Японский минимализм: японцы вкосмосе
- Так живописец воображает себе аппарат «Фазы-2» сразу после отстрела от аэростата
OREX — слетал и возвратился
Схема опыта OREX
Так смотрелся Alflex
Схема полета «Фазы-1»
Схема аппарата Hyflex
Схема полета «Фазы-2»
Фазы и аппаратов «Комбинированная-1» схема «Фазы-2»
- Запуск первого примера семейства H-IIA
Поражение во Второй мировой стало сущим подарком для Японии, как бы дико это ни звучало. Идеи национального превосходства ушли в прошлое вместе с милитаристским угаром, и нация смогла сосредоточиться на вправду ответственных вопросах — в первую очередь, на эффективности. Так и показалось известное японское чудо, о котором слышали все. Но вряд ли многие знают, что что-то подобное происходило и в области космических разработок.
Японцы выстраивали собственную космическую программу не славы для, но только с целью достижения утилитарных, пускай и масштабных целей.
Три сестры
Японский космический бюджет (согласно данным euroconsultec. com) образовывает не более 12% от бюджета NASA. Однако на эти средства уже много лет живут и процветают не одно, не два, а целых три свободных гражданских космических подразделения: космическое агентство NASDA (направляться Space Development Agency), университет космонавтики ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) и научная лаборатория NAL (National Aerospace Laboratory). Причем единое управление отсутствует и у каждого из трех подразделений имеется личные пусковые установки и исследовательские центры.
Среди экспертов распространено вывод, что именно благодаря борьбе Япония в столь сжатые сроки и при достаточно ограниченном финансировании достигла громадных удач. Сейчас, на фоне ухудшающегося экономического положения, показались беседы о слиянии трех подразделений либо хотя бы о едином управлении ими, но «сестер» так же, как и прежде три и их суммарный бюджет так же, как и прежде находится в районе $2 млрд.
NASDA
Японское агентство космических разработок (NASDA) было образовано во второй половине 60-ых годов двадцатого века (см. врезку «Главные вехи истории NASDA»). Сначала ставка была сделана на максимально действенное применение средств. Разработкой помогли американцы. В достаточно маленькие сроки Япония освоила разработку космических полетов и обучилась выводить грузы на орбиту уже самостоятельно. Тут принципиально важно подметить, что для Японии космос — не роскошь и не предмет национального престижа.
А также не армейский объект. Жизнь всего населения страны зависит от стихий и погоды. Исходя из этого для Японии исследования метеорологии — вопрос практически смерти и жизни.
На этом по большей части и сконцентрированы инженеров и усилия учёных.
Космический самолет «Надежда»
Все знают, что запускать ракеты очень дорого. Легко неприлично
дорого. Исходя из этого во всем мире и учёные и фантасты придумывают различные методы вывода грузов на орбиту. Японцы остановились на беспилотном космическом самолете. Назвав его HOPE-X («Надежда» — в переводе с английского), либо H-II Orbiting Plane Experimental, они начали деятельно развивать технологии, составляющие данный грандиозный проект.
На примере его реализации прекрасно видно, как рачительно употреблялись средства плательщиков налогов и как продуманным был любой этап.
«Летающая тарелка»
Первым шагом на пути создания HOPE-X стал опыт по возвращению с орбиты OREX (Orbital Re-Entry eXperiment), прошедший в 1994 году. Сущность опыта заключалась в отправке маленького объекта на орбиту и возвращении его по окончании одного витка. Больше всего он был похож на «летающую тарелку», лишь весьма мелкую (диаметр — 3,4 м, радиус носовой части — 1,35 м, высота — 1,46 м, вес — около 865 кг при запуске и около 761 кг к моменту возвращения).
Сперва ракета H-II вывела OREX на орбиту высотой 450 км. Приблизительно через 100 мин. по окончании запуска устройство проходило над островом Танегасима. Сейчас в соответствии с замыслу сработали тормозные двигатели и начался процесс схода с орбиты. За всем этим замечали наземные станции островов Танегасима и Огасавара. Покинув орбиту, OREX вошел в верхние слои атмосферы где-то в центре Тихого океана.
Случилось это через 2 часа по окончании запуска. На протяжении понижения носовая часть нагрелась до 15700C, что стало причиной утрата связи с устройством, по причине того, что плазма, появившаяся около аппарата, отражала радиоволны. В эти моменты состояние OREX фиксировалось сенсорами и записывалось в бортовой компьютер. В момент восстановления связи устройство передало эти на станции телеметрии, расположенные на судах и самолётах.
После этого OREX упал в океан приблизительно в 460 км от острова Рождества. Целый полет занял приблизительно два часа и десять мин.. Все поставленные цели были достигнуты: в частности, собраны эти по тепловым режимам и аэродинамике в момент возвращения с орбиты, информацию о поведении материалов обшивки, совершён анализ состояния аппарата в момент утраты связи с Почвой и взята навигационная информация, собранная при помощи совокупности глобального позиционирования GPS.
Самый полезный итог — информацию о поведении сверхпрочных материалов обшивки, каковые планируется применять в проекте космического самолета HOPE-X. В OREX учавствовала японская Национальная космическая лаборатория (NAL).
До пятнадцати скоростей звука
В феврале 1996 года ракета-носитель J-I вывела на орбиту следующий аппарат — HYFLEX (Hypersonic FLight EXperiment). Целями проекта было обучиться строить гиперзвуковые (другими словами владеющие скоростью, в 3 раза выше скорости звука) летательные аппараты и собрать информацию об их поведении.
На высоте около 110 км HYFLEX отделился от ракеты-носителя и совершил свободный полет со скоростью 3,9 км/с, временами доходившей до 15 Мах (за 1 Мах принимается скорость звука в воздухе, либо около 1200 км/ч). По окончании прохождения «мертвой восстановления» и зоны радиоконтакта аппарат передал телеметрические эти на суда и самолёты, выкинул парашюты и постарался приводниться. Но случилась неудача — он утонул, сделав, однако, всю программу полета.
Ответственным нюансом опыта стало изучение навигационной системы и системы контроля высоты. Аппарат весил 1054 кг, площадь его поверхности составляла 4,27 кв. м, протяженность — 4,4 м, размах крыльев — 1,36 м, высота — 1,04 м.
Нюансы автоматической посадки
Неприятность автоматической посадки так и не была решена промышленно. Такие совокупности существовали (к примеру, армейские Ил-76, да и «Буран» садился сам), но их надежность, мягко говоря, была не на высоте. Отработка совокупности беспилотной посадки на низких (относительно) скоростях ALFLEX стала следующим шагом на пути создания космического самолета.
С июля по август 1996-го было совершено 13 опытов в ходе проекта ALFLEX. Аппарат, подобный будущему HOPE-X, поднимали при помощи вертолета на весьма громадную высоту и сбрасывали. Устройство захватывало посадочную линию и совершало автоматическую посадку.
Все опыты завершились удачно. Протяженность устройства составляла 6,1 м, размах крыльев — 3,78 м, высота без шасси — 1,35 м, вес был 760 кг.
Как проходил опыт
Сперва ALFLEX прикреплялся к вертолету. После этого последний поднимался в атмосферу и следовал заданным курсом. В то время, когда шнобель ALFLEX выравнивался с посадочной полосой, вертолет разгонялся до 90 узлов (приблизительно 166 км/ч) и отпускал устройство в свободный полет. Курс понижения составлял около 300.
При отрыве от вертолета скорость аппарата была около 180 км/ч. В момент касания почвы ALFLEX производил тормозной парашют, и снижал скорость при помощи шасси. По окончании каждого «забега» исследовались вероятные повреждения модуля и вертолёта ALFLEX.
В следствии были взяты информацию о поведении аппарата, по чертям подобного самолету HOPE-X в условиях низкоскоростного режима посадки. Опыт разработки совокупности посадки и автономного снижения был куплен.
Как это было: «Фаза-1»
Фактически, предлогом к написанию данной статьи послужило опубликование результатов опыта HSFD Phase-I («Фазы-1»). HSFD (Hish Speed Flight Demonstration) — это очередной ход на пути строительства космического самолета. Уже создан аппарат с реактивным двигателем, талантливый разгоняться до 0,6 Мах (около 700 км/ч), что может сам взлетать, направляться заданным маршрутом и садиться в указанном месте.
Именно такое устройство взлетело в осеннюю пору 2002 года с острова Рождества. Аппарат разогнался, поднялся на высоту 5 км, после этого спустился, спланировал и приземлился на ту же полосу. Он в точности выполнил программу полета, которая, кстати, возможно в любую секунду поменяна. Устройство «Фазы-1» есть уменьшенной копией HOPE-X (образовывает 25% от размера будущего самолета).
Оно снабжено реактивным двигателем и шасси. Бортовой компьютер при помощи GPS и датчиков определяет параметры полета и руководит перемещением. Габариты аппарата «Фазы-1» такие: протяженность — 3,8 м, размах крыльев — 3 м, высота — 1,4 м. Вес — 735 кг. Площадь крыльев — 4,4 кв. м. Мощность двигателя — 4410 Н.
Как это будет: «Фаза-2»
Никак не меньше занимательной будет вторая фаза опыта HSFD. Аппарат будет такой же, как в «Фазе-1». Лишь вместо ракетного двигателя у него будет громадный парашют, а вместо шасси — надувные мешки, наподобие подушек безопасности в машинах. Сперва устройство подцепят за хвостовую часть к маленькому воздушному шару.
Он «донесет» аппарат до огромного аэростата, что со своей стороны извлечёт его в стратосферу. После этого на высоте примерно тридцать километров челнок отстрелится и полетит вниз. Разогнавшись до околозвуковых скоростей, он соберет разнообразные аэродинамические эти, после этого выберет направление и при помощи парашютов выйдет на посадку. Потому, что у него нет никаких двигателей, аппарат «Фазы-2» спланирует и применяет для посадки лишь надувные мешки и парашют.
Данный опыт планируется провести в 2003 году.
Что же дальше
В случае если «Фаза-2» окончится так же удачно, как и все прошлые опыты, следующим шагом станет TSTO (Two-Stage To Orbit), это будет что-то похожее на «Буран», но принципиально беспилотное, другими словами в том месте кроме того не предусмотрена возможность пилотируемых полетов. А следующим шагом станет уже полноценный космический самолет — устройство, талантливое взлетать с простого аэропорта, долетать до орбиты и возвращаться. В то время, когда это будет — совсем неясно, но нынешние темпы японской программы внушают уверенность в том, что когда-нибудь это в обязательном порядке случится.
Главные вехи в истории NASDA
1969 Июнь 61-я сессия Парламента одобрила закон о создании NASDA.
Октябрь NASDA приобретает прописку — Космический центр на острове Танегасима, два филиала в Токио — «Кодиара» и «Митака» и две станции слежения — «Кацура» и «Окинава».
1970 Октябрь Начато создание ракеты N-I. Это трехступенчатый носитель, выстроенный по американской разработке Тop-Delta.
1972 Июнь Основан Космический центр в городе ученых Цукуба.
1975 Сентябрь Ракета N-I вывела на орбиту первый японский спутник «Кику-1», что проработал в космосе до 28 апреля 1982 года.
1976 Сентябрь Начато создание ракеты N-II, также трехступенчатой и также по американской разработке Тop-Delta.
1977 Февраль Запуск первого японского геостационарного спутника «Кику-2». Осуществлен ракетой № 3 серии N-I.
1978 Октябрь Основан Центр наблюдения Почвы.
1979 Август Открыт музей в Космическом центре «Танегасима».
1980 Июль Основан Центр изучения реактивного перемещения в городе Какуда.
1981 Февраль Начало запусков ракет N-II и разработки ракет H-I.
Сентябрь Завершение серии запусков ракет N-I (всего было запущено 7 спутников). Начало строительства в Центре «Танегасима»
пусковой площадки для ракет H-I.
1985 Август Отобраны трое кандидатов на роль эксперта по нужной нагрузке для полета на шаттле. Ими стали Мамору Мори,
Такао Дой и Тиаки Наито. Начало предварительных разработок космической станции.
Сентябрь Начало строительства в Центре «Танегасима» пусковой площадки для ракет H-II.
1986 Август Начало разработки ракет серии H-II и запусков ракет серии H-I.
1987 Февраль Завершение серии запусков ракет N-II (всего было запущено 8 спутников).
1988 Сентябрь Подписано межгосударственное соглашение (IGA) о разработке и совместном применении космической станции. Страны-участницы: Япония, США, Канада и кое-какие европейские. Окончание строительства полигона на острове Танегасима, где потом испытывался ракетный двигатель LE-7.
1989 Июнь IGA утверждено японским парламентом.
Октябрь Празднование 20-летия NASDA.
1990 Апрель Отбор эксперта по нужной нагрузке для шаттла.
1991 Июль Начало процесса отбора кандидатов на роль первого японского космонавта (любопытно, что первый японец, побывавший в космосе, Акияма Тоёхиро, не имел отношения к NASDA, а летал с русскими астронавтами в первой половине 90-ых годов XX века по инициативе
телекомпании TBS, в которой трудился редактором и ведущим интернациональных новостей).
1992 Февраль Завершение серии запусков ракет H-I (всего запущено 9 спутников).
Апрель Принято решение о кандидатуре первого астронавта. Им стал Мамору Мори.
Сентябрь На протяжении полета на шаттле Мори совершил 34 опыта в ходе проекта «Fuwatto?92» — разработки в области создания новых материалов в условиях микрогравитации.
Октябрь Отбор второго эксперта по нужной нагрузке для продолжения изучений в области микрогравитации.
1993 Апрель Начало разработки ракет серии J-I.
1994 Февраль Начало запусков ракет серии H-II. Запущено устройство OREX (опыт по возвращению с орбиты) и VEP (совокупность оценки нужной нагрузки).
Июль Второй интернациональный опыт по изучению микрогравитации.
Август Запуск спутника «Кику-6» при помощи ракеты H-II № 2 (окончился неудачей из-за отказа БДУ, бортовой двигательной
установки, кроме этого именуемой маневровыми двигателями).
1995 Март Ракета H-II № 3 выводит на орбиту SFU (возвращаемый исследовательский спутник) и геостационарный метеорологический спутник GMS-3.
1996 Январь Шаттл возвращает на Землю модуль SFU.
Февраль Ракета J-I № 1 выводит на орбиту гиперзвуковой тестовый модуль HYFLEX.
Июль-август Выполнено 13 экспериментальных полетов в ходе проекта автоматической посадки ALFLEX.
1996 Август Четвертая ракета серии H-II выводит на орбиту спутники «Мидори» в ходе проекта наблюдения за окружающей средой ADEOS.
1997 Ноябрь В первый раз японский космонавт, Такао Дой, совершает выход в открытый космос.
1998 Февраль Пятая ракета H-II выводит на орбиту радиоретрансляционный спутник COMETS.
1999 Ноябрь Неудачный старт восьмой ракеты серии H-II.
2001 Август Запуск первой ракеты серии H-IIA.
Ракеты-носители либо МБР?
По окончании окончания Второй мировой Союзные державы запретили Японии вести каждые разработки в области ракет до 1955 года. В первой половине 60-ых годов двадцатого века такие разработки начались, и в 1970—1972-м были совершены запуски ракеты M-4S, талантливой выводить до 180 кг нужного груза на орбиту 250 км.
Эта ракета уже давно не летает. M-3C (195 кг/250 км) и M-3H (290 кг/250 км) были следующим поколением. Запускали их в первой половине 70-ых годов XX века. Они также устарели и сняты с производства. На смену им в 1985 году пришла ракета M-3S-II (780 кг/250 км). На одной из первых таких ракет в сторону кометы Галлея улетели межпланетные зонды «Сакигаке» и «Суисеи».
Считается, что эта ракета пригодна и для доставки боеголовок («почва — почва») весом 500 кг на расстояние 4000 км (очевидно, японцы ни при каких обстоятельствах не рассказать о этом).
Разработка ракеты M-V началась во второй половине 80-ых годов XX века, а первый запуск прошёл в 1995-м. Ракета M-V в два раза тяжелее, чем M-3S-II (130 т против 61,7 т).
M-V может вывести 1800 кг на низкую орбиту либо 300−400 кг нужного груза для межпланетных изучений. Разумеется, она в полной мере пригодна для применения в качестве баллистической ракеты (МБР).
Любопытно сравнить японские ракеты с американскими МБР. Само собой разумеется, все сравнения весьма приблизительны. Однако они говорят о том, что японцы, развивая собственную космическую программу, создали ракеты-носители, каковые сопоставимы с боевыми ракетами двух супердержав.
Если бы японцы внезапно решили применять собственную ракету M-5 в качестве МБР, она приблизительно бы соответствовала американской ракете Peacekeeper. А ракета J-1 кроме того превзошла бы ракету Minuteman. Само собой разумеется, у японских ракет значительно хуже отношение нужного груза к взлетной массе, но так как это не намерено спроектированные МБР, а простые космические ракеты.
В случае если такие ракеты запускать не в космос, а применять как МБР «почва — почва» (до 12 500 км), их нужный груз возможно расширить в два раза. К примеру, M-5 может долететь до Москвы: от Хоккайдо до Москвы всего 7000 км. Да и до Вашингтона всего 10 000 км.
Второй класс японских ракет — H-II применяет в качестве горючего кислород и жидкий водород. Исходя из этого они категорически неприменимы в качестве МБР — кроме того не обращая внимания на то, что они, в общем, сопоставимы с американской ракетой Titan-34D. К слову, и Titan ни при каких обстоятельствах не использовался
в качестве МБР.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№3, январь 2003).
<
h4>