Промежуточный экспериментальный автомобиль - Intermediate eXperimental Vehicle

«IXV» перенаправляется сюда. Код IATA см. Вдоль аэропорта.

Промежуточный экспериментальный автомобиль[1][2][3]
Intermediate eXperimental Vehicle.jpg
Взгляд художника на фазу возврата IXV
Тип миссиидемонстрация технологий
ОператорЕКА
Интернет сайтESA Reentry Technologies
Апогей412 км (256 миль)
Свойства космического корабля
Тип космического корабляподъемное тело
ПроизводительThales Alenia Space
Стартовая масса1800 кг (4000 фунтов)
Начало миссии
Дата запуска13:40, 11 февраля 2015 (UTC) (2015-02-11T13: 40Z)[4][5][6]
РакетаВега
Запустить сайтКосмический центр Гвианы ELV
Конец миссии
Дата посадки11 февраля 2015 г. (2015-02-11)
Посадочная площадкаТихий океан
 

В Промежуточный экспериментальный автомобиль (IXV) это Европейское космическое агентство (ESA) экспериментальный суборбитальный возвращение средство передвижения. Он был разработан, чтобы служить прототипом космоплан для подтверждения работы ЕКА в области многоразовые пусковые установки.

Европейское космическое агентство имеет программу под названием Подготовительная программа для будущих пусковых установок (FLPP), который призвал к подаче заявок на многоразовый космоплан.[7][8] Одна из заявок была отправлена ​​Итальянским космическим агентством, которое представило свои собственные Программа для многоразового орбитального демонстратора в Европе (Программа PRIDE), которая продолжила разработку прототипа под названием Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) и последующего Космический всадник который унаследовал технологию от своего прототипа IXV.[9]

11 февраля 2015 года IXV совершил свой первый 100-минутный космический полет, успешно завершив свою миссию, приземлившись невредимым на поверхность корабля. Тихий океан.[10][11] Автомобиль - первый в истории подъемное тело совершить полный вход в атмосферу с орбитальной скорости.[12]:23 В прошлых миссиях проводились летные испытания либо крылатых тел, которые хорошо управляемы, но при этом очень сложные и дорогие, либо капсул, которые трудно контролировать, но они менее сложны и дешевле.[13]

Разработка

Фон

В 1980-х и 1990-х годах международный интерес к разработке многоразовые пусковые платформы и многоразовый космический корабль, особенно в отношении космические самолеты; пожалуй, наиболее яркими примерами этого являются Американец Космический шатл и Советский Буран программы. Национальные космические агентства европейских стран, такие как французское Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) и Германии Немецкий аэрокосмический центр (DLR), работали над своими собственными проектами в ту эпоху, наиболее заметным из которых стали Гермес космоплан. Развитие программы Hermes, поддержанной Европейское космическое агентство (ESA) в течение нескольких лет, в конечном итоге было прекращено в 1992 году до начала выполнения каких-либо полетов в пользу партнерского соглашения с Российское авиационно-космическое агентство (RKA) использовать существующие Космический корабль Союз вместо.

Хотя в начале 1990-х работы по разработке корабля «Гермес» были отменены, ЕКА сохраняло свою стратегическую долгосрочную цель - самостоятельно разработать и в конечном итоге развернуть аналогичные многоразовые космические аппараты. Соответственно, в поддержку этой цели Европейское космическое агентство начало серию проектных исследований по различным концепциям экспериментальных транспортных средств, а также для уточнения и улучшения технологий, которые считаются критически важными для будущих космических кораблей.[14] Для проверки и дальнейшего развития технологий и концепций, созданных в ходе этих исследований, возникла очевидная потребность в накоплении практического опыта полетов с системами входа в атмосферу, а также в поддержании и расширении международного сотрудничества в области космических перевозок, исследований и науки. . Из этих желаний возникли Подготовительная программа для будущих пусковых установок (FLPP), инициатива, возглавляемая ЕКА, задуманная и отстаиваемая рядом его государств-членов, которая обеспечила основу для решения проблем и развития технологий, связанных с возвращающимися кораблями.[14]

Было признано, что для достижения значительного прогресса FLPP потребует производства и испытаний прототипа возвращаемого корабля, основанного на существующих исследованиях, технологиях и разработках.[14] Приняв поэтапный подход с использованием серии тестовых автомобилей до разработки более широкой серии серийных автомобилей, этот подход был замечен для снижения риска и обеспечения возможности интеграции все более сложных разработок из ранние относительно недорогие миссии.

В соответствии с этим решением в начале 2005 г. проект Intermediate eXperimental Vehicle (IXV) был официально инициирован Итальянское космическое агентство и Итальянский центр аэрокосмических исследований в рамках итальянской программы PRIDE (Программа для многоразового орбитального демонстратора в Европе )[9] Их основным промышленным подрядчиком была компания Next Generation Launcher Prime SpA (NGLP) в Италии.[14] Последняя организация является совместное предприятие предприятие, состоящее из двух крупных европейских аэрокосмических компаний, Astrium и Finmeccanica. Программа PRIDE была поддержана различными национальными космическими агентствами, в том числе Европейский центр космических исследований и технологий, Итальянское космическое агентство (ASI), Французское космическое агентство CNES и Германии DLR; к ноябрю 2006 г. IXV поддержали 11 государств-членов: Австрия, Бельгия, Франция, Германия, Ирландия, Италия, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Нидерланды.[14] Из них Италия стала основным финансовым спонсором программы IXV.[15]

Отбор и предпусковое тестирование

Ракета Вега

Проект IXV также извлек пользу из многих исследовательских данных и принципов работы, полученных из многих ранее проведенных исследований, особенно из успешных. Атмосферный демонстратор входа в атмосферу (ARD), испытательный полет которого проводился в 1998 году. На раннем этапе, на этапах определения миссии и разработки проекта, были снова проведены тщательные сравнения между существующими концепциями ЕКА и национальными концепциями по общим критериям, направленным на оценку требований эксперимента (технология и системы), программные требования (технологическая готовность, график разработки и стоимость) и снижение рисков (осуществимость, зрелость, устойчивость и потенциал роста).[14] Выбранный базовый дизайн, конфигурация тонкого подъемного корпуса, основывался в первую очередь на разработках под руководством CNES. Pre-X автомобили ARD ЕКА. Работы по разработке быстро прошли этап предварительного определения проекта, и к середине 2007 г. был проведен анализ системных требований.[14]

18 декабря 2009 г. ЕКА объявило о подписании контракта с Thales Alenia Space, оценивается в € 39 400 000, чтобы покрыть 18 месяцев предварительной работы IXV.[2][16] Сообщается, что в 2011 году общая сметная стоимость проекта IXV составила € 150,000,000.[1]

В конце 2012 года дозвуковая парашютная система IXV прошла испытания на Юма испытательный полигон в Аризона, Соединенные Штаты.[17] Вскоре после этого была проведена серия испытаний на удар по воде. Consiglio Nazionale delle Ricerche исследовательский танк INSEAN недалеко от Рима, Италия.[18]

21 июня 2013 г. испытательный автомобиль IXV был сброшен с высоты 3 км (1,9 мили) в Сальто-ди-Квирра диапазон выключен Сардиния, Италия. Целью этого испытательного сброса была проверка системы посадки корабля на воду, включая дозвуковой парашют, аэростаты и маяк. Во время надувания воздушных шаров была обнаружена небольшая аномалия, однако все остальные системы работали так, как ожидалось. После испытания на падение автомобиль был доставлен для дальнейшего анализа.[19] 23 июня 2014 г. спасательный корабль Nos Aries провели тренировку с использованием одного испытательного образца IXV у побережья Тоскана.[20]

В июне 2014 г. испытательная машина IXV прибыла на ESTEC Технический центр в Нордвейк, Нидерланды, пройти тестовую кампанию для подтверждения его летной готовности в ожидании полета на Ракета Вега, который к тому моменту должен был произойти в ноябре того же года.[21]

Дизайн

вид автомобиля спереди

Промежуточный экспериментальный автомобиль (IXV) представляет собой прототип беспилотного многоразового использования. космоплан - и предшественник следующей модели, названной Космический всадник. По данным ESA, Средний Отчасти его название связано с тем, что форма транспортного средства не обязательно является репрезентативной для предполагаемого последующего серийного космического корабля.[14] Он обладает подъемное тело расположение, в котором отсутствуют какие-либо крылья; размер и форма сбалансированы между необходимостью максимального увеличения внутреннего объема для размещения экспериментальных полезных нагрузок, сохраняя при этом пределы массы Вега пусковая установка и благоприятный центр тяжести. Транспортное средство целенаправленно включает в себя несколько ключевых технологий, представляющих интерес для ЕКА, включая его тепловая защита система и наличие активных аэродинамических рулей.[14] Управление и маневренность IXV обеспечивается комбинацией этих аэродинамических поверхностей (состоящей из пары подвижных закрылки ) и подруливающие устройства на протяжении всего режима полета, включая полет на гиперзвуковой скорости.[14]

Ключевая роль для IXV - получение данных и опыта в аэродинамически управляемом входе в атмосферу, который, по утверждению ESA, представляет собой значительный прогресс по сравнению с предыдущими. баллистический и ранее использовавшиеся квазибаллистические методы.[14] На протяжении каждой миссии регистрируются репрезентативные данные о характеристиках входа в атмосферу, чтобы исследовать аэротермодинамические явления и проверять инструменты проектирования системы и методы наземной проверки, что, в свою очередь, поддерживает будущие усилия по проектированию.[14] Повторный вход осуществляется в положении высоко поднятым носом, как при НАСА -работанный Космический шатл; во время этой фазы полета маневрирование космоплана осуществляется путем выкатывания из плоскости и затем подъема в этом направлении, как у обычного самолета.[15] Посадка осуществляется при помощи устройства парашюты, которые выбрасываются при спуске через верх машины; кроме того, за секунды до приземления, серия подушки безопасности надуваются, чтобы смягчить посадку.[14]

Другой ключевой задачей ESA для IXV была проверка как его конструкции, так и усовершенствованных мер тепловой защиты, особенно их эффективности в сложных условиях во время входа в атмосферу.[14] Нижняя сторона покрыта керамика термозащитные панели, состоящие из смеси углеродное волокно и Карбид кремния непосредственно прикреплен к конструкции космоплана, а абляционные материалы, содержащие пробка и кремний -основан составной материал покрывает верхние поверхности автомобиля.[15] В планер был основан на традиционном расположении «горячая структура / холодная структура»; опираясь на сочетание передовых керамических и металлических узлов, изоляционных материалов, а также на эффективную конструкцию различных приспособлений, соединений и уплотнений; роль передовых методов навигации и управления также была сочтена очень важной. IXV поддерживается на орбите отдельным модулем маневрирования и поддержки, который во многом похож на модуль ресурсов, который был предназначен для использования отмененным. Гермес шаттл. В авионика IXV контролируются LEON2-FT микропроцессор и связаны между собой MIL-STD-1553B последовательная шина.[22]

В качестве экспериментального транспортного средства, в первую очередь предназначенного для сбора данных, присутствуют различные датчики и контрольно-измерительное оборудование, которые работают на протяжении всего полета, чтобы собирать данные для поддержки усилий по оценке, включая проверку критических технологий входа в атмосферу транспортного средства.[14] Записанные данные охватывают различные элементы полета IXV, включая его системы наведения, навигации и управления, такие как измерения идентификации модели транспортного средства (VMI) для послеполетного восстановления динамического поведения космического корабля и окружающей среды, а также обязательные базовые эксперименты, касающиеся его технологии возврата.[14] Кроме того, IXV, как правило, будет проводить дополнительные эксперименты с пассажирами, которые, хотя и не были напрямую необходимы для успеха его миссии, служат для увеличения рентабельности инвестиций в транспортное средство; по данным ESA, более 50 таких предложений было получено от различных европейских отраслей промышленности, исследовательских институтов и университетов, многие из которых имеют преимущества для будущих программ запуска (например, потенциальные дополнительные методы для наведения, навигации, контроля, мониторинга состояния конструкций, и тепловая защита) исследование космоса и научное значение. На протяжении каждой миссии телеметрия транслируется наземным диспетчерам для наблюдения за движением автомобиля;[14] однако такое явление, как накопление плазма вокруг космоплана во время его возвращения в атмосферу блокирует радиосигналы.[15]

IXV является предшественником следующей модели, названной Космический всадник, также разработанная итальянской Программа PRIDE для ЕКА.[9]

История эксплуатации

В течение 2011 года сообщалось, что IXV планировал совершить свой первый полет уже в 2013 году;[23] однако позже план корабля был изменен для выполнения своего первого запуска с использованием недавно разработанного Вега пусковая установка в конце 2014 года.[24][25] Это начальное окно запуска было в конечном итоге пропущено из-за нерешенных проблем безопасности дальности полета.[26]

После некоторых задержек 11 февраля 2015 года IXV был успешно запущен на орбиту ракетой Vega в рамках VV04 миссия.[4] Запустившись в 08:40 по местному времени,[27] космоплан отделился от ракеты-носителя "Вега" на высоте 333 км и поднялся на высоту 412 км, после чего начал управляемый спуск в сторону начала полета. возвращение на высоте 120 км, движение с зарегистрированной скоростью 7,5 км / с, идентично типичной траектории входа в атмосферу, по которой должен лететь низкая околоземная орбита (НОО) космический корабль. После входа в атмосферу IXV скользил по Тихий океан до раскрытия его десантных парашютов, которые были развернуты для замедления спуска корабля, пролетевшего более 7300 км с момента начала его спуска.[12]:25–26 Аппарат спустился на поверхность Тихого океана, где впоследствии был обнаружен Nos Aries корабль; был проведен анализ как самого космического корабля, так и записанных данных миссии.[28][29] Жан-Жак Дордэн, тогдашний генеральный директор ESA, заявил о миссии: «Лучше не могло быть, но сама миссия еще не завершена ... она еще больше сдвинет границы знаний в области аэродинамики, тепловых проблем и Наведение и навигация такого транспортного средства - это подъемное тело ».[15]

После завершения якобы «безупречного» испытательного полета официальные лица ЕКА решили, что дополнительный испытательный полет должен быть выполнен в период 2019-2020 годов. Предполагается, что во время этой миссии IXV приземлится другим способом, снизившись непосредственно на взлетно-посадочную полосу вместо того, чтобы выполнять приводнение посадка как и раньше; этот подход может быть реализован либо путем установки парафойл, или путем принятия шасси. Планирование второго космического полета должно было начаться в марте 2015 года, а проектные работы над модифицированным аппаратом должны были начаться в середине 2015 года.[30]

В Европейском космическом агентстве за декабрь 2016 г. Совет министров одобрил финансирование следующего полета IXV в виде коммерциализированного мини-шаттла Space Rider.[31] В соответствии с обзорами дизайна в 2018 и 2019 годах полноразмерный макет будет сброшен с воздушного шара в 2019 году, а первый полет на Vega-C состоится в 2020/2021 году. Затем он проведет примерно 5 научных полетов с интервалом в 6-12 месяцев, прежде чем станет коммерчески доступным с 2025 года по цене 40 000 долларов за кг полезной нагрузки для запуска, эксплуатации и возвращения на Землю.[32] Мини-шаттл Space Rider будет иметь длину от 4 до 5 метров, грузоподъемность 800 кг.[нужна цитата ] общей массой 2400 кг и выдержкой 2-6 месяцев на орбите 400 км до возвращения на Землю и повторной посадки в течение 4 месяцев. Распределитель полезной нагрузки AVUM 4-й ступени ракеты Vega-C действует как сервисный модуль для шаттла, обеспечивающий орбитальное маневрирование и торможение, питание и связь, прежде чем он будет сброшен для повторного входа в атмосферу.[33] Сервисный модуль AVUM заменяет встроенный силовой модуль IXV и освобождает 0,8 м3 внутреннего пространства в автомобиле для отсека полезной нагрузки. Space Rider по форме и принципу действия похож на ВВС США. X-37B но половина длины X37 и пятая масса и грузоподъемность X37 делают его самым маленьким и легким космическим самолетом, который когда-либо летал. Двери с полезной нагрузкой будут открыты при выходе на орбиту, выставляя инструменты и эксперименты в космос, прежде чем их закроют для посадки.

Характеристики

Модель IXV для испытаний на падение с надутыми аэростатами, как показано в ESA ESTEC. Закрылки в этой модели не могут двигаться.

Данные из ЕКА,[1] Space.com,[23] Страница космоса Гюнтера[3]

Общие характеристики

  • Длина: 5 м (16 футов 5 дюймов)
  • Размах крыльев: 2,2 м (7 футов 3 дюйма)
  • Высота: 1,5 м (4 фута 11 дюймов)
  • Пустой вес: 480 кг (1058 фунтов)
  • Вес брутто: 1900 кг (4189 фунтов)
  • Мощность: Аккумуляторы

Спектакль

  • Максимальная скорость: 27,720 км / ч (17,220 миль / ч, 14,970 узлов)
  • Классифицировать: 7,500 км (4,700 миль, 4,000 миль)
  • От подъемной силы к сопротивлению: 0.7
  • Максимальная высота: 412 км (256 миль)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c «Электронная книга IXV». ЕКА. 2011. Архивировано с оригинал (ZIP файл ) 4 апреля 2012 г.
  2. ^ а б де Селдинг, Питер Б. (18 декабря 2009 г.). "Замораживание расходов ЕКА заканчивается сделкой по спутникам Sentinel, обновлению Ariane 5". Космические новости. По словам Фабрици, контракт оценивается в 39,4 миллиона евро на покрытие предварительных работ IXV в течение 18 месяцев.
  3. ^ а б Кребс, Гюнтер Дирк. «IXV». Получено 4 ноября 2011.
  4. ^ а б «Европейский космический самолет готовится к запуску в феврале». News.com.au. News Corp Australia. 22 ноября 2014 г.
  5. ^ "Европейский космический самолет, запускаемый в феврале: фирма". 21 ноября 2014 г.
  6. ^ «График запуска по всему миру». 18 ноября 2014 г. Архивировано с оригинал 4 июня 2010 г.
  7. ^ «Новая веха в развитии IXV». ЕКА. 15 сентября 2010 г. Промежуточный экспериментальный автомобиль (IXV) под управлением ESA Подготовительная программа для будущих пусковых установок (FLPP), это шаг вперед от успешного Атмосферный демонстратор входа в атмосферу полет в 1998 году, определив роль Европы в этой области.
  8. ^ Новая веха в развитии IXV. ЕКА. 15 сентября 2010 г.
  9. ^ а б c Космический гонщик ГОРДОСТЬ. Итальянский центр аэрокосмических исследований. Доступ: 15 ноября 2018 г.
  10. ^ "График миссии IXV". ЕКА. 9 февраля 2015. Он будет перемещаться через атмосферу в своем коридоре входа в атмосферу перед спуском, замедляемый многоступенчатым парашютом, для безопасного приводнения в Тихом океане примерно через 100 минут после взлета.
  11. ^ «Экспериментальный космоплан ЕКА завершил исследовательский полет». ЕКА. 11 февраля 2015. Промежуточный экспериментальный аппарат ЕКА совершил безупречный вход в атмосферу и приводнился в Тихом океане к западу от Галапагосских островов.
  12. ^ а б «Бюллетень ЕКА 161 (1 квартал 2015 г.)». ЕКА. 2015 г. ISSN  0376-4265.
  13. ^ «Часто задаваемые вопросы по IXV». ЕКА. Получено 28 ноября 2018.
  14. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q Тумино, Джорджио и Ив Жерар. «Бюллетень ЕКА 128 - IXV: Промежуточный экспериментальный аппарат». ЕКА, Ноябрь 2006 г.
  15. ^ а б c d е Кларк, Стивен. «Европейский космический самолет совершает испытательный полет вокруг света». spaceflightnow.com, 11 февраля 2015.
  16. ^ «ЕКА и Thales Alenia Space подписывают соглашение о разработке промежуточного экспериментального транспортного средства (IXV)». ЕКА. 19 июня 2009 г.
  17. ^ «Корабль-возвращаемый корабль IXV ЕКА готовится к мягкой посадке». ЕКА, 9 ноября 2012 г.
  18. ^ Яфрати, А. «Водный удар и гидродинамические нагрузки». Consiglio Nazionale delle Ricerche. Получено 22 марта 2014.
  19. ^ «Безопасное приводнение для IXV». ЕКА, 21 июня 2013 г.
  20. ^ «Возвращение нашего космоплана». ЕКА. 24 июня 2014 г. Вчера корабль и команда, стремившиеся вернуть европейский беспилотный космический корабль IXV в ноябре, прошли тренировочный полет у побережья Тосканы, Италия.
  21. ^ "Распаковка IXV". ЕКА. 2 июля 2014 г. Момент, когда промежуточный экспериментальный автомобиль IXV ЕКА извлекается из защитного контейнера в безопасном помещении в чистом помещении Технического центра Агентства.
  22. ^ Родригес, Энрике; Хименес, Пабло; де Мигель, Игнасио; Фернандес, Висенте (25 сентября 2012 г.). SCOE для IXV GNC. Средства моделирования и EGSE для космических программ (SESP 2012). Европейское космическое агентство. Архивировано из оригинал 4 марта 2016 г.. Получено 16 ноября 2012.
  23. ^ а б Коппингер, Роб (13 июня 2011 г.). «Европа планирует запустить роботизированный мини-шаттл к 2020 году». Space.com. В 2013 году ракета Vega доставит в космос промежуточный экспериментальный аппарат ЕКА.
  24. ^ «Европейский демонстрационный образец атмосферного входа IXV готов к финальным испытаниям». space-travel.com. 24 марта 2014 г. Запуск с использованием новой европейской легкой пусковой установки Vega намечен на октябрь 2014 года.
  25. ^ «Вега будет пилотировать экспериментальный корабль-носитель ЕКА». ЕКА. 16 декабря 2011 г. Запуск промежуточного экспериментального корабля IXV ЕКА на новой европейской ракете Vega в настоящее время находится в стадии детального планирования, что является важным шагом на пути к полету корабля в 2014 году.
  26. ^ де Сельдинг, Питер Б. (30 октября 2014 г.). «Официальные лица Thales Alenia ошеломлены тем, что обеспокоены вопросами безопасности IXV». SpaceNews.
  27. ^ "Первый испытательный полет европейских мини-космических челноков". Space.com. 11 февраля 2015.
  28. ^ «Корабль IXV ЕКА готовится к мягкой посадке». ЕКА. 9 ноября 2012 г. он пролетит экспериментальную гиперзвуковую фазу над Тихим океаном, спустится на парашюте и приземлится в океане в ожидании восстановления и анализа.
  29. ^ "Европейский космический шаттл возвращается". Новости BBC. 11 февраля 2015.
  30. ^ Хауэлл, Элизабет (23 февраля 2015 г.). "Новый испытанный космический самолет Европы нацелен на следующий запуск в 2019 году". Space.com.
  31. ^ "Европа берет на себя космическую станцию ​​и ExoMars в рамках обязательств перед ЕКА в размере 11 миллиардов долларов - SpaceNews.com". 2 декабря 2016.
  32. ^ «ЕКА намерено приватизировать беспилотный космический самолет Space Rider к 2025 году - SpaceNews.com». 22 июня 2017.
  33. ^ http://esamultimedia.esa.int/docs/space_transportation/Space_Rider_factsheet_HiRes_ok.pdf
  34. ^ «Профиль полета IXV». Европейское космическое агентство.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка