lançamento de demonstração do navio de transporte Dragon ocorreu no final de 2010. Depois de todas as modificações necessárias, a NASA ordenou um lançamento completo de tal dispositivo, a fim de entregar a carga à Estação Espacial Internacional. Em 25 de maio de 2012, o Dragon atracou com sucesso na ISS. No futuro, vários novos lançamentos foram realizados com a entrega de mercadorias em órbita. O lançamento em 3 de junho de 2017 se tornou a etapa mais importante do programa. Pela primeira vez na história do programa, o navio reparado foi relançado. Em dezembro, outra espaçonave foi ao espaço, já voando para a ISS. Levando em consideração todos os testes, os produtos Dragon fizeram 15 voos até o momento.
Em 2014, a SpaceX anunciou a promissora nave espacial tripulada Dragon V2. Argumentou-se que esse dispositivo, que é um desenvolvimento do caminhão existente, será capaz de entregar à órbita ou retornar para casa até sete astronautas. Também foi relatado que, no futuro, o novo navio poderia ser usado para voar ao redor da lua, inclusive com turistas a bordo.
Como sempre acontece com projetos SpaceX, a linha do tempo do projeto Dragon V2 mudou várias vezes. Portanto, devido a atrasos com o suposto porta-aviões Falcon Heavy, a data dos primeiros testes mudou para 2018, e o primeiro voo tripulado gradualmente "se arrastou" para 2019. Finalmente, algumas semanas atrás, a empresa de desenvolvimento anunciou sua intenção de abandonar a certificação do novo "Dragon" para voos tripulados. No futuro, essas tarefas devem ser resolvidas usando o sistema BFR reutilizável, que ainda não foi criado.
A espaçonave de transporte Dragon tem um comprimento total de 7,2 m com um diâmetro de 3,66 m. O peso seco é de 4,2 toneladas. É capaz de entregar uma carga útil de 3,3 toneladas à ISS e retornar até 2,5 toneladas de carga. Para acomodar determinada carga, é proposto o uso de um compartimento selado com um volume de 11 metros cúbicos e um volume não pressurizado de 14 metros cúbicos. O compartimento não lacrado é lançado durante a descida e queima na atmosfera, enquanto o segundo volume de carga retorna à Terra e faz um pouso de paraquedas. Para corrigir a órbita, a espaçonave está equipada com 18 motores do tipo Draco. A eficiência dos sistemas é garantida por um par de painéis solares.
No desenvolvimento da versão tripulada do "Dragão", certas unidades da nave de transporte de base foram usadas. Ao mesmo tempo, o compartimento selado teve que ser significativamente retrabalhado para resolver novos problemas. Alguns outros elementos do navio também mudaram.
Lockheed Martin Orion
Em 2006, a NASA e a Lockheed Martin concordaram em construir uma promissora espaçonave reutilizável. O projeto recebeu o nome de uma das constelações mais brilhantes - Orion. Na virada da década, após a conclusão de parte da obra, a liderança dos Estados Unidos propôs abandonar esse projeto, mas após longas disputas ele foi salvo. O trabalho foi continuado e até o momento trouxe alguns resultados.
A nave de perspectiva Orion vista pelo artista. Desenho da NASA
De acordo com o conceito original, a nave Orion deveria ser usada em diferentes missões. Com sua ajuda, ele deveria entregar mercadorias e pessoas à Estação Espacial Internacional. Com o equipamento adequado, ele poderia ir à lua. Além disso, a possibilidade de um vôo para um dos asteróides ou mesmo para Marte estava sendo avaliada. No entanto, a solução de tais problemas foi atribuída a um futuro distante.
De acordo com os planos da última década, o primeiro lançamento de teste do Orion ocorreria em 2013. Para 2014, eles planejavam começar com astronautas a bordo. O vôo à lua poderia ser realizado até o final da década. Posteriormente, o cronograma foi ajustado. O primeiro voo não tripulado foi adiado para 2014 e o lançamento com tripulação para 2017. As missões lunares foram adiadas para os anos vinte. Até agora, os voos com tripulação foram adiados para a próxima década.
Em 5 de dezembro de 2014, ocorreu o primeiro lançamento de teste do Orion. A espaçonave com o simulador de carga útil foi lançada em órbita pelo veículo de lançamento Delta IV. Poucas horas após o lançamento, ele voltou à Terra e caiu em uma determinada área. Ainda não foram realizados novos lançamentos. No entanto, especialistas da Lockheed Martin e da NASA não ficaram parados. Nos últimos anos, vários protótipos foram construídos para a realização de certos testes em condições terrestres.
Apenas algumas semanas atrás, começou a construção do primeiro Orion para vôo tripulado. Seu lançamento está previsto para o próximo ano. A tarefa de lançar a espaçonave em órbita será confiada ao promissor veículo de lançamento do Sistema de Lançamento Espacial. A conclusão do trabalho em andamento mostrará as reais perspectivas de todo o projeto.
O projeto Orion prevê a construção de um navio com cerca de 5 m de comprimento e cerca de 3,3 m de diâmetro. Uma característica deste aparelho é um grande volume interno. Apesar da instalação dos equipamentos e instrumentos necessários, no interior do compartimento vedado resta pouco menos de 9 metros cúbicos de espaço livre, adequado para a instalação de determinados dispositivos, incluindo assentos de tripulantes. O navio poderá levar a bordo até seis astronautas ou uma carga específica. A massa total do navio é determinada em 25,85 toneladas.
Sistemas suborbitais
Atualmente, vários programas interessantes estão sendo implementados que não prevêem o lançamento de uma carga útil na órbita da Terra. Modelos prospectivos de equipamentos de várias empresas americanas poderão realizar apenas voos suborbitais. Esta técnica deve ser usada para alguma pesquisa ou no desenvolvimento do turismo espacial. Novos projetos deste tipo não são considerados no contexto do desenvolvimento de um programa espacial completo, mas, no entanto, são de certo interesse.
Veículo suborbital SpaceShipTwo sob a asa do porta-aviões White Knight Two. Foto Virgin Galactic / virgingalactic.com
Os projetos SpaceShipOne e SpaceShipTwo da Scale Composites e Virgin Galactic propõem a construção de um complexo que consiste em um porta-aviões e uma aeronave orbital. Desde 2003, os dois tipos de equipamentos realizaram um número significativo de voos de teste, durante os quais várias características de design e métodos de trabalho foram testados. Espera-se que uma nave espacial do tipo SpaceShipTwo seja capaz de levar a bordo até seis passageiros turísticos e levantá-los a uma altitude de pelo menos 100-150 km, ou seja, acima do limite inferior do espaço sideral. A decolagem e a aterrissagem devem ser realizadas a partir de um campo de aviação "tradicional".
A Blue Origin vem trabalhando em outra versão do sistema espacial suborbital desde meados da última década. Ela se propõe a realizar esses voos usando um pacote de um veículo lançador e um navio, semelhantes aos usados em outros programas. Além disso, tanto o foguete quanto a nave devem ser reutilizáveis. O complexo foi denominado New Shepard. Desde 2011, mísseis e navios de um novo tipo realizam voos de teste regularmente. Já conseguiu enviar a espaçonave a uma altitude de mais de 110 km, bem como garantir o retorno seguro da espaçonave e do veículo lançador. No futuro, o sistema New Shepard deverá ser uma das inovações no campo do turismo espacial.
Futuro reutilizável
Por três décadas, desde o início da década de oitenta do século passado, o complexo do Sistema de Transporte Espacial / Ônibus Espacial tem sido o principal veículo de transporte de pessoas e mercadorias para orbitar no arsenal da NASA. Devido à obsolescência moral e física, bem como pela impossibilidade de obter todos os resultados desejados, o funcionamento dos Shuttles foi encerrado. Desde 2011, os Estados Unidos não têm navios reutilizáveis operacionais. Além disso, embora não tenham seu próprio veículo tripulado, os astronautas precisam voar com tecnologia estrangeira.
Apesar do encerramento da operação do Sistema de Transporte Espacial, a astronáutica americana não abandona a própria ideia de espaçonaves reutilizáveis. Essa técnica ainda é de grande interesse e pode ser usada em uma ampla variedade de missões. No momento, a NASA e várias organizações comerciais estão desenvolvendo várias espaçonaves promissoras ao mesmo tempo, tanto aeronaves orbitais quanto sistemas com cápsulas. No momento, esses projetos estão em diferentes estágios e apresentam diferentes sucessos. Num futuro muito próximo, o mais tardar no início da década de 20, a maior parte dos novos desenvolvimentos chegarão à fase de voos de teste ou de pleno direito, o que permitirá reexaminar a situação e tirar novas conclusões.
