Базирующаяся в Колорадо компания Sierra Space движется к первому запуску космоплана Dream Chaser в космос. В основе нового космического самолёта лежат советские и американские технологии первых космических челноков, которые будут возрождены в значительно переработанном виде. В первую очередь, Dream Chaser воплотит мечту «Шаттлов» сделать доставку грузов на орбиту дешевле, чего не удалось достичь в рамках оригинальной программы, а также сделает шаг к созданию космического производства.

Художественное представление Dream Chaser. Источник изображений: Sierra Space

Беспилотный челнок Dream Chaser должен был совершить свой первый полёт к МКС ещё в прошлом году. Этот многоразовый корабль NASA присмотрело для доставки грузов на станцию. Однако при выборе новых средств доставки экипажей на орбиту NASA выбрало компании SpaceX и Boeing. Sierra Space проиграла конкурс, но агентство предложило ей подумать о создании многоразового космического грузовика с возможностью мягкой посадки при возвращении.

Теперь, много лет спустя, Sierra Space не только создала многоразовый космический самолёт для доставки грузов на орбиту, но и получила шанс заменить Boeing в сфере доставки людей на орбиту. Неудачи с кораблём Boeing Starliner открыли для Sierra Space перспективу вернуться в проект с полётами с людьми на борту. Технически это осуществимо — переделать Dream Chaser для полётов с людьми, уверены в Sierra Space. Тем более что именно с этого проекта начинались разработки десятилетия назад. Это может стать важным шагом, хотя говорить о нём пока преждевременно.

Впрочем, NASA пока не спешит заключать новые контракты с компанией Sierra Space. Космоплан ещё не совершил полёт в космос, и его запуск был отложен на год или около того. Он должен был полететь в космос ещё прошлой осенью под обтекателем новой ракеты ULA Vulcan с разгонным блоком Centaur. Однако космоплан оказался не готов к запуску, и в космос был отправлен макет военного спутника. Если планы не изменятся, Dream Chaser может совершить свой первый полёт к концу 2025 года. В качестве полезной нагрузки на его борту предполагается установка водородных топливных ячеек компании Honda и макета для оценки возможностей космоплана по возврату на Землю хрупких грузов.

В грузовом отсеке космоплана

Отпечатанный на 3D-принтере макет подготовил фармацевтический гигант Merck. Фармацевты рассчитывают производить на орбите определённые лекарства, и для них важно возвращать хрупкие грузы на Землю в целости и сохранности.

Ещё много лет назад учёные осознали, что микрогравитация на орбите — отличные условия для выращивания кристаллов. В невесомости молекулы распределяются более равномерно, что способствует лучшей кристаллизации. Однако ни ракеты, ни «Шаттлы» не смогли обеспечить рентабельность подобных процессов, чтобы они могли выйти на коммерческий уровень. В случае с Dream Chaser это может быть возможно, особенно для производства сложных лекарств.

В настоящее время рассматривается возможность выработки на орбите моноклональных антител. При их получении качество кристаллизации играет ключевую роль. Чем равномернее кристаллическая основа таких молекул, тем надёжнее будет доставка лекарств инъекциями. Это важно для лечения онкологических заболеваний и других заболеваний. Дорогостоящие процедуры могут сделать космическое производство, ориентированное на такие нужды, рентабельным.

Но произвести продукт в невесомости — это только полдела. Как уже было сказано, проблема заключается в том, чтобы вернуть хрупкую продукцию на Землю неповреждённой. Спускаемые капсулы «Драконов» и «Союзов» касаются поверхности воды или земли на скорости свыше 30 км/ч. Dream Chaser совершает посадку мягче — с помощью шасси на обычную взлётно-посадочную полосу. Кроме того, разгрузка Dream Chaser происходит в течение часа, в то время как спускаемые капсулы космических кораблей могут сутками находиться в кузовах или отсеках судов, вертолётов или грузовиков, где хрупким предметам определённо не место.

Макет, произведённый Merck, станет тестом на бережное отношение Dream Chaser к хрупкому грузу. Он представляет собой имитацию биолаборатории с колбами, отсеками, пробирками и прочим оборудованием. Когда космоплан доставит макет на МКС, кто-то из дежурного экипажа станции приведёт его в имитацию работы. После приземления космоплана специалисты Merck изучат макет и его содержимое, чтобы оценить, насколько хорошо они перенесли условия полёта и приземления. Состояние имитатора поможет определить дальнейшие этапы сотрудничества и пути к производству на орбите.

Есть крылья — лети и садись как сумеешь

За счёт аэродинамики Dream Chaser может опустить на Землю в два раза больше груза, чем способен доставить на орбиту. Спускаемые капсулы космических кораблей физически не готовы к таким подвигам, возвращая на Землю лишь половину от того, что могут доставить в космос. Это ещё один существенный плюс многоразовых космопланов Dream Chaser. Если они начнут летать, это поможет перевести космическое производство в сферу коммерческих услуг. И это не только фармакология: производство полупроводников тоже входит в сферу интересов космической экономики.

В рамках подготовки первого полёта на МКС с миссией по доставке хрупкой полезной нагрузки, космоплан Dream Chaser прошёл важные испытания. Аппарат сможет доставлять на станцию грузы в герметичном отсеке, где будет поддерживаться нормальные давление и температура. Также этот космический самолёт сможет доставлять полезную нагрузку с МКС на Землю с посадкой на взлётно-посадочную полосу, что расширит диапазон транспортируемых объектов, включая более хрупкие.

В грузовом отсеке космоплана. Источник изображения: Sierra Space

Инженеры Sierra Space совместно со специалистами NASA проверили способность бортового оборудования космоплана Dream Chaser взаимодействовать с полезной нагрузкой в грузовом отсеке и передавать информацию в ЦУП Dream Chaser с дублированием телеметрии в ЦУП NASA. Проверка проводилась на трёх первых полезных нагрузках, которые космоплан доставит на МКС в рамках первой грузовой миссии DCC-1.

Бортовое оборудование Dream Chaser снимало показания с полезной нагрузки и обеспечивало поддержание заданных условий для каждой из них — нагрев, охлаждение, изменение напряжения питания в нужных пределах и режимах. Данные передавались в центры управления полётом компании и NASA. Утверждается, что бортовое оборудование космоплана успешно подтвердило способность поддерживать необходимые режимы работы полезной нагрузки, обеспечивая её безопасную доставку на МКС.

Речь, вероятно, идёт о доставке на станцию научного оборудования, а также образцов живых тканей или организмов. Все эти материалы должны транспортироваться в оптимальных условиях, чтобы сохранить свою целостность. Образцы, в зависимости от их специфики, будут размещены в системе криогенного хранения Polar, разработанной Университетом Алабамы в Бирмингеме (она поддерживает температуры от -95 °C до 10 °C), в системе PAUL (Powered Ascent Utility Locker) компании Space Tango, которая обеспечивает питание образцов во время путешествия в космос, а также в «Едином багажном шкафчике NASA» — стандартной системе хранения, предназначенной для проведения экспериментов и выполнения других задач на борту Dream Chaser.

Испытание планера коспоплана

Что касается первого полёта космоплана в космос, то его дата пока не определена. Изначально космоплан должен был отправиться на орбиту в октябре 2024 года на ракете ULA Vulcan с разгонным блоком Centaur, однако он не был готов к назначенному дню и полёт был отложен на неопределённое время. Вероятно Dream Chaser отправится в полёт до конца 2025 года.

Компания United Launch Alliance (ULA) сообщила, что планируемый этим летом запуск первого в мире коммерческого космического самолёта Dream Chaser отложен на неопределённое время. Вместо него новая ракета компании Vulcan с разгонным блоком Centaur выведет в космос два имитатора полезных нагрузок для военных США. Это вопрос национальной безопасности, пояснили в компании, но самолёт, похоже, просто не готов к запуску.

Испытание планера космолёта. Источник изображений: Sierra Space

Представитель Sierra Space пояснил источнику, что они всё еще могут быть готовы к запуску Dream Chaser к концу года. «Мы продолжаем добиваться отличного прогресса в разработке Dream Chaser, и космоплан готов к полету к концу 2024 года», — сообщил представитель компании. Руководство компании ULA также выразило готовность поставить запуск самолёта в очередь, как только он будет готов к полёту. В следующем году компания рассчитывает совершить 20 пусков ракет Atlas V и Vulcan, так что окно возможностей для Dream Chaser будет открыто.

В настоящий момент ULA готовится запустить болванки, имитирующие массогабаритные нагрузки по заказу военных. Первый из двух запланированных пусков новой ракеты состоится не раньше сентября текущего года, а второй — ближе к концу года. Запуски позволят сертифицировать ракету ULA Vulcan и разгонный блок Centaur для выполнения миссий для Министерства обороны США. Для ULA — это возможность начать зарабатывать на «Вулканах».

Кроме задачи получить сертификат в ходе двух запусков в этом году разработчик ракеты проведёт ряд экспериментов, о которых сегодня почти ничего не известно. В целом компания намерена определить границы технических возможностей разгонного блока и его поведение в различных режимах. Одной из проблем «Кентавра» остаётся недостаточно надёжный бак для топлива. Он показал тенденцию расходиться по швам в верхней части. Пока компания решает эту проблему с помощью сварщиков, которые усиливают бак арматурой, хотя это делает его примерно на 100 кг тяжелее. Отправлять каждый раз в космос 100 кг фактически бесполезного железа — это не самое выгодное решение.

Художественное представление космоплана

Несмотря ни на что долгострой по имени Vulcan Centaur можно считать завершённым. В январе этого года новый ракетный комплекс ULA успешно вывел в космос лунный посадочный модуль Peregrine. Модуль далеко не улетел и упал обратно на Землю (сгорел в атмосфере), но ракета и разгонный блок отработали идеально, по словам ULA. А самолёт жалко. Это было бы событие для космических программ, запустить подобие «Буранов» и «Спейс Шаттлов» спустя столько лет.

Многоразовые космические самолёты «вышли из моды» после завершения американской программы Space Shuttle, но компания Sierra Space находится на пути к возвращению подобных аппаратов на орбиту. На днях разрабатываемый ей многоразовый космический корабль Dream Chaser был впервые состыкован с грузовым модулем Shooting Star на испытательном полигоне NASA в Огайо для прохождения цикла предстартовых тестов. Компания рассчитывает на запуск Dream Chaser в ближайшие месяцы.

Источник изображений: Sierra Space

Сейчас состыкованные Dream Chaser и Shooting Star установлены на крупнейший в мире вибростенд, который имитирует механическое колебания и нагрузки, которое космический аппарат испытывает во время запуска и работы двигателя. Комплекс вибрационных испытаний будет продолжаться ещё несколько дней. При успешном завершении этих тестов Dream Chaser, получивший собственное название Tenacity, отправится в единственную в мире высотную вакуумную камеру, размеры которой позволяют вместить полноценный ракетный двигатель и ракету-носитель. Здесь Tenacity пройдёт испытания на перепады давления и температуры, аналогичные тем, с которыми он столкнётся во время миссии.

Когда испытания будут завершены, Sierra Space отправит Tenacity в Космический центр Кеннеди для запуска при помощи ракеты Vulcan Centaur, разработанной United Launch Alliance (ULA). Это второй старт новой тяжёлой ракеты ULA, первым стал запуск лунного корабля Peregrine, который не смог достичь Луны из-за утечки топлива.

Sierra Space надеется разместить Tenacity на стартовой площадке в первой половине 2024 года. Планируется совершить семь грузовых полётов на Международную космическую станцию в рамках программы Commercial Resupply Services. В случае успеха Dream Chaser станет третьим коммерческим космическим кораблём, доставляющим грузы на МКС, после SpaceX Dragon и Northrop Grumman Cygnus.

Как и SpaceX Dragon, Dream Chaser можно использовать повторно, в отличие от грузового модуля Shooting Star, который спроектирован, чтобы на обратном пути к Земле сгорать в атмосфере вместе с мусором с МКС. Sierra Space планирует использовать именно Tenacity для первых четырёх контрактных миссий по пополнению запасов МКС. Последние три возьмёт на себя его собрат Reverence. По утверждению компании, Dream Chaser рассчитан как минимум на 15 запусков, но может прослужить гораздо дольше.