что такое суборбитальное пространство
К баллистическому будущему: что такое суборбитальные траектории и как по ним будут летать космические аппараты
20 декабря 2019 года состоялся запуск американского космического корабля CST-100 Starliner (Сrew Space Transportation) разработки Boeing. Первый полет вышел нештатным, но не аварийным. Спустя двое суток аппарат успешно приземлился на полигоне Уайт-Сэндс. Ничего особенного, пуск как пуск.
По методу шаттла
Однако в баллистике этого и дальнейших запусков «Старлайнера» есть особенность. Ракета выводит его не на космическую орбиту, а на суборбитальную траекторию. Формирует такую траекторию вторая ступень – кислородно-водородный дедушка «Центавр», реальный космический паровоз, движимый силой водяного пара. Целевая орбита, на которую он доставляет Starliner, при космическом апогее высотой 188 км получает перигей высотой 73 км. Это атмосфера. Если «Старлайнер» пройдет такой перигей, он упадет. Поэтому после отделения от «Центавра» на суборбитальной траектории корабль доразгоняется для выхода на орбиту 40-секундным включением собственных двигателей.
Эта схема баллистически повторяет выведение Space Shuttle, запускавшегося твердотопливными ускорителями и своими главными двигателями на суборбитальную кривую. Там шаттл сбрасывал топливный бак, летевший по этой траектории вплоть до входа в атмосферу, и переходил на космическую орбиту с помощью двигателей орбитального маневрирования.
Starliner копирует баллистику шаттла до момента включения своих двигателей через 30 минут после старта. А отработавший «Центавр» валится в океан по суборбитальной траектории, которую он сформировал себе и кораблю.
Путь внутрь Земли
Зачем «Старлайнеру» эти фокусы с суборбитальной траекторией? Такие траектории бывают разных форм, но у всех единая баллистическая основа – эллипс орбитального обращения тела вокруг центра масс Земли. И по уравнению движения, и по своей сути. Эти эллипсы частично проходят под поверхностью планеты, пересекая ее в точках, которые при движении тела по такой орбите становятся точками входа (падения) и выхода (старта). Часть орбиты над поверхностью Земли называется суборбитальной траекторией. Тело на ней не должно делать полного реального витка.
В остальном суборбитальные траектории заметно различаются. Так, боеголовки межконтинентальных ракет большой дальности поднимаются на сотни километров за атмосферу, но, имея подземный перигей, входят в плотные слои с приличным углом наклона – 10–20 градусов к горизонту. На какую глубину опустится в Землю перигей и где именно, вопрос расчета таких траекторий.
Вторая ступень принимает от первой эллиптическое движение с перигеем глубоко в мантии планеты. Ее задача – вывести перигей на поверхность и дальше в космос, на нужную высоту. По запланированному уровню подъема легко оценить требуемую энергию, работу ступени, количество топлива, время полета на главной тяге и другие параметры. Вторая ступень «раздувает» вокруг Земли суборбитальную траекторию, полученную от первой, поднимая перигей из глубин. Высота, на которой следует прекратить подъем, определяется командой на выключение двигателя.
Специалисты по динамике полета выбрали высоту 73 км. Но если перигей нужен в плотных слоях, почему не оставить его в нижней стратосфере, на высоте 15–20 км? И почему сразу не вывести его за пределы атмосферы, получив полностью космическую орбиту?
Какие будут версии?
Для начала можно предположить, что высота перигея позволяет снизить запас топлива в корабле. Чем выше перигей, тем меньшая скорость нужна, чтобы поднять его в космос до заданной высоты. Но зачем тогда перигей в атмосфере? Возможны технические резоны – например, исключить выход на аварийные космические орбиты с недопустимо долгим пребыванием на них (что плохо и для экипажа, и для батарей). Если это не орбита, при аварийном отделении корабль войдет в плотные слои, причем его возвращение будет вполне штатным. А значит, при некоторых отказах суборбитальная траектория автоматически обеспечит нормальную посадку.
Как вторая ступень, задавшая атмосферный перигей на 73 км, будет подходить к нему в реальности? При невысоком апогее, 188 км, обе точки в масштабах планеты малозаметны. В них орбита практически совпадает по кривизне с самой Землей. Траектория в тысячекилометровой окрестности перигея почти горизонтальна; углы ее наклона – порядка градуса, да и то на краях зоны, где они всегда больше. Ступень, очень полого снижаясь, будет долго тормозиться самыми верхами атмосферы, при этом не накапливая энергию снижения, стремящегося к нулю в окрестности перигея. Постепенно нарастающая аэродинамика суммирует торможение аппарата. В итоге ступень и посадочный аппарат настолько потеряют скорость, что не дойдут до перигея сотни километров.
Слишком растянутое торможение дает большее рассеивание точек приземления. Зачем задавать настолько долгий горизонтальный участок? С перигеем в 1000 км под землей наклон будет больше, торможение интенсивнее и короче, а разброс точек падения меньше.
С заботой о людях
Смысл суборбитальной траектории выведения пилотируемого корабля заключается в снижении перегрузки при аварийном входе в атмосферу. Это важно для шести человек на борту. Небольшую перегрузку, превышающую нашу привычную всего в два раза, легко перенесут люди любого возраста и состояния здоровья – такая возникает, например, на американских горках и не наносит вреда катающимся. При сегодняшних аварийных пусках баллистический вход гораздо жестче, перегрузка достигает 6–8 g. Это вполне обычные летные условия, но только для тренированных пилотов.
Случались перегрузки и намного сильнее. Так, при падении «Союза-18/1» 5 апреля 1975 года Василий Лазарев и Олег Макаров испытали на себе более 21 g. Верхняя точка аварийной траектории пришлась на высоту 192 км, откуда корабль устремился в атмосферу. Вертикальная составляющая скорости оказалась большой и наклонила угол входа вниз. Сближение с нижними слоями было стремительным. Накопленная энергия падения, даже расходуясь на сопротивление воздуха, легко поддерживала высокую скорость до самых плотных слоев, в которых аэродинамическое сопротивление выросло в десятки раз. В результате сочетания «высокая скорость – плотные слои» торможение вышло очень сильным, от возникших перегрузок даже тренированный экипаж едва не погиб.
Чтобы не допустить такой интенсивности входа при аварии, вторая ступень растягивает путь воздушного торможения полезной нагрузки, проводя в районе перигея траекторию почти (а в перигее точно) горизонтально по самым верхним слоям атмосферы. Опустить перигей в атмосферу на такую глубину, чтобы перегрузки не превышали пары единиц, несложная вычислительная задача. Корабль в сценариях аварийного отделения от ступени движется по подобной траектории.
Даже если ступень отработала нормально, на корабле могут возникнуть критические отказы при довыведении на орбиту. Это опасная ситуация, а значит, его необходимо быстро посадить на Землю.
Здесь тоже пригодится аварийная траектория с сильно растянутыми во времени и потому ослабленными перегрузками.
На пороге эпохи
В каком-то смысле все описанное – шаг к будущей пассажирской баллистике. Допустим, Илон Маск – или не Маск, а кто-то еще – создаст аппарат, перевозящий сразу сотню пассажиров. В этом случае понадобится обеспечить людям максимальный комфорт.
Суборбитальная ракета пригодится, например, для доставки груза с флоридского мыса Канаверал в Афганистан, на американскую военную базу в Баграме (ортодромная дальность около 14 170 км). Основному американскому военно-транспортному самолету Boeing C-17 Globemaster III для доставки типовых 80 т сейчас нужно более 15 часов полета. К тому же суборбитальный путь не требует разрешений на пролет через национальные воздушные пространства, выделения воздушных коридоров и обхода грозовых фронтов. Первые испытания по проекту запланированы на следующий год.
Прогнозируя рост числа полетов новой космической техники, стоит помнить, что аварийные запуски будут всегда, их не избежать. Баллистические суборбитальные средства – это сложные технические устройства и комплексы, и отказы в них вполне вероятны. Но люди на борту не должны испытать значимых перегрузок. Именно в этом направлении сейчас и развивается мысль.
Суборбитальные полеты. Теперь — частная история
Александр Хохлов,
популяризатор космонавтики,
член Северо-Западной организации Федерации космонавтики РФ
«Троицкий вариант — Наука» № 15(334), 27 июля 2021 года
VSS Unity в полете с Ричардом Брэнсоном
11 июля 2021 года около 18 часов по Москве из космопорта America в штате Нью-Мексико в суборбитальный полет отправился ракетоплан VSS Unity, с максимальным подъемом на высоту 86 км. В экипаже было шесть человек: пилоты Дэйв Маккей и Майкл Масуччи и пассажиры — основатель компании Virgin Galactic, миллиардер Ричард Брэнсон, главный астронавт-инструктор компании Бет Мозес, старший операционный инженер Колин Беннетт и вице-президент по связям с правительством Сириша Бандла. Весь полет, включая совместный подъем с самолетом-носителем White Knight Two, занял около часа. В невесомости «астронавты» пробыли четыре минуты.
А уже 20 июля 2021 года, в день 52-й годовщины посадки американских астронавтов Нила Армстронга и Эдвина Олдрина на Луну, состоялся 11-минутный полет многоразовой суборбитальной ракетной системы New Shepard компании Blue Origin. На борту были Джефф и Марк Безосы, 82-летняя летчица Уолли Фанк и 18-летний Оливер Дэемен из Нидерландов, отец которого выиграл билет на этот полет на аукционе за 28 млн долл. И хотя невесомость внутри капсулы тоже была около четырех минут, но высота полета составила 107 км, примерно на 20 км выше, чем у Брэнсона, с пересечением условной линии Кармана.
New Shepard с экипажем Джеффа Безоса. Фото с сайта blueorigin.com
Этих полетов ждали не меньше десятилетия. Два главных конкурента по суборбитальному космическому туризму — Джефф Безос и Ричард Брэнсон — основали свои частные космические компании в 2000 и в 2004 году соответственно. Но даже прикосновение к космосу потребовало много усилий и времени.
Англичанин Ричард Брэнсон основал Virgin Galactic на волне успеха суборбитальной системы SpaceShipOne, созданной Бертом Рутаном в компании Scaled Composites на деньги соучредителя корпорации Microsoft Пола Аллена. Ракетоплан SpaceShipOne совершил три успешных полета выше 100 км, выиграв приз Ansari X-Prize в размере 10 млн долл. и став первым в истории частным космическим кораблем. Пилоты Майк Мелвилл и Брайан Бинни по очереди в 2004 году пересекли границу в 100 км, побив рекорд летчика-испытателя Джозефа Уокера, который 22 августа 1963 года на ракетоплане Х-15 поднялся на высоту 107,96 км.
Virgin Galactic создала более крупный пассажирский ракетоплан SpaceShipTwo. К сожалению, период испытаний затянулся и был прерван трагедией. Ракетоплан VSS Enterprise потерпел аварию 31 октября 2014 года, один из пилотов погиб.
На смену был построен ракетоплан VSS Unity, на котором и полетел на границу с космосом Ричард Брэнсон со своей командой. Схема полета SpaceShipTwo: аппарат поднимается в атмосферу на высоту около 15 км, будучи прикрепленным к двухфюзеляжному самолету-носителю White Knight Two. Отцепившись от носителя, VSS Unity запускает собственный ракетный двигатель, который работает 60 секунд, используя в качестве топлива полибутадиен и жидкую закись азота. Разогнавшись, ракетоплан по баллистической траектории поднимается на высоту выше 80 км. Там члены экипажа около четырех минут находятся в невесомости, могут расстегнуть ремни безопасности для свободного полета в кабине. У них есть возможность любоваться Землей с большой высоты через иллюминаторы. Затем пассажиры возвращаются в кресла, а пилоты в ручном режиме проводят торможение подвижным хвостовым оперением VSS Unity и в режиме планера сажают его на взлетно-посадочную полосу космопорта America — безопасность ракетоплана и пассажиров зависит от их мастерства.
Компания Blue Origin пошла по другому пути, изначально выбрав автоматическую схему полета. New Shepard — это многоразовая суборбитальная ракета и многоразовая обитаемая капсула, оснащенная системой аварийного спасения на случай ЧП. Высота ракеты вместе с установленным сверху кораблем примерно 15 м, диаметр — 6 м. Для полета используется водородно-кислородный ракетный двигатель BE-3 собственной разработки компании. Капсула оснащена шестью посадочными местами для экипажа, большими иллюминаторами (107×71 см) и тремя парашютами для приземления. Даже если не раскроется один парашют, еще два позволят ей сесть.
Обе транспортные системы достаточно надежны по герметичности и не предусматривают использования спасательных скафандров для экипажа.
Вице-президент Virgin Galactic по связям с правительством Сириша Бандла. Фото с сайта virgingalactic.com
Эти полеты не только ознаменовали начало суборбитального туризма — обе компании обещают выполнить по два пилотируемых полета в этом году, но и подняли вопрос о том, где же проходит граница космоса.
Blue Origin настаивает, что общепризнанная международная граница космоса находится на высоте 100 км — и это линия Кармана, которую использует Международная авиационная федерация для регистрации пилотируемой космонавтики. Но NASA, американские ВВС и Федеральное управление гражданской авиации считают, что граница космоса с точки зрения полетов людей расположена на высоте 80,45 км (50 миль) — и Брэнсон ее преодолел.
Напомним, в США в 50-х годах XX века инженер и физик венгерского происхождения Теодор фон Карман рассчитал высоту, на которую могут подниматься самолеты с помощью аэродинамических сил, — 83 км. Выше может летать только аппарат, оснащенный ракетным двигателем, — благодаря реактивному движению. Карман обратился в две международные федерации: астронавтическую и авиационную. Для первой эта высота оказалась слишком незначительной, а вот авиационная федерация внесла отметку 100 км в новый раздел по космическим рекордам. Тогда во многих странах использовали разные значения для миль, поэтому в качестве границы приняли круглое число в метрической системе.
С тех пор любой, кто хочет зарегистрировать рекорд по полету в космос, может это сделать только в том случае, если экипаж транспортного средства поднимется на высоту свыше 100 км.
Интересно, что в 2018 году Международная авиационная федерация объявила, что с учетом новых данных о суборбитальных полетах и новых расчетов она готова совместно с Международной астронавтической федерацией рассмотреть снижение линии Кармана до 80 км. Правда, пока решение не принято, но развитие космического туризма вполне может дать толчок к этому.
Однако линия Кармана не является в полном смысле международной границей космоса. Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях многократно поднимал вопрос о том, что нужно официально разделить воздушное и космическое пространство, но решение до сих пор не принято, во многом из-за позиции США, которые считают, что подобная граница может помешать развитию космонавтики. Россия предлагает договориться, что такая граница будет проходить на высоте, не превышающей 100–110 км над уровнем океана, при сохранении права пролета космических объектов на более низких высотах над территориями других государств для их вывода на орбиту и возвращения на Землю.
На фоне суборбитальной гонки «космических баронов», как часто называют Безоса и Брэнсона, а также Илона Маска, незамеченным прошел 70-летний юбилей первого суборбитального полета живых существ, которые вернулись на Землю целыми и невредимыми. 22 июля 1951 года советские собаки Цыган и Дезик на ракете-носителе 1-РБ, прямом потомке немецкой «Фау-2», поднялись на 88 км и благополучно приземлились в кабине на парашюте. Тогда полученные в этом и последующих полетах данные позволили продолжить работы по подготовке полета человека в космос.
Экипаж Джеффа Безоса. Фото с сайта blueorigin.com
До этого никто из космоса живым не возвращался (в США было несколько попыток запуска обезьян на трофейных «Фау-2», но они заканчивались трагично). Впервые США вернули животных после ракетного полета на 70 км 20 сентября 1951 года, но и они в итоге погибли из-за долгой эвакуации.
Если сейчас поставить вопрос, будет ли какая-то научная польза от новых суборбитальных полетов, то скорее нет — теперь это личная история людей, которые всю жизнь мечтали прикоснуться к космосу. Когда-то подъемы на самые высокие вершины гор, путешествия по океанам и перемещения на самолетах были уделом профессионалов, но со временем стали доступны энтузиастам. Теперь та же участь постигла и космические полеты, как суборбитальные, так и орбитальные.
Наконец-то начинаются суборбитальные туристические полеты
Когда я три года назад написал, что подготовка к суборбитальным туристическим полетам вышла на финишную прямую, я и не догадывался, что это заявление окажется настолько преувеличенно оптимистичным. Действительно, уже тогда и Blue Origin с системой New Shepard, и Virgin Galactic с космопланом SpaceShipTwo начали проводить регулярные испытания, и, казалось бы, до первых туристов осталось совсем чуть-чуть. Однако обе компании вроде бы вообще никуда не торопились. Прошла половина 2018 года и весь 2019, блаженные доковидные времена. Потом был еще весь 2020, но у него есть уважительная причина. Зато сейчас обе компании наконец-то устроили гонку на потеху публике. Пользуясь тем, что Blue Origin объявила о продаже места на первый полет в мае и назвала дату первого полета (20 июля) еще в начале июня, Virgin Galactic успела выпрыгнуть вперед и объявила о своем первом полете с туристами 11 июля. Так что сейчас отличное время вспомнить о том, какую долгую и тернистую дорогу уже успел пройти суборбитальный туризм.
Фото Virgin Galactic & Blue Origin
Первый забытый
Как говорится, “это были нулевые, мы развлекались как могли”. Совершенно футуристически выглядящий агрегат на фото — самолет-носитель White Knight One с прицепленным к нему космопланом SpaceShipOne. Космоплан совершил 15 испытательных полетов, 9 планирующих и 6 со включением двигателя, в период с августа 2003 по октябрь 2004. В трех последних полетах он поднялся на высоту больше 100 км и тем самым стал первым частным пилотируемым аппаратом, достигнувшим границы космоса.
Дальнейшая история уже определялась не техникой, а людьми. Ключевыми фигурами проекта были сооснователь Microsoft Пол Аллен и авиационный конструктор Бёрт Рутан. После того как SpaceShipOne выиграл Ansari X-Prize, совершив два полета на высоту 100 км за две недели, Рутан хотел начать возить пассажиров, благо в космоплане было еще два места. Но Пол Аллен был другого мнения. Пол вложил в проект 28 миллионов долларов, а приз X-Prize составлял всего 10. К тому же, он не чувствовал себя комфортно, занимаясь проектом, сопряженным с риском для жизни людей. Так что когда Смитсоновский институт предложил пожертвовать им космоплан, Аллен с радостью согласился и вышел из проекта. В результате он даже получил прибыль: подарок музею SpaceShipOne стал основанием для налогового вычета, плюс определенную сумму заплатила за лицензии на технологии входящая в проект Virgin Galactic. Рутан со своей компанией Scaled Composites и новое лицо, глава Virgin Group Ричард Брэнсон, начали строить аппарат второго поколения SpaceShipTwo. Казалось бы, ну не начали летать суборбитальные туристы в 2004, ничего, надо подождать всего чуть-чуть. Однако ожидание затянулось на полторы с лишним декады.
Прерванный полет
Макет кабины нового корабля показали в 2006. Иллюстрации всей системы — в 2008. Новый космоплан должен был возить к границе космоса не трех человек, а целых восемь. Но дела не шли гладко: в 2007 году на испытаниях подачи окислителя под давлением конструкция разрушилась, и три человека погибли, пораженные разлетающимися осколками. В 2011 Scaled Composites покинул Бёрт Рутан. Пусть и медленно, но работы продвигались, и вторую версию космоплана, получившую название VSS Enterprise, начали испытывать в 2013. Было совершено больше двух десятков планирующих полетов, но к испытаниям со включением двигателя переходить не спешили. Дело в том, что обнаружилась еще одна проблема: двигатель от меньшего по размерам SpaceShipOne не желал масштабироваться. Используемый в качестве топлива полибутадиен HTPB имел консистенцию резины и горел неравномерно, вызывая встряски и вибрации. В трех полетах со включением двигателя скорость не превышала 1,5 Маха. В четвертом полете 31 октября 2014 хотели проверить новое топливо — твердый полиамид. Но вскоре после преодоления скорости звука космоплан разрушился. Один из пилотов, Майк Олсбери, погиб.
Фото Kenneth Brown/Reuters
Расследование показало, что причиной катастрофы стала человеческая ошибка, оказавшаяся возможной из-за упущений в процессах и оборудовании. Еще до достижения скорости звука Майк Олсбери ошибочно разблокировал замки, фиксирующие хвостовые балки. В нормальном полете эти замки надо разблокировать после 1,4 М. На околозвуковой скорости сервоприводы балок не смогли их удержать, и балки сложились, что привело к разрушению аппарата. К сожалению, в конструкции панели управления отсутствовала предохранительная блокировка слишком ранней разблокировки балок, а подготовка пилотов имела упущения и недостатки. Расследование причин катастрофы и необходимость постройки нового космоплана отбросило проект на годы назад.
На фоне лидеров
С середины нулевых до середины десятых несомненным лидером суборбитального туризма был проект SpaceShipTwo. Но он не был единственным. Параллельно существовали другие проекты и компании. Дальше всех продвинулась компания XCOR Aerospace со своим космопланом LYNX. Они разработали и испытали несколько моделей ракетных двигателей необычной конструкции — с поршневым насосом, подающим компоненты в камеру сгорания, вместо турбонасоса. Успешно летал технологический демонстратор Rocket Racer с ракетным двигателем. Космоплан успели собрать примерно на две трети. Была даже запущена маркетинговая кампания Axe Apollo с производителем дезодорантов, по которой для суборбитального полета отобрали 23 человека. Но дела у фирмы шли не очень хорошо: в 2015 году поменялся CEO, а трое из основателей ушли, создав новую компанию. В итоге в 2017 году XCOR Aerospace подала на банкротство.
Lynx, изображение XCOR Aerospace
Были и другие проекты. В районе 2005 года началась разработка Rocketplane XP, сочетавшего обычные реактивные двигатели для взлета, полета и посадки и ракетный для прыжка к границе космоса. Компания Rocketplane Kistler обанкротилась в 2010. В Европе в 2007 был представлен макет салона суборбитального аппарата от EADS Astrium, который не получил дальнейшего развития. Проект суборбитального туризма был даже в России. Компания “Космокурс“, созданная в 2014, планировала запустить первого туриста в 2025. Увы, весной 2021 года она закрылась.
Неспешный конкурент
Но были еще одна компания и еще один человек, которые в итоге стали главными конкурентами Брэнсона и SpaceShipTwo. Еще в далеком 2006 году компания Blue Origin, главой которой является создатель Amazon Джефф Безос, успешно испытала технологический демонстратор Goddard. Уже тогда было известно название проекта — New Shepard, в честь первого астронавта США Алана Шепарда, совершившего суборбитальный полет 5 мая 1961. В 2012 году прошло испытание системы аварийного спасения для разрабатывавшейся капсулы. А с 2015 года начались тестовые беспилотные запуски. Первый полет прошел не совсем удачно: капсула благополучно приземлилась, а вот ракета разбилась. Зато уже 23 ноября 2015 комплекс New Shepard совершил полностью благополучный полет. Безос также успел обогнать Илона Маска, первым успешно посадив ступень ракеты.
Посадка ступени New Shepard, фото Blue Origin
В течение 2016 года New Shepard провела еще четыре полета, в финале благополучно испытав систему спасения капсулы во время работы ракетной ступени. Вопреки ожиданиям, ступень пережила аварийный старт капсулы и, совершив пятую мягкую посадку, отправилась в музей. В 2017 году был один полет, в 2018 — два, в 2019 — три и в 2020 — один, все успешные. В 2021 году совершили еще два полета, в январе и апреле, также благополучно. Тем временем Virgin Galactic закончила постройку второго космоплана, VSS Unity, который начала испытывать в 2016. В восьми полетах со включением двигателя постепенно удавалось достичь все большей высоты.
И вот, наконец-то, в мае был объявлен аукцион на одно туристическое место в первый полет. Остальные места займут: Джефф Безос, его брат Марк и 82-летняя Уолли Фанк, известная летчица и участница женского космического отряда Mercury 13 (участницы прошли неофициальные отборочные испытания аналогично астронавтам-мужчинам, но в космос не полетели). 12 июня аукцион закончился, неназванный победитель выложил за полет 28 миллионов долларов (для сравнения это примерно половина стоимости полета туристом на МКС на неделю).
Первый туристический запуск New Shepard назначили на 20 июля 2021 — символическую дату первой высадки человека на Луну. Но на днях оказалось, что Virgin Galactic сумели подсуетиться и собираются отправить свой первый туристический экипаж уже 11 июля. Из-за спешки никаких аукционов провести не сумели, и, кроме главы группы Virgin Ричарда Брэнсона, в кабине будут сотрудники Virgin Galactic.
Разные и одинаковые
После обсуждения истории проектов необходимо остановиться на технической части. Космоплан SpaceShipTwo имеет в длину 18,2 метра и весит чуть меньше 10 тонн. В кабине располагаются два пилота и шесть пассажиров.
Кабина SpaceShipTwo, изображение Virgin Galactic
Аппарат взлетает, будучи подвешен под самолет-носитель WhiteKnightTwo. На высоте примерно 15 тысяч метров SpaceShipTwo отделяется от носителя и включает собственный двигатель. Это гибридный ракетный двигатель, в качестве топлива использующий твердый полибутадиен HTPB (вернулись к старому варианту), а в качестве окислителя — газообразную закись азота. Аппарат поднимается до высоты примерно 90 км (судя по результатам испытаний, 100 км для него недосягаемы). Для торможения в плотных слоях атмосферы SpaceShipTwo складывает хвостовые балки, превращаясь в своеобразный волан. Затем, уже в тропосфере, балки раскладываются обратно, и космоплан совершает управляемую мягкую посадку на взлетно-посадочную полосу, как обычный планер.
Схема полета, изображение Virgin Galactic
New Shepard сконструирован по другой, ракетной, парадигме. Это одноступенчатая ракета высотой 18 метров и стартовой массой в районе 40 тонн. В верхней части расположена капсула на шесть пассажиров.
Кабина New Shepard, изображение Blue Origin
Полет проходит в автоматическом режиме. Ракета стартует с поверхности вертикально и приводится в движение одним кислородно-водородным ракетным двигателем. После выключения двигателя капсула отделяется от ракеты, поднимается выше линии Кармана, 100 км, и пересекает “официальную” границу космоса. Впрочем, в США астронавтом является любой, поднявшийся выше 50 миль (80,5 км). Посадка капсулы производится на резервированных парашютах, дополненных двигателями мягкой посадки. Также у капсулы есть система спасения, обеспечивающая безопасный увод от аварийной ракеты на любой высоте. Первая ступень совершает мягкую посадку на ракетном двигателе.
Схема полета, изображение Blue Origin
Заключение
Нельзя не порадоваться тому, что эти интересные конструкции, наконец, вплотную приблизились к началу штатных полетов с туристами. Сейчас, на какое-то время, тема суборбитального туризма снова вышла на первые полосы СМИ. А что будет дальше, поживем — увидим. Ценовая политика Blue Origin пока что не объявлена. Virgin Galactic уже успела продать определенное количество билетов по 200 тысяч долларов, в 2013 году цена выросла до 250 тысяч. Но с тех пор прошло почти десять лет, и актуальные цены пока что тоже неизвестны. Себестоимость полетов также неизвестна, так что можно либо запасаться попкорном и смотреть, как эти системы покажут себя в эксплуатации, либо, если у вас есть лишние несколько сотен тысяч долларов, записываться в очередь на более понравившийся аппарат.