Полеты в космос к 2050 году: миф или реальность

Самолеты «летающее крыло», ракетные самолеты, воздушные суда на электрической тяге, когда дело касается самолетов будущего, производители обычно не скупятся на разнообразные экзотические разработки. Однако на практике они, прежде всего, занимаются модернизацией уже существующих моделей, так как риски, связанные с настоящей технической революцией, всегда представляются достаточно большими. В то же время рынок авиаперевозок постоянно увеличивается. До сих пор объемы рынка удваивались каждые 15 лет, и, похоже, данная тенденция сохранится еще минимум 20 лет. Прежде всего, благодаря экономическому развитию стран с переходной экономикой, в том числе и Китая. 

Рано или поздно на смену эволюционному пути развития в области авиаперевозок должен прийти революционный путь, модернизация существующих летательных аппаратов обходится их производителям все дороже. Эффективность модернизации существующих самолетов подходит к физическому пределу, с этим утверждением согласен Рольф Хенке Руководитель департамента обеспечения воздушного сообщения при Германском авиационно-космическом центре (DLR). Современные самолеты становится очень трудно улучшить. Учитывая это, возникает 2 проблемы: все новые экспериментальные проекты на момент их внедрения могут показать худший результат, по сравнению с проверенными старыми; вместе с тем у производителей пока еще мало стимулов для того чтобы начать воплощать свои умопомрачительные концепции в жизнь. 

Умопомрачительные идеи в настоящее время необходимы лишь для работы с общественностью. Так, к примеру, сотрудниками Германского авиационно-космического центра демонстрируется свой новый проект SpaceLiner. Такое название получил проект ракетного самолета, который заправляется кислородом и водородом и способен доставить пассажиров из Австралии в Европу за 90 минут. Но даже в среднесрочной перспективе столь неординарные проекты едва ли станут играть хоть какую-то значимую роль в авиаперевозках грузов и пассажиров. Глава Германского авиационно-космического центра Хенке признает, что фантастические сверхзвуковые самолеты – это, скорее всего, не решение будущих проблем. 

Не смотря на это институт космических систем Германского аэрокосмического центра продолжает продвигать собственную концепцию гиперзвукового авиалайнера. Ученые из ряда европейских стран, в том числе Германии, Австрии, Бельгии, Испании, Италии, Нидерландов, Франции и Швеции завершили очередной этап исследований в интересах разработки будущего высотного скоростного транспорта, создаваемого в рамках проекта Fast20XX. Результаты данного проекта должны воплотиться в 2-х программах создания гиперзвуковых самолетов SpaceLiner DLR и ALPHA Innovation GmbH. Раньше 2050 года такие самолет вряд ли поднимутся в небо, но необходимые для их создания технологии уже создаются. 

Одним из наиболее важных вопросов при создании подобных транспортных средств является охлаждение корпуса. После разгона, из-за трения об атмосферу планеты корпус SpaceLiner-а будет подвержен нагреву до +1800 градусов по Цельсию. Для охлаждения передней кромки крыльев и носа гиперзвукового самолета немецкие инженеры предлагают применять активное охлаждение, основанное на пористых керамических материалах с циркулирующей внутри них водой. Остальные части фюзеляжа самолета планируется покрыть более традиционными материалами.

В наши дни в плазменном туннеле, расположенном в лаборатории DLR в Кельне, уже прошли успешные испытания пористой керамики, а также испарительной системы охлаждения. Помимо этого осуществляются работы по компьютерному моделированию потоков воздуха возле самолета. Это работы имеют очень важное значение, так как SpaceLiner будет достигать очень больших высот полета, на которых атмосферное давление крайне низкое и существуют условия, которые очень сильно отличаются от тех, которые испытывают на себе обычные дозвуковые пассажирские самолеты. 
В свою очередь проект ALPHA отличается SpaceLiner и представляет собой транспортную систему, в состав которой должен войти самолет носитель Airbus A330, а также запускаемый с него гиперзвуковой аппарат. Небольшой аппарат с одним пилотом и двумя пассажирами на борту должен отделяться от самолета-носителя на высоте 14 км., после чего самостоятельно набирать высоту до 100 км. Таким образом, ALPHA – это в первую очередь транспорт для совершения суборбитальных научных и туристических полетов. 

SpaceLiner же сможет перебрасывать до 50 пассажиров из Австралии в Европу за 90 минут или 100 пассажиров из Европы в Калифорнию за 60 минут. Для того чтобы уложиться в эти временные рамки самолет должен лететь со скоростью М=24 или 25 200 км/ч, при этом полет выполняется на высотах до 82 км. Мартин Зиппел, являющийся координатором проекта в Германском центре авиации и космонавтики (DLR), рассказал о том, что SpaceLiner – это своего рода второе пришествие Space Shuttle, однако имеющих принципиально другую задачу. Стоит отметить, что сравнение с шаттлами, которые еще в период разработки считались не самым успешным проектом, говорит об уверенности немцев в осуществлении своих замыслов. 

В настоящее время имеется информация о том, что SpaceLiner будет использовать вертикальный взлет, применяя для этого ракетные двигатели закрытого цикла на кислороде и жидком водороде. Его длина предположительно составит порядка 70 метров, размах крыльев – 40 метров, максимальный взлетный вес в районе 1250 тонн. Максимальная дальность полета оценивается в 16 500 км. По цифрам перед нами типичный немецкий проект: дорого, быстро и при этом еще раз дорого. Если посчитать выходит где-то от 12,5 до 25 тонн веса самолета на 1 пассажира. Впрочем, создатели космолета и не скрывают того, что не собираются перевозить постоянных посетителей заведений по раздаче бесплатного супа. Проект постройки данного самолета коммерческий, по их словам в ближайшие 10 лет Германский центр авиации и космонавтики сможет найти коммерческих партнеров для реализации своих замыслов. 

В настоящее время конкретики вокруг данного проекта очень мало. Известны лишь некоторые детали. В частности сообщается о том, что после разгона – активной части траектории и начала планирования ситуация с управляемостью корабля будет лучше, чем у шаттлов за счет реализации более высокого аэродинамического качества аппарата. У кого-то недоумение вызывает и заостренный нос гиперзвукового лайнера. Достаточно давно известно, что на скоростях более М=5 он ни дает никаких существенных преимуществ перед закругленным.

Однако немецкие разработчики лучатся оптимизмом: окончательная форма нового летательного аппарата еще не определена и может быть существенно скорректирована. При этом немцы собираются гарантировано обойти своих конкурентов из других стран, которые собираются применять гиперзвуковые двигатели открытого цикла, которые берут воздух из атмосферы Земли. Правда таким самолетам требуется нести меньший объем топлива, а это удешевляет такие проекты, но о подобных мелочах в DLR предпочитают молчать. В то же время закрытый цикл наилучшим образом подходит для высоких скоростей полета и уже хорошо отработан, при этом принципиально новых технологий создавать не понадобится. Разработчики подчеркивают, что не собираются повышать эффективность двигателя, они предпочли сосредоточить свои силы на повторном его применении. 

Первая ступень гиперзвукового SpaceLiner после отработки топлива будет спускаться на землю на парашюте недалеко от места старта (благодаря вертикальному взлету аппарата). На земле ступень сразу же можно будет готовить для повторного запуска. Многорозавость первой ступени аппарата – это непременное условие немецкого проекта. Встроенные двигатели космолета будут лишь обеспечивать постоянную скорость уже на высокой части траектории. 

Исходя из имеющейся информации, данный проект вызывает очень много вопросов. При таких скоростях полет осуществление взлета и посадки над густонаселенными территориями исключены: и спускаемая первая ступень будет норовить упасть не туда, и преодолеть звуковой барьер не дадут. Получается субкосмопорты надо будет строить в пустынный местности. В этом плане с Австралией и Калифорнией разработчики, конечно же, угадали, а вот где они найдут такую местность в Европе. Если строить космопорты на море, то сколько займет дорога до них, и не проще ли тогда будет возрождать старые «Конкорды»? 

Неясен и аэродинамический облик аппарата, который на данный момент можно назвать традиционным. Со времен, когда проектировались шаттлы прошли десятки лет и сейчас уже очевидно, что их форма не являлась оптимальным решением. Между тем сейчас SpaceLiner им явно близок. У немцев может повториться история с истребителем Me-262. Машиной со скоростью и моторами новой эпохи и аэродинамической конструкцией предыдущей. Пока что перспективы запуска проекта SpaceLiner-а к 2050 году представляются довольно туманными. 

Источники информации:
http://science.compulenta.ru/733409/
http://rnd.cnews.ru/tech/news/line/index_science.shtml?2012/12/17/512942
http://www.profile.ru/article/vitat-v-nebesakh-72360