Cifka Miklós

X-37B, a "titkos" űrrepülőgép

Sokat szerepelt az X-37 a hírekben, nem kis mértékben azért, mert titkos a besorolása, ám azért annyira nem rejtették el.

- I. rész - | - II. rész - | - III. rész - | - IV. rész - | - V. rész - | - VI. rész - | - VII. rész - | - VIII. rész - | - IX. rész- | - X. rész - - XI. rész - | - XII. rész - | - XIII. rész - | - XIV. rész - | - XV. rész - | - XVI. rész | - XVII. rész


Az X-40A

Az X-37 története elég messzíre nyúlik vissza, az 1990-es évek közepére. Az Egyesült Államok Légiereje egy, a Föld körüli pályán komolyabb pályaválatoztatásra képes űrjármű tesztpéldányának kifejlesztésével bízta meg a Boeing céget. A "manőverező űrjármű" (Space Maneuver Vehicle, SMV) programnév alatt futó elképzelés lényege egy olyan pilóta nélküli többször újra felhasználható robotjármű volt, amelyet az űrsikló vagy egy hagyományos hordozórakéta vihet fel a világűrbe, ott akár egy évig is fent dolgozhat, majd teljesen automatikusan képes visszatérni a légkörbe és leszállni egy hagyományos kifutópályájára. Meghatározott feladatai között könnyebb terhek feljuttatása, műholdak vizsgálata, illetve űrbéli felderítés (kémkedés) volt.


Az X-40A egyik első ledobása

Ezen szépen megfogalmazott feladatok mögött alapvetően a Földet megfigyelő kémműholdak egyfajta alternatívájaként szerepel. Rakterében optikai vagy radarfelderítő berendezésekkel repülhet, illetve megvizsgálhat ellenséges kém- és kommunikációs műholdakat. A program első lépésként az automata leszállító rendszer kidolgozására összpontosított, ezért egy kis méretű makettet építettek meg, az X-40A-t.


...majd leszállása.

Ez a gép 6,7 méter hosszú volt, szárnyfesztávja 3,5 méter, tömege pedig 1200 kilogramm. Egy UH-60 alól oldották le 2740 méter magasról, hogy aztán külső beavatkozás nélkül a GPS-re építkező navigációs rendszerének irányításával leszálljon a kifutópályára. Első repülését 1998. augusztus 11-én hajtotta végre, amit több másik követett, majd a légierő 2000-ben úgy döntött, hogy az egész programot összeolvasztja az X-37-el és átadja a felügyeletet a NASA-nak.

Az X-37A

1996-ban a NASA gőzerővel dolgozott az űrrepülőgép utódján. Az X-33 / Venture Star program mellett az X-34-el is ezt az irányvonalat követték. A NASA a fejlesztést alapvetően olcsó, hatékony és viszonylag egyszerű tesztprogramok köré építette, amelyek az újrafelhasználható technológiák különféle megoldási lehetőségeit vizsgálta.


A McDonnel-Douglas X-33 terve - ami alul maradt a Lockheed-éval szemben

Ezeket az olcsó programokat a NASA "Pathfinder" (~úttörő, útkereső) gyűjtőnéven hívta. Ezen programok eredményeit egy összetettebb, drágább, már a reményszerint végleges megoldást tesztelő "Trailblazer"(szintén úttörőt, éllovast jelent) programban egyesítették volna, amely a remények szerint tökéletesebb űrrepülőgép-utódot eredményezhet. Ezen célért létrehozott programokat a [i]Future-X[/i] (~X-jövő) fantázianévvel illették.


A Future-X Pathfinder tervek - nem sok valósult meg belőlük


A Future-X Trailblazer tervek - ezek közül pedig egyetlen egy sem...


A NASA felfigyelt az X-40-re, és az alapján egy nagyobb méretű tesztjárművet igényelt, amely megbízást a Boeing nyerte el 1998-ban. A jármű jelölése az X-37A lett. (A számok keveredése mögött az áll, hogy az X-37-es jelölést még 1996-ban "lefoglalta" a NASA egy "Pathfinder" újrafelhasználható űrjármű részére, noha ekkor még csak halovány sejtelmük volt arról, mit is akarnak, az SMV program viszont ez után, 1997-ben kapta meg az X-40 jelölést.) Itt jött el az a pillanat, amikor a NASA és a légierő egyesítette az erőit. A légierő átadta az X-40A-t a NASA-nak, és csatlakozott az X-37 programhoz, hiszen a két program céljai és képességei gyakorlatilag megegyeztek.

Klikk ide!
Az X-40A ledobása 2001. április 12-én - klikk a nagy verzióért

Az X-40A-t új navigációs és irányítórendszerrel szerelték fel, majd egy CH-47D Chinook 4500 méteres magasságból dobta le, hogy megismételje a korábbi tesztrepüléseket, összesen hét alkalommal. Ekkor 2001-et írunk, és már épül az X-37A is, amelyet az űrrepülőgép vinne fel a rakterében, hogy onnan indítsák el első útjára, amelynek célja először csak annyi, hogy az automata visszatérést sikeresen bizonyítsa. Az útra 2002 elején kerülne sor, de előtte még a teljes méretű X-37A-nak is sikeres leszállást kellene összehozni egy nagy magasságból történő ledobás után.


Az X-37A az űrsikló rakterében - ahogy eredetileg képzelték

Ekkor váratlanul a légierő visszalépett a program további finanszírozásától, ami teljesen felborította a menetrendet. Mivel immár egyedül a NASA-nak kellett a csekkeket fizetnie, a programot drasztikusan átütemezték: két X-37A-t építenének egy helyett, egyet külön a légköri tesztekre és egyet külön magára az űrrepülésre. A légköri teszteket 2004-ben, az űrrepülést 2006-ban hajtanák végre, utóbbit már Delta IV. hordozórakétával indítva, költségcsökkentés címén. Azonban 2003 elején bekövetkezik a Columbia-katasztrófa, majd egyre nyilvánvalóbb lesz, hogy arra a technológiára, aminek a tesztelésére eredetileg az X-37-est szánták, nincs igény az aktuális NASA-vezetés részéről.

A programot lelassítják, majd a leállítása is szóba kerül 2004-ben - eddig mintegy 500 millió dollárt áldoztak egyébként rá. Ezen év szeptemberében aztán a teljes X-37A program átkerül a Védelmi Minisztérium Fejlett Védelmi Kutató Programok Ügynökségéhez (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA). Ezzel együtt a program besorolása titkos lesz, vagyis egy nagyságrenddel kevesebb információ kerül róla napvilágra.


Az X-37A / ALTV a White Knight hasa alatt

Ahogy az lenni szokott, a programok kicsit ütemesebben haladnak a védelmi minisztérium égisze alatt, nem kis mértékben a biztosabb anyagi háttérnek köszönhetően. Az X-37A légköri repülésre szánt változatát (Approach and Landing Test Vehicle, ALTV) a Scaled Composites cég White Knight repülőgépével (amelyik az X-Prize győztes SpaceShipOne-t indította) még 2005-ben párszor megreptették, ám magára a ledobásra technikai és időjárási problémák miatt végül csak 2006. április 7-én került sor. Az ALTV sikeresen leszáll, igaz túlfut a kifutópályán, és megrongálódik az első futóműve. Még ez évben további két sikeres ledobás és leszállás zajlik le, ezzel az ALTV a feladatát sikeresen végre is hajtotta.

Lapozz! Az X-37B

2006. novemberében megrendelésre kerül az X-37B, amelyet már valódi űrrepülésre szánnak. Az X-37A-hoz képest némileg hosszabb (8,9 méteres, míg az X-37A csak 8,38 méter), szárnyfesztávja azonos (4,5 méter, ezt egyébként még az űrsikló raktérhez méretezték), a tömege viszont valamivel kisebb (4990 kg, szemben a tervekben 5400 kg-os X-37A-val). A kialakítása követi az X-40-est: egy hosszúkás test, két tömzsi félszárny és két döntött függőleges vezérsík.


Az X-37B fantáziarajza

A gép törzsében elől helyezkedik el a fedélzeti elektronika, mögötte az üzemanyag-tartály, ez után, a gép közepén található a raktér, amely az űrsiklóhoz hasonló ajtókkal rendelkezik a gép tetején. A raktér mögött foglal helyet az oxidálószer tartálya, végül pedig a főhajtómű, amelyet két oldalt hátul, illetve az orrban kis kormány-rakétahajtóművek egészítenek ki. A hővédelemért az űrsiklónál is alkalmazott szilikát alapú téglák egy új verziója, illetve szintén az űrsiklónál alkalmazott hővédő paplan volt a felelős.


Az X-37B felépítése és főbb adatai a Space.com ábráján

< A járműveket Orbitális Tesztjárműnek (Orbital Test Vehicle, OTV) is nevezik, két példányban rendelik meg, OTV-1 illetve OTV-2 jelöléssel. A hivatalos megfogalmazás szerint az X-37B feladata "kockázat-csökkentő, kísérleti és bevethető fejlesztés az újrafelhasználható űrjármű technolgiák számára, a későbbi hosszú távú űrfeladatok támogatására". Gyakorlatilag persze a feladata az, hogy bizonyítsa, működőképes a jármű huzamos ideig a Föld körül keringve problémamentesen működni, képes komoly pályaváltoztatásokra és képes arra, hogy automatikusan visszatérjen a Földre.

Klikk ide!
Fantáziarajz az X-37B-ről a világűrben - klikk a nagy verzióért

A tartós űrbéli működés egyáltalán nem elhanyagolható tényező, az űrsikló például még a legszélsőségesebb esetben se nagyon maradhat fent egy hónapnál tovább. Az energiaellátásért felelős üzemanyagcellákhoz folyékony hidrogén és oxigén szükséges, amit nem lehet az adott körülmények között hosszú ideig tárolni, illetve előbb-utóbb mindenképpen elfogy. Az X-37B ezért a rakteréből egy karon kinyújtható, összehajtható napelemszárnnyal rendelkezik. Ez ugyan nem képes annyi energiát biztosítani, mint az üzemanyagcellák vagy a "teljes értékű" műholdak jóval nagyobb napelemtáblái, de a célnak megfelelnek.

A másik fontos üzemidő-meghatározó dolog az üzemanyag. Az X-37B eredetileg (illetve egyes információk szerint) kerozint és folyékony oxigént használt volna; a folyékony oxigén ugyan igényel némi hűtést, ám a kerozin nagyszerűen elvan hosszabb idejű (itteni értelmezéssel: egy éves) tárolással is. A végleges X-37B azonban az űrrepülésben már hagyományosan használt hidrazin üzemanyagot és hidrogén-peroxid oxidálószert használt az elérhető információk szerint.

Klikk ide!
Az X-37B megkapja az Atlas V. áramvonalazó kúpját, mielőtt felhelyezik a rakétára, 2010 áprilisában - klikk a nagy verzióért

Mire lehet használni egy ilyen eszközt? Hivatalosan csak egy technológiai demonstrátor, amelynek célja az új szilikát alapú hővédő pajzs, az automata leszállító rendszer, illetve a tartós űrbéli manőverezés képességének tesztelése.Ahogy azonban már korábban vázolva lett, a rakterébe szerelt modullal kémtevékenységet tud folytatni, egy lelőtt vagy hirtelen működésképtelenné vált kémműholdat pótolni. Képes lehet arra, hogy az alacsony pályán (LEO) keringő műholdakat megvizsgálja, illetve megfelelő eszközökkel semlegesítheti azokat. A "megfelelő" eszköz lehet akár egyfajta festékszóró is, amelyik a napelemtáblákat lefújva megfosztja az energiaellátásától a műholdat.

További lehetőségek adódhatnak még, például a saját műholdak karbantartása, felújítása. Utóbbi egyáltalán nem olyan ostobaság, mint amennyire elsőre tűnik: a Föld körül keringő műholdak esetében legtöbbször egyszerűen az üzemanyag kifogyása miatt kell selejtezni azt, illetve elöregednek a napelemtáblák, valamint elavul a műhold elektromos rendszere. Ha megfelelően tervezik viszont, akkor a műhold tömegéből nagy porciót szakító elemeket megtartva fel lehet újítani azokat. A nagy tömegű elemek a műhold váza, a rádióantennák, a hajtóműrendszerek, optikai eszközöknél a lencsék. Ezek érintetlenül maradhatnak, csak a vázon belüli elektromos modulok cseréjével, és az üzemanyag pótlásával a műhold élettartama jelentősen kitolható.

Klikk ide!
Az USA-212 (OTV-1) indítása - klikk a nagy verzióért

Az OTV-1 indítására 2010. április 22-én került sor, az indítás jelölése USA-212, (az USA jelölés használatos a katonai vagy más, titkos célú műholdakra), és közepes magasságú LEO pályára (403, illetve 420 km a pálya alsó- és felső keringési pontja) állt. Amatőr csillagászok viszonylag hamar megtalálták, majd követték az OTV-1 pályáját, amelyet összesen négyszer változtatott meg komolyabban: egyszer valamelyest emelte azt, majd háromszor egyre alacsonyabb pályára állt (az utolsónál már csak 281 - 292 km magasan keringett). A robot-sikló bizonyította tehát a manőverezőképességét. A tartós pályán maradást szintén, hiszen hivatalosan 270 napig keringhet odafent, de végül 229 nap után tért vissza a Vandenberg légibázisra.


Az OTV-1 leszállásakor készült felvételek

Az USA-212 repülés pontos részletei nem ismertek, de egy titkos programhoz képest meglehetősen nyilvánosan zajlott. Az űrrepülőgépről jó minőségű fotókat és videókat adtak ki például, míg a valóban titkos kémműholdakról ilyesmi soha nem került ki. Persze akkor is ott van a kérdés, hogy mi lehetett a rakterében, és mégis, milyen feladatokat hajthatott végre? Erre sajnos nem tudjuk a választ; lehet, hogy valójában semmi sem volt a rakterében, de lehet, hogy valamilyen kémrendszer (látható vagy infravörös tartományban működő optikai vagy esetleg radar?). Sőt, akár még az is elképzelhető, hogy valamiféle fegyverzettel volt felszerelve.

Klikk ide!
Az USA-226 (OTV-2) indítása - klikk a nagy verzióért

Akárhogy is, az USA-212 alapjában véve sikeres küldetés lehetett. A gép sikeresen földet ért, a képek tanulsága szerint semmi nyoma annak, hogy bármiféle jelentősebb probléma fellépett volna. Így aztán 2011. március 5-én a második X-37B is elindult a világűrbe USA-226-os jelöléssel, a korábbinál valamivel alacsonyabb, mintegy 317 - 319 km-es keringési pályára. A hírek szerint a küldetést az eredetileg tervezettnél hosszabbra szervezték át, mivel az OTV-2 sikeresen teljesítette folyamatban lévő feladatát, és ezen sorok írásakor még mindig a Föld körül kering.

Az X-37B további repülései és az X-37C

2011. októberében a Boeing cég, amely az X-37-eseket építette egy meglepő (?) bejelentést tett: az X-37B-t esetlegesen fel lehetne használni az ISS űrállomás utánpótlására, ahol a rakterében lévő hasznos terhet egy űrsétával juttatnák az űrállomás belsejébe. (Az X-37B nem rendelkezik dokkoló berendezéssel és zsilippel, így nem tud dokkolni az űrállomáshoz.)

Klikk ide!
A Boeing elképzelése az X-37B utánpótlás-szállító küldetésről - klikk a nagy verzióért

Ennél is impozánsabb az X-37C tervezet. Ez egy 165-180 százalékosan "felfújt" X-37B (vagyis mintegy 15-16 méter hosszú és 8 méteres fesztávolságú lesz) amelynek a belsejébe legfeljebb hat űrhajós férhet el egymás mögött, sorban elhelyezett ülésekben. Két tervet mutattak be, az egyik az X-37B alapvető elrendezését örökli, és a személyzet inkább csak utas, a raktérben elhelyezett túlnyomásos kapszulában, míg a másikban a gép orrába lett csúsztatva a raktér, és egy púpban foglal helyett a zsilipajtó. Az X-37C képes lehet az ISS kiszolgálására, illetve szolgálhat afféle mentőcsónakként.

Klikk ide!
A felvázolt két X-37C személyszállító változat - klikk a nagy verzióért

Az elképzeléssel akad azonban egy kis probléma: a NASA nem harapott rá. A CCDev keretében máris van 4 (+1) űrhajója erre a feladatra, plusz az Orion. Az esetleges civil megrendelők esetén sem jobb a helyzet, hiszen a potenciális "célállomásoknak", mint a Bigelow-féle űrállomásnak már ott van a Boeing CST-100 űrkapszula. Alapvetően még a légierőben bízhatnak, ám kérdés, hogy mégis mire használhatná a katonaság ezt a személyzettel is használható X-37 változatot.


A Lockheed újrafelhasználható hordozórakétájának elképzelése a visszatéréskor repülőgépként

Az X-37 (és esetleges folyományai) elsődleges célja persze az, hogy csökkentsék a költségeket, ám itt akadnak problémák. A fő gond, hogy az adott feladatot egyszer használatos műholdakkal is meg lehet oldani. Ez esetben nincs szükség hővédő pajzsra, nincs szükség automata leszállító rendszerre, futóműre, aerodinamikai vezérsíkokra, masszív vázszerkezetre és így tovább - vagyis a jármű tömegének óvatos becslés szerint is bő tíz százalékát meg lehetne spórolni. Ennyivel több üzemanyagot vihetne fel, vagy ennyivel több hasznos terhet hordozhatna.

A másik probléma az indítójármű, az Atlas V. ugyanis annyira nem olcsó. Erre jelenthet megoldást, hogy a légierő nemrég egy új fejlesztést kezdett el pénzelni, amely újrafelhasználható hordozórakéták elkészítésére vonatkozik. Az első lépcső még 2 millió dolláros üzlet a Lockheed-Martin számára, de ez még csak az előzetes tervek elkészítését fedezi. A fejlesztés első fázisára mintegy 250 millió dollárt szánnak. A cél egy olyan első fokozat, amely (várhatóan) az Atlas V. első fokozatában használt RD-180-as hajtóművel rendelkezik majd, miután pedig az indítás után a fokozat elhasználta az üzemanyagát, leválva siklógépként tér vissza, teljesen automatikusan. Feltehetően ez utóbbihoz ugyanazokat a hardver- és szoftver elemeket használja majd, amit az X-37A és B esetében kifejlesztettek.

A rendszer célja az, hogy minél több eleme legyen újrahasznosítható a hordozórakétáknak is. Egy szintén újrafelhasználható második fokozattal (amely talán szintén hasonlóan repülőgép-szerű kiképzést kaphat) egy ilyen indítóeszköz plusz az X-37 alapú űrjármű teljesen újrafelhasználható eszközpark képét vetíti előre. A kérdés persze az lesz, hogy a járulékos költségek, mint a járművek átellenőrzése, és a következő útra való előkészítése mennyire lesz költséges - ezen bukott el az űrsikló program gazdasági modellje is anno..

Sorozatunk véget ért.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Deus Ex #26
    Elektromágneses hőpajzs.

    Kézenfekvő, bár kínos pillanatok jönnek, ha a szupravezetőben megbukik a mutatvány.
  • [NST]Cifu #25
    Ehhh, sőt, végül is még ennél is kisebb lehet, ha laposabb szögben lép be (mint a Venture Star-nál tervezték), jogos. Akkor tényleg csak a tömege a probléma...
  • kvp #24
    Az ursiklo maximalis hoterhelese 1650 °C korul van, szoval szerintem eleg lenne. (a carbon-carbon reszeket eri ennyi, a csempeket 1260, a hopaplanokat 649, a takarokat meg csak 371)
  • [NST]Cifu #23
    A corundum magyarul korund, természetesen leginkább előforduló ("szennyezett") formájában pedig rubin (vörös szín), zafír (kék szín), smaragd (zöld szín) néven is ismert. ;)

    Érdekesen hangzik mindenesetre a hővédő pajzsban való használata, az alacsonyabb hőmérsékletű részeknél még be is válhat, de az olyan helyeken, mint az űrrepülőgép orra vagy belépőélei, ahol jóval 2000°C feletti hőmérséklet is előfordul aligha életképes, hiszen ilyen hőmérsékleten már megolvad.
  • kvp #22
    A hopajzshoz hasznalhatnanak corundum-ot is, ez gyakorlatilag egy vassal szennyezett aluminum oxid kristaly. Mivel kohokhoz hasznaljak ezert viszonylag jol birja a magas homersekleteket es meg fizikailag is stabil. Egy titanium vazra szerelve nagyon jo hovedo pajzsokat lehetne kesziteni belole es meg csempezni sem kell, mert nagy, ives panelokban is gyarthato. Hatranya, hogy joval nehezebb mint az eddigi megoldasok.
  • Deus Ex #21
    Nyilván nem szabad leírni, csak talán itt is beszélgettünk már arról, hogy minden projektnek meg kell találnia a megvalósuláshoz vezető vékony határmezsgyét az innovatív és meglévő, jól bevált módszerek között. Azt sem szabad elfelejteni, hogy amely elgondolás nem teljesen vált be negyven éve, azt a mai színvonalon talán már meg lehet valósítani megfelelő módon.
    A politika űrrepülésre gyakorolt hatását - és ezzel együtt az állami források rendelkezésre állását - nagyjából láttuk a jelen cikksorozatból, és látjuk a többi programból, a közeljövő gazdasági környezete pedig a tőke beáramlását nehezíti. Kínában látom a konzekvens akaratot és a források biztosításának lehetőségét, ha a Skylon projekt az övék volna, azt mondanám, 2025-ben tuti repül. Mindezzel együtt hajrá REL, hajrá Skylon.
  • [NST]Cifu #20
    A hővédő pajzs elgondolása terén azért megjegyezném, hogy sok olyan technológia van, amely még nem bizonyított, de ettől még működnie kell elméletben.

    A Heat sink elvű hővédő pajzs az X-15 esetében kvázi tesztelve volt kis léptékben, illetve segített az A-12/YF-12/SR-71 esetében a hőterhelés eloszlatásában. Szóval én ezt nem írnám le.

    Ami a méreteket illeti... hát abban mondjuk biztos leszek, hogy ha a SABRE működőképes is lesz, aligha teljes méretű gépen fogják tesztelni először. :)
  • Deus Ex #19
    A hajtómű egy dolog, ezernyi problémaforrással, emellett emlékeim szerint heatsink elvű hőpajzzsal még semmi sem jött vissza, ekkora és ilyen tömegű hangnál lassabb repülőt sem sokat építettek még.
    Tartok tőle, a fejlesztéssel inkább Kínának kaparják ki a gesztenyét.
  • jeec #18
    Jó volt a sorozat, köszönjük, csatlakozom a többiekhez. Éppenséggel a SG megtehetné, hogy az ilyen komolyabb cikksorozatokat tematikusan rendezve elérhetővé teszi kigyűjtve egy csokorban.

    Skylon: szerintem megcsinálják (ha nem ütköznek valami komoly technológiai problémába, ami a hajtóműnél jöhet elő leginkább, bár annak a hőcserélő rendszerének a tesztje jó eredménnyel zárult).

    Semmiképpen nem nevezném légből kapott elképzelésnek a tervet (ezt az ESA is megerősítette). A REL szintén nem gyerekek játszadozása, komolyan és felelősségteljesen haladnak a fejlesztéssel, meg lehet nézni a weboldalukon is (a híreknél havi bontásban). Láttam a terv egyik szülőjének egy előadását (weben), és ez alapján egy komoly mérnöki (és nem álmodozó) hozzáállású csapat van a REL-ben (Reaction Engines Ltd).

    Én nagyon szurkolok nekik. Mekkora lenne már, ha az első SSTO-t nem az USA vagy az oroszok építenék? :) Bár hasonló technikai bravúrt végeztek már angolok (a franciákkal együtt): a Concorde-nak azóta sincs párja a légi utasszállításban.
  • EnxTheOne #17
    Jó cikk.


    A következő sorozatnak mi lesz a témája? :D:D