Arany László: Mentőcsónak a Nemzetközi Űrállomáshoz - az X-38 program

Kutatási anyag - 2001 március.

A NASA által kifejlesztett, a legkorszerűbb technikát felvonultató X-38 lehet az első olyan űreszköz az utóbbi húsz évben, mely képes orbitális pályára embereket juttatni, s onnan vissza is hozni, s mindezt úgy, hogy kifejlesztési költsége csak töredéke a korábbi személyzettel ellátott űrhajók hasonló költségének.

Célok és elvárások

A tervezettel szemben támasztott legsürgetőbb elvárás, kifejleszteni egy prototípus megépítéséhez szükséges technikát, egy olyan prototípusét, melynek ha elkészül a végleges változata, az majd alkalmas lesz a Nemzetközi Űrállomás "mentőcsónakjaként" (személyzet visszaszállító űreszköz - CRV) funkcionálni, vész esetén. A tervezés azonban nem áll meg ennél a pontnál. A mérnökök célkitűzései közt egy olyan személyszállító űreszköz megteremtése szerepel - bizonyos módosításokat követően -, mely esetleg az Egyesült Államok más, saját jellegű és nemzetközi űrprogramjaiba bekapcsolódva, az Ariane-5 rakétával felbocsátható legyen, ezáltal elérhetővé téve számos ország felhasználói számára. További cél egy eddig még soha nem látott hatékonysági szint megteremtése, ehhez felhasználva minden elérhető és még fejlesztés alatt álló csúcstechnikai eszközt. A legkorszerűbb eszközök beépítettségi arányának el kell érni a 80 százalékot.

Az eredeti elképzelések szerint egy kapszula-típusú (Apollo, Szojuz visszatérő egység) mentőegységet fejlesztettek volna ki, s ennek költségét évekkel ezelőtt 2 milliárd dollárra becsülték. Az X-38 tervezet keretében 4 darab, sokkal szélesebb körben használható és mozgékonyabb személyszállító űrhajó épül meg, mint amilyenről a kezdeti elképzelések szóltak, s ráadásul mindez a tervezett költségek negyedrészéért.

A nemzetközi űrállomás működésének első néhány évében az orosz gyártmányú Szojuz űrhajó lesz az űrállomáshoz kapcsolva mentőegységként. A legénység száma a későbbiekben azonban növekedni fog, három főről várhatóan hétre, s ehhez már egy olyan mentőeszközre van szükség, mely ennyi emberrel a fedélzetén is képes visszatérni a Földre.

Az X-38 technológiája

Az X-38 tervezésének alapját alapvetően a honvédség légiereje által az 1960-as évek közepe táján, főleg az X-24A projekt keretében kifejlesztett "emelő test"-ként ismert koncepció adja. A fékezést követően az X-38 ledobja hajtóművét és - hasonlóan az űrrepülőgépekhez - meghajtás nélküli siklórepülésben közelít a földhöz. A megfelelő magasság elérésekor kinyitja kormányozható paplanernyőjét (ezt a technikát éppen mostanában fejlesztette ki a hadsereg) a végső közelítéshez. A leszállás kerekek helyett siklótalpakra történik majd.

Az a körülmény, hogy az X-38 megvalósításánál egy "polcról levett" technológiát alkalmaznak, még nem jelenti azt, hogy ez a technológia elavultnak számítana. Az itt alkalmazott technikák tekintélyes részét még sohasem használták emberes űrrepülések vonatkozásában. Az X-38 repülésirányító számítógépe a Légierő körében már általánosan használt, a repülést vezérlő számítógépes programrendszer szintén széles körben alkalmazott a különböző űreszközök fedélzetén. Az atmoszférikus repüléseknél használt kísérleti példány képalkotó rendszere sem új fejlesztés, néhány példánya már repült az űrrepülőgépeken a NASA egyéb technológiai kísérletei részeként. Az X-38 elektromechanikus kormányművének kifejlesztése korábbi, a NASA, a Légierő és a Haditengerészet közötti kutatási-fejlesztési együttműködés eredménye. Az X-38 burkolócsempéit egy speciális bevonattal látják el élettartamuk jelentős meghosszabbítása céljából, egy olyan réteggel, melyet a NASA az űrrepülőgépek részére fejlesztett ki, de aztán mégsem használt. Az X-38 elsődleges navigációs rendszere, az Inerciális Navigációs Rendszer/Globális Helymeghatározó Rendszer olyan berendezés, melyet az USA katonai repülőgépei is használnak.

Üzemeltetés

Habár az eredeti elképzeléseket egy napon meg lehet változtatni, az X-38 átalakítható személyszállító űrhajóvá, a jelenlegi tervek szerint az űrhajót kizárólag a Nemzetközi Űrállomás mentőegységeként kívánják használni. Az űrállomástól függetlenítve, mindössze kilenc órányi működésre elegendő életfenntartó rendszere. Az űrhajó leszállása teljes mértékben automatizált, a személyzetnek azonban meg lesz a lehetősége arra, hogy a rendszereket átkapcsolja kézi irányításra, felügyelje a helyzetbeállítást, kiválassza a leszállási helyet és nyissa az ejtőernyőket, amennyiben szükségessé válik. Az X-38 nitrogéngázzal hajtott magasságbeálító rendszerrel van ellátva, energiatermelésre elemeket használ. A mentőcsónak 10 m hosszú, 4.85 m széles lesz, s 10 tonnát nyom.

A kezdetek

1995 elején a Johnson Space Centerben kezdtek el foglalkozni az X-38 kifejlesztésének lehetőségével egy "házon belüli" tanulmány keretében. Már azon a nyáron elvégeztek néhány korai repülési tesztet is az ejtőernyőrendszerrel; paplanernyővel felszerelt platformokat dobtak le repülőgépekről a hadsereg Yuma-i kísérleti telepén, Arizónában. 1996 legelején megköttetett a szerződés a kaliforniai Mojave városában található Scaled Composites Incorporation nevű vállalattal a légköri kísérleteknél felhasználandó három darab teljes léptékű modell elkészítéséről. Az első modell vázát 1996 szeptemberében szállították a Johnson Űrközpontba, ahol felszerelték a megfelelő aerodinamikai eszközökkel, számítógépekkel és egyéb berendezésekkel, melyek a Drydenben kivitelezendő repülési tesztekhez szükségeltettek. A második modellt 1996 decemberében adták át a Johnson űrközpont munkatársainak.

A személyzet nélküli repülési tesztek sorozatát hajtják végre, míg végül valamikor 2002-ben sor kerülhet az első világűrbeli kipróbálásra is. Ekkor várhatóan a Columbia űrrepülőgép a rakterében viszi fel az X-38-at a világűrbe, ahonnan az siklórepüléssel tér vissza. Ha ez a repülés sikeres lesz, valószínűleg egy újabb kísérletre is sor kerül, majd rövidesen hozzákapcsolják a Nemzetközi Űrállomáshoz, ahol elfoglalja végleges helyét. Az X-38 program teljes költségét, beleértve a fejlesztést, a tesztrepüléseket, a kétszeri világűrbeli kipróbálást is, kevesebb mint 800 millió dollárra becsülik. Jelenleg körülbelül 100 ember dolgozik ezen a tervezeten a Dryden Kísérleti Repülési Terepen és a Johnson Űrközpontban.

A jelenlegi helyzet

Az első X-38-as, katalógusszáma szerint a "131. számú jármű" (Vehicle 131), 1997 június 4-én érkezett meg a Dryden Kísérleti Repülési Terepre a Légierő C-17-es szállítógépének gyomrában, s első repülésére 1998 márciusában került sor. A második példány, a V132, 1998 szeptemberében lett leszállítva a kísérleti terepre, s 1999 márciusában tette meg első útját. A V132-be beépítették az "emelő test" teljes repülésirányító rendszerét, mindezt azért, hogy a kísérleti eszköz képes legyen autonóm módon is repülni, függetlenül a paplanernyővel kapcsolatos fejlesztésektől. Mindeközben a V201-es, majdan a világűrbe is kijutó, kísérleti eszköz is szinte teljesen elkészült a Johnson Űrközpontban, s a paplanernyőre vonatkozó repülési teszteket is folyamatosan végzik a Yuma-i kísérleti terepen.

Kapcsolódó kutatások

Számos kutatóközpontban végeznek szélcsatornás kísérleteket különböző formájú eszközökkel annak érdekében, hogy a repülő test nagyságának változtatása nélkül minél nagyobb belső térfogatot lehessen elérni. A repülésirányító rendszer tesztelése is folyamatosan zajlik a Légierő sokoldalúan felhasználható F-16-os vadászgépével (VISTA), a V132 jelű kísérleti eszköz repülésének előkészítéseként. Végezetül: egy továbbfejlesztett paplanernyővel is elkezdődtek a modellkísérletek. Ha ezek a kísérletek is sikeresek lesznek, ezt az ejtőernyőt kapja majd meg a világűrbe induló V201 jelű kísérleti eszköz.

Ütemezés

Az X-38-cal a légköri repülési kísérletek folytatódni fognak az elkövetkezendő négy évben, három, folyamatosan fejlesztett kísérleti eszközzel. Az egyes siklási kísérletek magasságát 15 km-re szeretnék emelni, s szeretnék megnövelni a siklási időt is, hogy alaposabban tanulmányozhassák a fejlesztés alatt álló eszköz és ejtőernyőrendszerének viselkedését.

Forrás: http://www.dfrc.nasa.gov/Projects/x38/

Vissza a nyitólapra