Prywatny lot w kosmos

Redakcja
100 tys. dol. za cztery minuty nieważkości

JAROSŁAW DOBRZYŃSKI

JAROSŁAW DOBRZYŃSKI

100 tys. dol. za cztery minuty nieważkości

   W cieniu lotów na Międzynarodową Stację Kosmiczną, lądowania amerykańskiej sondy na Marsie i wypowiedzi prezydenta Busha o budowie amerykańskiej bazy na Księżycu oraz planach załogowych lotów na Marsa toczy się inny, mniej znany wyścig kosmiczny - o zorganizowanie lotu w kosmos całkowicie prywatnymi środkami, który ma zapoczątkować turystykę kosmiczną na szeroką skalę.
Podbój kosmosu to jedno z największych osiągnięć nauki i techniki. Wymaga odpowiedniego zaplecza naukowo-technicznego, olbrzymich nakładów pracy i przede wszystkim wielkich pieniędzy. Kiedy loty kosmiczne rozpoczęły się pod koniec lat 50., tylko dwa ówczesne supermocarstwa - USA i ZSRR mogły sobie pozwolić na prowadzenie takich badań. Nie szczędzono na nie środków, ponieważ wrogie wobec siebie mocarstwa traktowały prymat w wyścigu kosmicznym jako zwycięstwo nad rywalem.
   W późniejszych latach swoje programy kosmiczne uruchomiły inne państwa, np. Francja i Japonia. Jednak do października 2003 r., kiedy dołączyły do nich Chiny, tylko USA i Rosja, jako następca ZSRR, były zdolne do samodzielnego wysyłania ludzi w kosmos.
   Uczestnictwo w tych misjach jest przywilejem starannie wyselekcjonowanych, zawodowych astronautów, najczęściej pilotów wojskowych. Tymczasem podróż kosmiczna jest marzeniem wielu zwykłych śmiertelników. Niektórzy z nich są skłonni całkiem sporo za nią zapłacić. Amerykanin Dennis Tito wydał 20 mln USD na lot rosyjskim statkiem Sojuz na stację ISS w kwietniu 2001 r. Poleciał w kosmos z Rosjanami, bo NASA nie zgodziła się na jego lot na pokładzie wahadłowca. Tito jest jedynym do tej pory kosmicznym turystą.
   Podobny lot chciano zorganizować również w Polsce - Radio RMF FM przeprowadziło w 2001 r. konkurs Odyseja kosmiczna 2001, w którym zwyciężyła Joanna Chojnacka. Przeszła trening w Gwiezdnym Miasteczku pod Moskwą, ale kiedy (i czy w ogóle) poleci w kosmos, nie wiadomo.
   Loty orbitalne - bardzo skomplikowane i kosztowne - pewnie jeszcze przez długie lata będzie można odbywać tylko dzięki rządowym, rosyjskim i amerykańskim (może również chińskim) agencjom kosmicznym. Tylko one potrafią zbudować rakiety lub inne pojazdy zdolne do osiągnięcia prędkości pozwalającej na wyjście z pola przyciągania ziemskiego i wejście na orbitę. Jednak krótki skok balistyczny ponad atmosferę, będący namiastką prawdziwego lotu kosmicznego, to przedsięwzięcie znacznie mniejszego kalibru, możliwe do zrealizowania dużo prostszymi środkami. Gdyby opanować bezpieczne i rutynowe ich wykonywanie, na pewno znalazłoby się wielu amatorów mocnych wrażeń, którzy chętnie odbyliby taką wycieczkę, mimo że nie zostaliby oficjalnie uznani za kosmonautów, bo za loty kosmiczne uważa się tylko loty orbitalne. Stworzyłoby to nowy sektor usług lotniczych.

Nagroda X Prize

   W celu popierania takich inicjatyw w 1996 r. w St. Louis w stanie Missouri powstała Fundacja X Prize. Jej głównym filarem jest organizacja The New Spirit of St. Louis, skupiająca liderów biznesu z Saint Louis. Nawiązuje ona do tradycji organizacji Spirit of St. Louis, którą założyli w 1925 r. najwięksi przedsiębiorcy z tego miasta, sponsorujący transatlantycki lot Charlesa Lindbergha w 1927 r. Wspiera ją również wielu znanych ludzi, m.in. John Glenn - pierwszy Amerykanin, który wykonał lot orbitalny, Edwin Buzz Aldrin - uczestnik pierwszej księżycowej wyprawy Apollo 11, Daniel Goldin - były dyrektor NASA, Dennis Tito, Erik i Morgan Lindberghowie - wnukowie Charlesa Lindbergha, John Clancy - autor powieści sensacyjnych, aktor Tom Hanks - odtwórca roli Jima Lovella, dowódcy wyprawy Apollo 13 w filmie o tym tytule.
   W celu promowania rozwoju projektów umożliwiających wykonywanie komercyjnych, turystycznych lotów w kosmos możliwie najniższym kosztem, fundacja wyznaczyła nagrodę X Prize - 10 mln USD dla twórcy pierwszego statku kosmicznego, zaprojektowanego i zbudowanego wyłącznie ze środków prywatnych, który mógłby osiągnąć wysokość 100 km z minimum 3 osobami na pokładzie, wrócić bezpiecznie na Ziemię i być gotowy do następnego lotu w ciągu 14 dni.

Koncepcje konstrukcyjne

   Ostatecznym terminem jest koniec 2004 r. Nagroda ta nawiązuje do nagrody Orteiga (25 tys. USD), którą otrzymał Charles Lindbergh za przelot nad Atlantykiem, oraz innych nagród, przyznawanych w pierwszym 30-leciu lotnictwa, które przyczyniły się do rozwoju transportu i przemysłu lotniczego.
   W konkursie biorą udział 24 zespoły z: USA, Kanady, W. Brytanii, Rumunii, Rosji, Izraela i Argentyny. Projekty reprezentują różne koncepcje konstrukcyjne, jeśli chodzi o napęd: silniki rakietowe na paliwo stałe i ciekłe, łączone silniki rakietowe i odrzutowe, silniki hybrydowe. Różnią je także sposoby startu i lądowania: start pionowy z lądu lub wody jako rakieta jedno- lub dwustopniowa, start i lądowanie klasyczne (poziome) lub start z pokładu nosiciela - samolotu lub balonu i lądowanie klasyczne lub opadanie na spadochronie.
   Większość tych projektów istnieje na razie tylko wirtualnie i jest to raczej zabawa hobbystów, bez szans na realizację. Niektóre przypominają wręcz wynalazki z filmu "Pan Kleks w kosmosie".
   Pośród gromady entuzjastów i marzycieli jest jednak faworyt do zwycięstwa - zespół najbardziej profesjonalny, doświadczony i mający najlepszego sponsora. To firma Scaled Composites Burta Rutana, słynącego ze stworzenia wielu nowatorskich statków powietrznych konstrukcji kompozytowej. Najbardziej znanym z nich był Rutan Voyager, którym w 1986 r. Dick Rutan i Jeana Eager dokonali przelotu non stop dookoła świata.
   Projekt Rutana, zwany Tier One, składa się z samolotu - nosiciela White Knight, statku kosmicznego SpaceShipOne, napędzanego hybrydowym silnikiem rakietowym, naziemnego symulatora odwzorowującego kabinę i komputerowego programu treningowego, a także naziemnego wyposażenia obsługowego.
   Zamierzeniem Burta Rutana było skonstruować statek kosmiczny możliwie najniższym kosztem, przy użyciu jak najprostszych technologii. Dlatego sięgnął po wypróbowaną w samolocie kosmicznym X-15 z początku lat 60. koncepcję - start z pokładu nosiciela na dużej wysokości i lądowanie klasyczne, lotem ślizgowym. Start statku kosmicznego z dużej wysokości pozwala bowiem na wielkie oszczędności paliwa. Rozwiązuje to problem konieczności stosowania dużych zbiorników paliwa, zmniejszając w ten sposób wymiary i masę statku kosmicznego.
   Projekt bierze udział w konkursie X Prize, ale nie zwycięstwo jest głównym celem Rutana, lecz dopracowanie go do stadium, w którym możliwe będzie jego komercyjne wykorzystanie. Finansuje go inwestor, którego tożsamość długo była skrywana. 18 grudnia 2003 r. ujawniono, że jest nim Paul Allen, były wspólnik Billa Gatesa.
   Według szacunków magazynu _Aviation Week & Space Technology _koszt projektu wynosi ok. 30 mln USD.
   Wstępne prace koncepcyjne rozpoczęły się w 1996 r., prace projektowe i pierwsze testy w 1999 r. Budowa obydwu statków powietrznych rozpoczęła się w maju 2001 r.

White Knight

   Biały Rycerz to dwusilnikowy, odrzutowy samolot konstrukcji kompozytowej. Napęd stanowią dwa silniki odrzutowe z dopalaniem, zaadaptowane z naddźwiękowego samolotu szkolno-treningowego Northrop T-38 Talon (- To najtańsze silniki, jakie znalazłem - mówi Burt Rutan). Jest średniopłatem o skrzydłach w kształcie litery W, o rozpiętości 25 m z dwoma belkami ogonowymi z usterzeniem w kształcie litery T, mieszczącymi również podwozie i główne zbiorniki paliwa.
   Koła podwozia głównego są chowane, przednie koła są stałe, osłonięte owiewkami. Według słów Burta Rutana, to jedyny samolot z dopalaczami, który ma stałe podwozie przednie i osiąga prędkość zaledwie 0,6 Ma. Między belkami ogonowymi umieszczony jest krótki kadłub, mieszczący kabinę i silniki, zamontowane z tyłu na jego górnej powierzchni. Włazem do ciśnieniowej kabiny, zachowującej na każdej wysokości warunki panujące na poziomie morza jest otwierany przód kadłuba. Pod kadłubem podwieszany jest statek kosmiczny SpaceShipOne.
   Obydwa elementy zespołu - White Knight i SpaceShipOne - mają niemal identyczne wyposażenie kabiny i zbliżony system sterowania. White Knight może służyć do treningu niektórych elementów lotu statku kosmicznego. W miejscu, gdzie w samolocie znajdują się dźwignie sterowania silnikami, w statku kosmicznym znajduje się dźwignia sterująca obracaniem skrzydeł i ich blokada.
   Bez ładunku White Knight ma stosunek ciągu do masy większy niż 1, co pozwala na prawie pionowe wznoszenie i 20-sekundowy lot z przeciążeniem 0 G i osiągnięcie przeciążeń, jakie występują w czasie wznoszenia ponad atmosferę. Użycie spoilerów pozwala na osiągnięcie stosunku siły nośnej do oporu około 5, co umożliwia ćwiczenie ślizgowego podejścia do lądowania. White Knight wykonał pierwszy lot 1 sierpnia 2002 r.
   Budowę SpaceShipOne poprzedziły liczne symulacje komputerowe opływu aerodynamicznego podczas różnych profilów lotu, a próby w locie pod kadłubem nosiciela zastąpiły kosztowne próby w tunelu aerodynamicznym.
   Statek ma kadłub niemal bliźniaczy do White Knight. Powierzchnią nośną są trapezowe skrzydła o rozpiętości 5 m i powierzchni 48 m kw. z umieszczonymi na końcach belkami ogonowymi z usterzeniem. Pokryte są warstwą izolacji termicznej. Podczas powrotu do atmosfery tylna część skrzydeł wraz z usterzeniem obraca się za pomocą mechanizmu pneumatycznego do góry pod kątem 65 stopni.
   Powierzchnie sterowe służą do sterowania aerodynamicznego podczas lotu w atmosferze. Do sterowania poza atmosferą wykorzystywane są dysze sprężonego powietrza umieszczone z przodu kadłuba i na końcówkach skrzydeł, przy krawędziach natarcia. Napęd stanowi hybrydowy silnik rakietowy. Paliwem stałym jest syntetyczna guma, a utleniaczem ciekły podtlenek azotu, którego kulisty zbiornik znajduje się za kabiną. Zastosowanie ciekłego utleniacza pozwala na wyłączenie silnika przed wyczerpaniem paliwa, czego nie da się zrobić w silnikach rakietowych na paliwo stałe - po uruchomieniu paliwo musi wypalić się do końca.
   Wypuszczane pneumatycznie podwozie składa się z kół głównych i płozy dziobowej. Kabina jest hermetyczna, załoga nie zakłada skafandrów wysokościowych. Masa SpaceShipOne z załogą i paliwem wynosi ok. 2800 kg. SpaceShipOne jest zarejestrowany jako szybowiec. Nosi znaki N328KF, co symbolizuje 328 000 stóp, czyli 100 km (rejestracja N100KM była już zajęta).

Próby w locie

   Próby w locie SpaceShipOne rozpoczęły się w sierpniu 2003 r., na razie tylko w atmosferze. Odbywają się w siedzibie Scaled Composites na pustyni Mojave w Kalifornii. Nie przebiegają bez problemów. W trzecim locie, 23 września, wykonywano próby z przesuniętym do tyłu środkiem ciężkości, symulującym pełny zapas paliwa i utleniacza. Wykazały gorsze od zakładanych charakterystyki przeciągnięcia i konieczność podchodzenia do lądowania z większą prędkością wynoszącą 105 węzłów (195 km/h), zamiast zakładanych wcześniej 75 węzłów (139 km/h).
   Wprowadzono modyfikacje w postaci powierzchni ustateczniających na stateczniku poziomym i belkach ogonowych. Testowano je w tunelu aerodynamicznym - platformie pchanej przez półciężarówkę po pasie startowym. Trwają też naziemne testy silnika rakietowego.
   Rutan chciał wykonać pierwszy lot kosmiczny przed 100. rocznicą lotu braci Wright, przypadającą 17 grudnia, jednak wspomniane trudności nie pozwoliły na to. 18 grudnia, podczas kolejnego lotu próbnego, SpaceShipOne przekroczył prędkość dźwięku.
   Po wzniesieniu się na wysokość 15 000 m, w odległości 65 km od lotniska startu SpaceShipOne oddziela się od nosiciela i rozpoczyna strome wznoszenie. Wtedy odpalony zostaje silnik rakietowy, który pracuje 65 sekund. Przeciążenie dochodzi do 4 G, a prędkość do 3,5 Ma. Po wyczerpaniu paliwa statek przez ok. 4 minuty kontynuuje lot po paraboli nad atmosferą w warunkach nieważkości.
   Aby nie ulec spaleniu wskutek tarcia, samoloty kosmiczne, jak X-15 czy wahadłowce, muszą wchodzić w atmosferę pod ściśle określonym kątem, co wymaga stosowania skomplikowanych automatycznych systemów sterowania. W SpaceShipOne problem ten rozwiązano inaczej. Przed wejściem w atmosferę tylna część skrzydeł i usterzenie zostają obrócone do góry i zablokowane w tej pozycji. Statek z uniesionym pionowo kadłubem (obrót następuje podczas nurkowania) opada w atmosferę bez ingerencji pilota. Kadłub i nieruchoma część skrzydeł służy jako hamulec aerodynamiczny.
   Podczas wejścia w atmosferę maksymalne przeciążenie dochodzi do 5,5 G, przez ok. 20 sekund wynosi 4 G. Prędkość dochodzi do 3,3 Ma. Na wysokości 24 000 m skrzydła powracają do normalnej pozycji i SpaceShipOne lotem ślizgowym szeroką spiralą powraca na lotnisko startu. Prędkość podejścia do lądowania wynosi ok. 200 km/h. Lot od momentu oddzielenia się od nosiciela do lądowania trwa ok. 30 minut. Jego koszt wyniósłby ok. 100 000 USD od osoby - suma niemała, ale nieporównywalna z 20 mln USD, które zapłacił Dennis Tito za lot statkiem Sojuz na stację ISS.
   Burt Rutan nie planuje wykonywać lotów komercyjnych, gdyż do tego konieczna jest certyfikacja, która kosztuje ok. 100 mln USD. Zamierza natomiast sprzedać swój projekt komuś, kto zainwestowałby w nową dziedzinę usług lotniczych - loty turystyczne w kosmos.
   Poważnym konkurentem Rutana w wyścigu o nagrodę X Prize jest rosyjski zespół Suborbital Corporation, współpracujący z biurem konstrukcyjnym Miasiszczewa. Jego projekt reprezentuje tę samą koncepcję konstrukcyjną co projekt Rutana - trzyosobowy statek kosmiczny Cosmopolis-XXI, zainstalowany na grzbiecie samolotu wysokościowego Miasiszczew M-55 Geofizika.
   Samolot-nosiciel jest zmodyfikowany przez dodanie 2 silników rakietowych. Sekwencja lotu jest podobna jak w projekcie Rutana. M-55 ze statkiem kosmicznym na grzbiecie wznosi się na wysokość 17 000 m. Tam uruchamia silniki rakietowe i rozpoczyna strome wznoszenie. Statek kosmiczny oddziela się i odpala swój silnik rakietowy. Po zakończeniu jego pracy wznosi się po krzywej balistycznej na wysokość 101 km, osiągając przez 3-5 minut stan nieważkości, po czym wchodzi w atmosferę pod kątem 60 st. Lotem ślizgowym powraca na lotnisko startu i ląduje z użyciem spadochronu hamującego.
   Siergiej Kostenko, prezes Suborbital Corporation, również planuje organizować loty turystyczne w kosmos. Wątpliwe jednak, by zdystansował Rutana, bo dotychczas zbudowano jedynie makietę statku Cosmopolis.

Menedżer sportowy - zbawienie czy zło konieczne?

Wideo

Komentarze

Komentowanie artykułów jest możliwe wyłącznie dla zalogowanych Użytkowników. Cenimy wolność słowa i nieskrępowane dyskusje, ale serdecznie prosimy o przestrzeganie kultury osobistej, dobrych obyczajów i reguł prawa. Wszelkie wpisy, które nie są zgodne ze standardami, proszę zgłaszać do moderacji. Zaloguj się lub załóż konto

Nie hejtuj, pisz kulturalne i zgodne z prawem komentarze! Jeśli widzisz niestosowny wpis - kliknij „zgłoś nadużycie”.

Podaj powód zgłoszenia

Nikt jeszcze nie skomentował tego artykułu.
Dodaj ogłoszenie