سبيس شيب وان

سبيس شيب وان
SpaceShipOne بعد رحلتها إلى الفضاء ، يونيو 2004.
دور	طائرة فضائية
الصانع	المركبات المقاسة
مصمم	بيرت روتان
الرحلة الأولى	20 مايو 2003 ( 2003/05/20 )
متقاعد	4 أكتوبر 2004 ( 2004-10-04 )
المستخدم الأساسي	موهافي ايروسبيس فينتشرز
عدد المبني	1
وضعت في	سبيس شيب تو
حياة مهنية
محفوظ في	المتحف الوطني للطيران والفضاء

SpaceShipOne هي طائرة تجريبية تعمل بالطاقة الصاروخية يتم إطلاقها من الجو مع قدرة طيران فضاء شبه مدارية بسرعات تصل إلى 3000 قدم / ثانية (900 م / ث) ، باستخدام محرك صاروخي هجين . يتميز التصميم بنظام فريد للدخول إلى الغلاف الجوي حيث يتم طي النصف الخلفي للجناح والذيل المزدوج بمقدار 70 درجة لأعلى على طول مفصلة تمتد بطول الجناح ؛ هذا يزيد السحب مع الاحتفاظ بالثبات. أكملت SpaceShipOne أول رحلة فضائية مأهولة في عام 2004. وفي نفس العام ، فازت بجائزة Ansari X بقيمة 10 ملايين دولار أمريكي وتقاعد على الفور من الخدمة النشطة. سميت السفينة الأم " الفارس الأبيض ". تم تطوير كلتا المركبتين وتنقلهما بواسطة Mojave Aerospace Ventures ، والتي كانت مشروعًا مشتركًا بين Paul Allen و Scaled Composites ، شركة طيران Burt Rutan . قدم آلن تمويلاً يقارب 25 مليون دولار أمريكي.

أشارت روتان إلى أن الأفكار حول المشروع بدأت في وقت مبكر من عام 1994 وأن دورة التطوير بدوام كامل لإنجازات عام 2004 كانت حوالي ثلاث سنوات. ^{[ بحاجة لمصدر ]} حققت السيارة أول رحلة تفوق سرعة الصوت في 17 ديسمبر 2003 ، والتي كانت أيضًا الذكرى المئوية لأول رحلة طيران تاريخية للأخوان رايت . أول رحلة فضائية رسمية لشركة SpaceShipOne ، والمعروفة باسم الرحلة 15P ، كان يقودها مايك ميلفيل . قبل أيام قليلة من تلك الرحلة ، كان Mojave Air and Space Port أول ميناء فضاء تجاري مرخص في الولايات المتحدة. بعد ساعات قليلة من تلك الرحلة ، أصبح ميلفيل أول رائد فضاء تجاري أمريكي مرخص له. كان الاسم العام للمشروع هو " Tier One " والذي تطور إلى المستوى 1b بهدف نقل ركاب السفينة اللاحقة إلى الفضاء.

إن إنجازات SpaceShipOne أكثر قابلية للمقارنة مع X-15 من المركبات الفضائية التي تدور في المدار مثل مكوك الفضاء . يتطلب تسريع المركبة الفضائية إلى السرعة المدارية أكثر من 60 ضعفًا من الطاقة مثل تسريعها إلى 3 ماخ. كما يتطلب أيضًا درعًا حراريًا متطورًا لتبديد تلك الطاقة بأمان أثناء إعادة الدخول. ^[1]

التعيين الرسمي لـ SpaceShipOne هو Scaled Composites Model 316.

تصميم

هدف التصميم

كان نموذج المركبات المقاسة 316 ، ^[2] المعروف باسم SpaceShipOne ، عبارة عن طائرة فضائية مصممة من أجل:

• احمل ثلاثة أشخاص (أحدهم طيار ) في كابينة مضغوطة عند مستوى سطح البحر.
• يتم دفعها بصاروخ من ارتفاع 15 كم (9.3 ميل) إلى ما يزيد عن 100 كم (62 ميل).
• إعادة دخول الغلاف الجوي وإلقاء الطاقة الحركية في تكوين ثابت الديناميكي الهوائي .
• ينزلق بشكل ترانزيت صوتي ودون سرعة الصوت.
• قم بالهبوط أفقيًا على مدرج قياسي .

وصف السيارة

جسم الطائرة على شكل سيجار ، ويبلغ قطرها الإجمالي حوالي 1.52 م (5 قدم 0 بوصة). الهيكل الرئيسي هو مادة مركبة من الجرافيت / الايبوكسي . من الأمام إلى الخلف ، تحتوي على مقصورة الطاقم ، وخزان المؤكسد ، وغطاء الوقود ، وفوهة الصاروخ. للمركبة أجنحة قصيرة وعريضة بطول 5 أمتار (16 قدمًا) ووتر يبلغ 3 أمتار (9.8 قدمًا). توجد أذرع ذيل عمودية كبيرة مثبتة في نهاية كل جناح ، مع مثبتات أفقية بارزة من أذرع الذيل. لديها معدات للهبوط الأفقي.

تبلغ الكتلة الإجمالية للمركبة التي تعمل بالوقود بالكامل 3600  كجم (7900 رطل) ، منها 2700 كجم (6000 رطل) يتم أخذها بواسطة محرك الصاروخ المحمّل بالكامل. تبلغ الكتلة الفارغة للمركبة الفضائية 1200 كجم (2600 رطل) ، بما في ذلك غلاف المحرك الفارغ 300 كجم (660 رطلاً). ^{[3] [4]}

في الأصل كانت الفوهة بارزة من الخلف ، لكن تبين أن هذا غير ملائم من الناحية الديناميكية الهوائية. في يونيو 2004 ، بين الرحلتين 14P و 15P ، تمت إضافة هدية ، لتوسيع شكل جسم الطائرة بسلاسة ليلتقي بالنهاية المتوهجة للفوهة. في الرحلة 15P ، ارتفعت درجة حرارة الانسيابية الجديدة ، نظرًا لكونها سوداء من الداخل وتواجه فوهة سوداء ساخنة. خففت الهدية ، وانكمش الجزء السفلي إلى الداخل أثناء التعزيز. بعد تلك الرحلة ، تم طلاء الجزء الداخلي من الهدية باللون الأبيض ، وأضيفت بعض الأضلاع الصغيرة المقواة.

تحتوي المركبة على محرك صاروخي هجين واحد غير مستقر وغير قابل للكسر ، ونظام تحكم في تفاعل الغاز البارد ، وأسطح تحكم هوائية. يمكن التحكم في كل شيء يدويًا. انظر القسم المنفصل أدناه بخصوص محرك الصاروخ.

نظام التحكم في التفاعل هو الطريقة الوحيدة للتحكم في موقف المركبة الفضائية خارج الغلاف الجوي. وتتكون من ثلاث مجموعات من الدافعات: توجد محركات دفع عند كل طرف جناح للتحكم في الالتفاف ، وفي الجزء العلوي والسفلي من الأنف للتحكم في الميل ، وعلى جانبي جسم الطائرة للتحكم في الانعراج. تحتوي جميع محركات الدفع على نسخ احتياطية زائدة عن الحاجة ، لذلك هناك اثني عشر دافعًا في المجموع.

تم تصميم أسطح التحكم الديناميكي الهوائي في SpaceShipOne للعمل في نظامي طيران متميزين ، دون سرعة الصوت وفوق سرعة الصوت. يعد نظام الطيران الأسرع من الصوت ذا أهمية أساسية أثناء مرحلة التعزيز للرحلة ، والوضع دون سرعة الصوت عند الانزلاق. هناك الدفات العلوية والسفلية منفصلة ، والارتفاعات . يتم التحكم في هذه باستخدام عصا ودواسات على غرار الطيران . في الوضع الأسرع من الصوت ، يتم التحكم في علامات القطع كهربائيًا ، في حين أن الوضع دون سرعة الصوت يستخدم وصلة كبل وقضيب ميكانيكي.

يمكن إمالة أجنحة SpaceShipOne هوائيًا للأمام إلى شكل "ريش" مستقر ديناميكيًا عالي السحب . هذا يزيل معظم الحاجة إلى التحكم الفعال في الموقف خلال الجزء الأول من إعادة الدخول: تشير المركبات المتدرجة إلى هذا على أنه "إعادة دخول خالية من الرعاية". أجريت إحدى الرحلات التجريبية الأولى في الواقع عملية إعادة دخول معكوسة ، مما يدل على المرونة والاستقرار المتأصل في تصميم "الريشة" لبيرت روتان . يُزعم أن وضع إعادة الدخول هذا أكثر أمانًا بطبيعته من السلوك بسرعات مماثلة لمكوك الفضاء. يخضع المكوك لضغوط هوائية هائلة ويجب توجيهه بدقة من أجل البقاء في انزلاق مستقر. (على الرغم من أن هذه مقارنة مثيرة للاهتمام للسلوك ، إلا أنها ليست مقارنة عادلة تمامًا لمفاهيم التصميم: يبدأ المكوك في الدخول بسرعة أعلى بكثير من SpaceShipOne ، وبالتالي لديه بعض المتطلبات المختلفة جدًا. .)

دعا التصميم المبكر إلى شكل دائم يشبه الريشة ، مع حلقة من زعانف التثبيت الشبيهة بالريش . كان هذا من شأنه أن يجعل المركبة الفضائية غير قادرة على الهبوط بشكل مستقل ، مما يتطلب استرجاعها في الجو . كان هذا يعتبر مخاطرة كبيرة ، والتصميم النهائي الهجين تمكن من دمج القدرة على الريش في مركبة يمكن أن تهبط بطريقة تقليدية. يشار إلى الأقسام الخلفية القابلة للإمالة من الأجنحة وأذرع الذيل مجتمعة باسم "الريش".

يتكون جهاز الهبوط من عجلتين رئيسيتين منفصلتين على نطاق واسع وجرافة أنف. يتم نشر هذه باستخدام الينابيع ، بمساعدة الجاذبية. بمجرد نشرهم ، لا يمكن سحبهم على متن الطائرة.

المركبة الفضائية غير قادرة على الإقلاع المستقل من الأرض. إنها تتطلب طائرة إطلاق لتحملها لإطلاقها على ارتفاع من أجل إطلاق جوي .

تحتوي أجزاء المركبة التي تتعرض لأكبر درجة حرارة ، مثل الحواف الأمامية للأجنحة ، على حوالي 6.5 كجم (14 رطلاً) من مادة الحماية الحرارية الجر المطبقة. تم تسريب المكون الرئيسي لهذه المادة عن طريق الخطأ إلى الهواء والفضاء ^{[ بحاجة إلى توضيح ]} . إذا طارت بدون حماية حرارية ، ستنجو المركبة الفضائية من إعادة الدخول ولكنها ستتضرر.

هناك "عيب معروف" في التصميم الديناميكي الهوائي للمركبة الفضائية مما يجعلها عرضة للانزلاق في الرحلات. وقد شوهد هذا في رحلة SpaceShipOne 15P حيث تسبب قص الرياح في حدوث انقلاب كبير بعد الاشتعال مباشرة ، ورحلة SpaceShipOne 16P حيث تسببت الظروف غير المفهومة بالكامل في حدوث عدة لفات سريعة. لا يعتبر هذا الخلل خطيرًا ، لكن في كلتا هاتين الرحلتين أدى إلى تحقيق ارتفاع أقل بكثير مما كان متوقعًا. تفاصيل الخلل ليست علنية.

الكابينة

تم تصميم مقصورة المركبة الفضائية لاستيعاب ثلاثة أشخاص ، على شكل أسطوانة قصيرة ، قطرها 1.52 م (5 قدم 0 بوصة) ، مع نهاية مدببة للأمام. يجلس الطيار باتجاه الأمام ويمكن أن يجلس راكبان خلفه.

المقصورة مضغوطة ، مما يحافظ على جو يسمح بالتنفس عند مستوى سطح البحر . يتم إدخال الأكسجين إلى المقصورة من الزجاجة ، ويتم إزالة ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء بواسطة الماصات. لا يرتدي الركاب بدلات الفضاء أو أقنعة التنفس ، لأن المقصورة مصممة للحفاظ على الضغط في مواجهة الأعطال: جميع النوافذ والأختام تكون مضاعفة.

تحتوي الكابينة على ستة عشر نافذة مستديرة مزدوجة الألواح ، موضوعة لتوفير رؤية للأفق في جميع مراحل الرحلة. النوافذ صغيرة مقارنة بالفجوات الموجودة بينها ، ولكن يوجد عدد كافٍ بما يكفي للركاب من البشر لتجميع منظر جيد إلى حد ما.

يمكن إزالة قسم الأنف ، وهناك أيضًا فتحة أسفل النوافذ الخلفية على الجانب الأيسر. دخول وخروج الطاقم ممكن عن طريق أي من الطريقين.

الملاحة بالطائرة الفضائية

جوهر إلكترونيات الطيران للمركبة الفضائية هو وحدة نظام الملاحة ( SNU ). جنبا إلى جنب مع عرض مدير الطيران ( FDD ) ، فهي تتألف من وحدة الملاحة الجوية . تم تطوير الوحدة بالاشتراك مع أنظمة التكنولوجيا الأساسية والمركبات المقاسة .

SNU هو نظام ملاحة بالقصور الذاتي يعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، والذي يعالج بيانات مستشعر المركبة الفضائية وبيانات صحة النظام الفرعي. يقوم بربط بيانات القياس عن بعد عن طريق الراديو بمراقبة المهمة.

يعرض FDD البيانات من SNU على شاشة LCD ملونة . لديها العديد من أوضاع العرض المتميزة لمراحل مختلفة من الرحلة ، بما في ذلك مرحلة التعزيز ، والساحل ، والعودة ، والانزلاق. يعتبر FDD مهمًا بشكل خاص للطيار أثناء مرحلة التعزيز والساحل من أجل "الالتفاف" والمعدلات الفارغة الناتجة عن الدفع غير المتماثل. يتم استخدام مزيج من البرامج التجارية والمفصلة في FDD.

محرك صاروخي هجين

يستخدم المستوى الأول محركًا صاروخيًا هجينًا توفره شركة SpaceDev ، مع وقود بولي بوتادين صلب منتهي بالهيدروكسيل ( HTPB ، أو مطاط ) وأكسيد أكسيد النيتروز السائل . يولد 88 كيلو نيوتن (20000 رطل _و ) من الدفع ، ويمكن أن يحترق لمدة 87 ثانية (1.45 دقيقة).

التصميم المادي للمحرك جديد. يعتبر خزان المؤكسد مكونًا هيكليًا أساسيًا ، وهو الجزء الوحيد من المحرك المتصل هيكليًا بالمركبة الفضائية: الخزان في الواقع جزء لا يتجزأ من جسم المركبة الفضائية. الخزان عبارة عن أسطوانة قصيرة قطرها حوالي 1.52 م (5 قدم 0 بوصة) ، مع نهايات مقببة ، وهي الجزء الأمامي من المحرك. إن غلاف الوقود عبارة عن أسطوانة ضيقة مثبتة على الخزان تشير إلى الخلف. يعني التصميم الكابولي أنه يمكن استيعاب مجموعة متنوعة من أحجام المحركات دون تغيير الواجهة أو المكونات الأخرى. الفوهة هي امتداد بسيط لغلاف الوقود ؛ يعتبر الغلاف والفوهة في الواقع مكونًا واحدًا ، يشار إليه باسم CTN ( case و t hroat و n ozzle). تقدم Burt Rutan بطلب للحصول على براءة اختراع على تكوين المحرك هذا.

هناك استخدام كبير للمواد المركبة في تصميم المحرك. يتكون خزان المؤكسد من بطانة مركبة مع غلاف علوي من الجرافيت / الإيبوكسي وفلنجات واجهة من التيتانيوم . يستخدم CTN عازلًا مركبًا عالي الحرارة بهيكل من الجرافيت / الإيبوكسي. يعمل دمج الوقود الصلب (ومن ثم الجزء الرئيسي من المحرك) وفوهة الجر في هذا المكون الفردي المترابط على تقليل مسارات التسرب المحتملة.

يتم ربط خزان المؤكسد و CTN معًا عند حاجز الصمام الرئيسي ، والذي يتم دمجه في الخزان. توجد حلقات O في الواجهة لمنع التسرب ؛ هذا هو مسار التسرب الرئيسي المحتمل في المحرك. يتم تثبيت نظام الإشعال وصمام التحكم الرئيسي والحاقن على حاجز الصمام داخل الخزان. يتم تثبيت حواجز Slosh أيضًا على هذا الحاجز. لأن المؤكسد يتم تخزينه تحت الضغط ، فلا حاجة لمضخة.

تم بناء بطانة الخزان وغطاء الوقود داخليًا بواسطة Scaled Composites . يتم توفير غطاء الخزان العلوي بواسطة Thiokol . يتم توفير فوهة الجر من شركة AAE Aerospace . يتم توفير نظام الملء والتهوية والتفريغ المؤكسد من قبل شركة Environmental Aeroscience Corporation . يتم توفير المكونات المتبقية - نظام الإشعال ، وصمام التحكم الرئيسي ، والحاقن ، وحواجز الخزان ، وأدوات التحكم الإلكترونية ، وصب الوقود الصلب - بواسطة SpaceDev .

يجب استبدال CTN بين عمليات إطلاق النار. هذا هو الجزء الوحيد من المركبة ، بخلاف الوقود والمؤكسد نفسه ، الذي يجب استبداله.

يتم صب الوقود الصلب بأربعة ثقوب. هذا له عيب أنه من الممكن أن تنفصل قطع الوقود بين الثقوب أثناء الحرق وتعيق تدفق المؤكسد والعادم. تميل مثل هذه المواقف إلى التصحيح الذاتي بسرعة.

يتم تعبئة خزان المؤكسد وتهوية من خلال الحاجز الأمامي ، على الجانب الآخر من الخزان من الوقود وبقية المحرك. هذا يحسن السلامة. تمتلئ حتى ضغط 4.8  ميجا باسكال (700 رطل / بوصة مربعة) في درجة حرارة الغرفة .

تتميز الفوهة بنسبة تمدد 25: 1 ، والتي تم تحسينها للجزء العلوي من الغلاف الجوي. يتم استخدام فوهة مختلفة بنسبة تمدد 10: 1 لاختبار إطلاق النار على الأرض. الفتحات سوداء من الخارج ، ولكن بالنسبة للاختبار الديناميكي الهوائي ، يتم استخدام فوهات وهمية حمراء بدلاً من ذلك.

الصاروخ غير قابل للاختناق. بمجرد الإضاءة ، يمكن إحباط الحرق ، لكن لا يمكن التحكم في خرج الطاقة. الاتجاه يختلف في الواقع لسببين. أولاً ، مع انخفاض الضغط في خزان المؤكسد ، ينخفض ​​معدل التدفق ، مما يقلل الدفع. ثانيًا ، في المراحل المتأخرة من الحرق ، يحتوي الخزان المؤكسد على خليط من مؤكسد سائل وغازي ، ويختلف ناتج طاقة المحرك اعتمادًا كبيرًا على ما إذا كان يستخدم مؤكسدًا سائلاً أو غازيًا في لحظة معينة. (يسمح السائل ، كونه أكثر كثافة بكثير ، بمعدل احتراق أكبر).

يمكن تخزين كل من الوقود والمؤكسد دون احتياطات خاصة ، ولا يحترقان عند الجمع بينهما بدون مصدر حرارة مهم. هذا يجعل الصاروخ أكثر أمانًا من الصواريخ التقليدية السائلة أو الصلبة. كما أنها غير ملوثة نسبيًا: منتجات الاحتراق هي بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والنيتروجين وبعض أول أكسيد الكربون.

تمت ترقية المحرك في سبتمبر 2004 ، بين الرحلات 15P و 16P . أدت الترقية إلى زيادة حجم خزان المؤكسد ، لتوفير قوة دفع أكبر في الجزء الأول من الحرق ، والسماح بحرق أطول ، وتأخير بداية مرحلة الدفع المتغيرة في نهاية الحرق. قبل الترقية ، ولد المحرك 76 كيلو نيوتن (17000 رطل _ف ) من الدفع ويمكن أن يحترق لمدة 76 ثانية (1.27 دقيقة). بعد الترقية كانت قادرة على دفع 88 كيلو نيوتن (20000 رطل _و ) وحرق 87 ثانية (1.45 دقيقة).

إطلاق الطائرات

تم تصميم طائرة الإطلاق من Tier One ، Scaled Composites Model 318 ، والمعروفة باسم White Knight ، للإقلاع والهبوط أفقيًا والوصول إلى ارتفاع حوالي 15 كم (9.3 ميل) ، كل ذلك أثناء حمل المركبة الفضائية Tier One في تكوين طائرة طفيلي . يتم دفعها بواسطة محركات نفاثة مزدوجة : محركات ما بعد الاحتراق J-85-GE-5 ، مصنفة عند 15.6  كيلو نيوتن (3500 رطل _{فهرنهايت} ) من قوة الدفع لكل منهما.

لديها نفس المقصورة وإلكترونيات الطيران ونظام القطع مثل SpaceShipOne. هذا يعني أنه يمكنه تأهيل جميع مكونات SpaceShipOne تقريبًا. كما أن لديها نسبة دفع إلى وزن عالية ومكابح سرعة كبيرة. تسمح هذه الميزات مجتمعة باستخدامه كمحاكاة طيران لمنصة متحركة عالية الدقة لـ SpaceShipOne. تم تجهيز White Knight أيضًا بنظام تقليم والذي (عند تنشيطه) يتسبب في أن يكون له نفس ملف الانزلاق مثل SpaceShipOne ؛ هذا يسمح للطيارين بالتدرب على هبوط SpaceShipOne. نفس الطيارين يطيرون وايت نايت كما يطير سبيس شيب وان.

يتميز الشكل المميز للطائرة بأجنحة طويلة ورفيعة ، على شكل "W" بالارض ، مع جناحيها 25 مترًا (82 قدمًا) ، وذيلان مزدوجان ، وأربع عجلات (أمامية وخلفية في كل جانب). تتراجع العجلات الخلفية ، لكن العجلات الأمامية ، القابلة للتوجيه ، منتشرة بشكل دائم ، مع إنسيابية صغيرة ، يشار إليها باسم "المشاجرات" ، في المقدمة. هناك طريقة أخرى لإلقاء نظرة على الشكل العام وهي استخدام طائرتين تقليديتين ، بهيكل رقيق جدًا ، جنبًا إلى جنب ومتصلان معًا عند أطراف أجنحتهما ، مع قمرة القيادة والمحركات المركبة عند نقطة الانضمام.

على الرغم من تطوير White Knight لأدوار معينة في برنامج Tier One ، إلا أنها طائرة قادرة جدًا في حد ذاتها. تصفه المركبات المتدرجة بأنها "طائرة أبحاث على ارتفاعات عالية".

ملف تعريف الرحلة

تقلع SpaceShipOne من الأرض ، متصلة بـ White Knight في تكوين طفيلي ، وتحت قوة White Knight. يمكن للجمع بين SpaceShipOne و White Knight الإقلاع والهبوط والطيران تحت طاقة نفاثة إلى ارتفاعات عالية. الرحلة التي تحمل الأسير ^[5] هي تلك التي تهبط فيها المركبتان معًا دون إطلاق SpaceShipOne ؛ هذا هو أحد أوضاع الإجهاض الرئيسية المتاحة.

للإطلاق ، تطير المركبة المشتركة على ارتفاع حوالي 14 كم (8.7 ميل) ، والتي تستغرق حوالي ساعة. يتم بعد ذلك إطلاق SpaceShipOne ، والانزلاق لفترة وجيزة بدون محرك. قد يحدث الاشتعال الصاروخي على الفور ، أو قد يتأخر. إذا لم يتم إشعال الصاروخ مطلقًا ، فيمكن أن ينزلق SpaceShipOne على الأرض. هذا هو وضع إجهاض رئيسي آخر ، بالإضافة إلى أن يتم الطيران عمدًا في اختبارات الانزلاق.

يتم إشعال محرك الصاروخ أثناء انزلاق المركبة الفضائية. بمجرد أن يتم تشغيله ، يتم رفعه إلى ارتفاع 65 درجة ، والذي يتم زيادة انحداره في الجزء العلوي من المسار. تم تسجيل أقصى تسارع أثناء الصعود عند 1.70G. ^[6]

بحلول نهاية الاحتراق ، تحلق المركبة لأعلى في بعض مضاعفات سرعة الصوت ، حتى حوالي 900 م / ث (3000 قدم / ث) و 3.5 ماخ ، وتستمر في الصعود لأعلى بدون قوة (أي بالستية ). إذا كان الحرق طويلًا بدرجة كافية ، فسوف يتجاوز ارتفاعه 100 كيلومتر (62 ميلًا) ، وفي هذا الارتفاع لا يمثل الغلاف الجوي مقاومة ملحوظة ، وتتعرض المركبة للسقوط الحر لبضع دقائق.

أثناء بلوغ الأوج ، يتم إعادة تكوين الأجنحة في وضع السحب العالي. عندما تعود المركبة إلى الوراء ، تحقق سرعات عالية مماثلة لتلك التي تحققت في الطريق ؛ عندما يعود لاحقًا إلى الغلاف الجوي ، فإنه يتباطأ بعنف ، حتى 5.75G. على ارتفاع ما بين 10 كم (6.2 ميل) و 20 كم (12 ميل) ، يتم إعادة تشكيلها في وضع طائرة شراعية منخفضة السحب ، وتنزلق إلى الهبوط في حوالي 20 دقيقة.

يستغرق White Knight وقتًا أطول للنزول ، وعادة ما يهبط بعد بضع دقائق من SpaceShipOne.

المواصفات

بيانات من موقع astronautix.com ^[3]

الخصائص العامة

• الطاقم: واحد
• الطول: 16 قدم 5 بوصة (5 م)
• باع الجناح: 16 قدمًا 5 بوصة (5 م)
• القطر: 5 قدم 0 بوصة (1.52 م)
• مساحة الجناح: 160 قدم مربع (15 م ² )
• الوزن فارغ: 2646 رطل (1200 كجم)
• الوزن الإجمالي: 7937 رطلاً (3600 كجم)
• نسبة العرض إلى الارتفاع : 1.6
• المحرك: صاروخ هجين 1 × SpaceDev N ₂ O / HTPB ، قوة دفع 16500 رطل (73.5 كيلو نيوتن)
• أنا _sp : 250 ثانية (4.2 دقيقة)
• وقت الاحتراق: 80 ثانية

أداء

• السرعة القصوى: Mach 3.09 (2370 ميل في الساعة ، 3815 كم / ساعة)
• المدى: 40 ميل (65 كم ، 35 نمي)
• سقف الخدمة: 367000 قدم (112000 م)
• معدل الصعود: ٨٢٠٠٠ قدم / دقيقة (٤٢٠ م / ث)
• تحميل الجناح: 49 رطل / قدم مربع (240 كجم / م ² )
• الدفع / الوزن : 2.08

التطوير والفوز بجائزة X

تم تطوير SpaceShipOne بواسطة Mojave Aerospace Ventures (مشروع مشترك بين Paul Allen و Scaled Composites ، شركة طيران Burt Rutan ، في برنامج Tier One ) ، بدون تمويل حكومي. في 21 يونيو 2004 ، قامت بأول رحلة فضاء بشرية ممولة من القطاع الخاص. في 4 أكتوبر ، فازت بجائزة Ansari X بقيمة 10 ملايين دولار أمريكي ، من خلال الوصول إلى ارتفاع 100 كيلومتر مرتين في فترة أسبوعين مع ما يعادل ثلاثة أشخاص على متنها وبدون أكثر من عشرة في المائة من الوزن غير الوقودي للسيارة. استبدال المركبة الفضائية بين الرحلات الجوية. قدرت تكاليف التطوير بحوالي 25 مليون دولار أمريكي ، بتمويل كامل من بول ألين . ^{[7]: 10 ، 80-111}

خلال برنامج الاختبار ، حددت SpaceShipOne عددًا من "الأوائل" المهمة ، بما في ذلك الطائرات الأولى الممولة من القطاع الخاص لتتجاوز Mach 2 و Mach 3 ، وأول مركبة فضائية مأهولة ممولة من القطاع الخاص لتتجاوز ارتفاع 100 كيلومتر ، وأول مركبة فضائية مأهولة قابلة لإعادة الاستخدام ممولة من القطاع الخاص. ^{[7] : 80-111}

تم تسجيل SpaceShipOne لدى FAA كـ N328KF . ^[8] N هي البادئة للطائرات المسجلة في الولايات المتحدة. تم اختيار 328KF بواسطة Scaled Composites ليقف لـ 328 k ilo f eet (حوالي 100 كيلومتر ) ، حافة الفضاء المحددة رسميًا . تم بالفعل اتخاذ الاختيار الأصلي لرقم التسجيل ، N100KM. تم تسجيل N328KF كطائرة شراعية ، مما يعكس حقيقة أن معظم رحلتها المستقلة غير مزودة بمحركات.

كانت أول رحلة لـ SpaceShipOne ، 01C ، عبارة عن اختبار طيران أسير غير مأهول في 20 مايو 2003. تبع ذلك اختبارات الانزلاق ، بدءًا من الرحلة 03G في 7 أغسطس 2003. أول رحلة تعمل بالطاقة ، الرحلة 11P ، تم إجراؤها في 17 ديسمبر 2003 ، رقم 100 الذكرى السنوية لأول رحلة تعمل بالطاقة .

في 1 أبريل 2004 ، تلقت Scaled Composites أول ترخيص لرحلات الصواريخ دون المدارية التي سيصدرها مكتب الولايات المتحدة للنقل الفضائي التجاري . سمح هذا الترخيص للشركة بإجراء رحلات تجريبية تعمل بالطاقة على مدار عام واحد. في 17 يونيو 2004 ، تحت قيادة الرئيس التنفيذي للمطار Stuart O. Witt ، أعاد مطار Mojave تصنيف نفسه على أنه Mojave Air and Space Port . ^[9]

كانت الرحلة 15P في 21 يونيو 2004 ، أول رحلة فضائية لشركة SpaceShipOne ، وأول رحلة فضائية بشرية ممولة من القطاع الخاص. كانت هناك بعض مشاكل التحكم ، ^[10] ولكن تم حلها قبل رحلات Ansari X PRIZE التي تلت ذلك ، مع الرحلة 17P إلى 112 كم في 4 أكتوبر 2004 ، ^[11] الفوز بالجائزة.

حصل فريق SpaceShipOne على جائزة Space Achievement ^[12] من مؤسسة الفضاء في عام 2005.

الرحلات الجوية

في 17 كانون الأول (ديسمبر) 2003 - في الذكرى المئوية الأولى لتحليق الأخوين رايت لأول مرة على متن طائرة - قامت SpaceShipOne ، بقيادة بريان بيني على متن الرحلة 11P ، بأول رحلة تعمل بالطاقة الصاروخية وأصبحت أول مركبة خاصة تقوم برحلة أسرع من الصوت. ^{[7] : 8}

كانت جميع رحلات SpaceShipOne من مركز اختبار الطيران المدني بمطار Mojave . تم ترقيم الرحلات ، بدءًا بالرحلة رقم 1 في 20 مايو 2003. تم إلحاق حرف أو حرفين بالرقم للإشارة إلى نوع المهمة. يشير الحرف C المُلحق إلى أن الرحلة كانت حملًا أسيرًا ، بينما يشير الحرف G إلى انزلاق غير مزود بالطاقة ، ويشير P إلى رحلة تعمل بالطاقة. إذا اختلفت الرحلة الفعلية في الفئة عن الرحلة المقصودة ، فسيتم إلحاق حرفين: الأول يشير إلى المهمة المقصودة والثاني يشير إلى المهمة التي تم تنفيذها بالفعل.

رحلات سبيس شيب وان

طيران	تاريخ	السرعة القصوى	ارتفاع	مدة	طيار
01 ج	20 مايو 2003		14.63 كم [13]	ساعة واحدة و 48 دقيقة	غير مأهول
02 ج	29 يوليو 2003		14 كم [3]	ساعتان و 6 دقائق	مايك ميلفيل
03 ز	7 أغسطس 2003	278 كم / ساعة	14.33 كم [13]	19 دقيقة 00 ثانية	مايك ميلفيل
04GC	27 أغسطس 2003	370 كم / ساعة [13]	14 كم [3]	ساعة واحدة و 6 دقائق	مايك ميلفيل
05 ز	27 أغسطس 2003	370 كم / ساعة	14.69 كم [13]	10 دقائق و 30 ثانية	مايك ميلفيل
06 ز	23 سبتمبر 2003	213 كم / ساعة	14.26 كم [13]	12 دقيقة و 15 ثانية	مايك ميلفيل
07 ز	17 أكتوبر 2003	241 كم / ساعة	14.08 كم [13]	17 دقيقة و 49 ثانية	مايك ميلفيل
08 ز	14 نوفمبر 2003	213 كم / ساعة	14.42 كم [13]	19 دقيقة و 55 ثانية	بيتر سيبولد
09 ز	19 نوفمبر 2003	213 كم / ساعة	14.72 كم [13]	12 دقيقة و 25 ثانية	مايك ميلفيل
10G	4 ديسمبر 2003	213 كم / ساعة	14.75 كم [13]	13 دقيقة و 14 ثانية	بريان بيني
11 ص	17 ديسمبر 2003	ماخ 1.2	20.67 كم [13]	18 دقيقة و 10 ثوانٍ	بريان بيني
12 ز	11 مارس 2004	232 كم / ساعة	14.78 كم [13]	18 دقيقة و 30 ثانية	بيتر سيبولد
13 ص	8 أبريل 2004	ماخ 1.6	32.00 كم [13]	16 دقيقة و 27 ثانية	بيتر سيبولد
14 ص	13 مايو 2004	ماخ 2.5	64.43 كم [13]	20 دقيقة و 44 ثانية	مايك ميلفيل
15 ص	21 يونيو 2004	ماخ 2.9	100.124 كم [13]	24 دقيقة و 05 ثانية	مايك ميلفيل
16 ص	29 سبتمبر 2004	ماخ 2.92	102.93 كم [13]	24 دقيقة و 11 ثانية	مايك ميلفيل
17 ص	4 أكتوبر 2004	ماخ 3.09	112.014 كم [11] [13]	23 دقيقة و 56 ثانية	بريان بيني

ورافق الرحلات طائرتان للمطاردة — إكسترا 300 التي يملكها ويقودها تشاك كولمان ، وطائرة بيتشكرافت ستارشيب . ^[14]

رواد الفضاء

جاء طيارو SpaceShipOne من مجموعة متنوعة من الخلفيات الفضائية . مايك ميلفيل طيار تجريبي ، وبريان بيني طيار سابق في البحرية ، وبيتر سيبولد مهندس في Scaled Composites. لقد تأهلوا للطيران SpaceShipOne من خلال التدريب على جهاز محاكاة الطيران من المستوى الأول وعلى طائرة White Knight وطائرات Scaled Composites الأخرى.

التقاعد

شاهدت حشود كبيرة رحلات الفضاء الخاصة بـ SpaceShipOne في Mojave Spaceport. رحلة رابعة شبه مدارية ، الرحلة 18P ، كان من المقرر أصلاً في 13 أكتوبر 2004. ومع ذلك ، قرر بيرت روتان عدم المخاطرة بإلحاق الضرر بالمركبة التاريخية ، وألغتها وجميع الرحلات المستقبلية.

في 25 يوليو 2005 ، تم نقل سبيس شيب وان إلى معرض أوشكوش للطيران في أوشكوش ، ويسكونسن . بعد العرض الجوي ، طار مايك ميلفيل وطاقم الطائرة وايت نايت ، حاملين سبيس شيب وان ، إلى قاعدة رايت باترسون الجوية في دايتون ، أوهايو ، حيث تحدث ميلفيل إلى مجموعة من حوالي 300 فرد عسكري ومدني. في وقت لاحق من المساء ، قدم ميلفيل عرضًا تقديميًا في نادي دايتون للمهندسين بعنوان "بعض التجارب في رحلة الفضاء" ، تكريما لعرض ويلبر رايت الشهير الآن أمام الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين في عام 1901 بعنوان "بعض التجارب في الطيران . " ثم نقل الفارس الأبيض SpaceShipOne إلى مؤسسة سميثسونيانالمتحف الوطني للطيران والفضاء المزمع عرضه. تم الكشف عنها يوم الأربعاء 5 أكتوبر 2005 في معرض Milestones of Flight وهي الآن معروضة للجمهور في الردهة الرئيسية مع Spirit of St. Louis و Bell X-1 ووحدة قيادة Apollo 11 Columbia .

تبرع القائد بريان بيني ببدلة الطيران وقائمة المراجعة المستخدمة خلال رحلته الحائزة على جائزة Ansari X إلى مزاد استفاد منه متحف سياتل للطيران . اشترى فريد نورثوب جونيور ، الفنان والمزاد في جمع التبرعات ، بدلة الطيران وكتاب قائمة التحقق ، ويتم عرض بدلة الطيران في معرض تشارلز سيموني للفضاء بالمتحف.

تم إطلاق قطعة من مادة ألياف الكربون الخاصة بشركة SpaceShipOne على متن مهمة New Horizons إلى بلوتو في عام 2006. ^[15]

النسخ المتماثلة

بعد مرور عام على ظهورها في معرض Oshkosh Airventure الجوي ، ظهرت Experimental Aircraft Association على نسخة طبق الأصل كاملة الحجم للمركبة الفضائية في جناح متحفها الذي يضم إبداعات أخرى لـ Burt Rutan. باستخدام نفس القوالب المصنوعة من الألياف الزجاجية مثل الأصل ، كانت دقيقة جدًا في تكرارها - على الرغم من عدم وجود أي أبواب أو أجزاء داخلية - حيث أطلق عليها Scaled Composites اسم "Serial 2 Scaled" بواسطة Scaled Composites . تمت مطابقة كل التفاصيل في مظهرها ، وصولاً إلى رقم تسجيل N328KF على جسم الطائرة. إنه دقيق لدرجة أنه خلال عرض فيديو مدته 7 دقائق يتم عقده كل ساعة على مدار نصف ساعة في المتحف ، يمكنه عرض وضعين مختلفين لقدرته على `` الترييش '' ، وإن كان ذلك من خلال مساعدة البكرات والأسلاك (لا يوجد الآلات في النسخة المتماثلة).^[16]

توجد نسخ متماثلة أخرى كاملة الحجم في محطة ويليام توماس في مطار ميدوز فيلد في بيكرسفيلد ^{[17] [18]} متنزه موهافي ليجاسي بارك جنبًا إلى جنب مع مركبة روتون للغلاف الجوي الأصلية ، ^{[ بحاجة لمصدر ]} مجموعة Flying Heritage Collection في Paine Field في Everett ، ^[19] وحرم Google 's Mountain View Campus. ^[20]

تم تصنيع سبيس شيب وان أيضًا إلى نموذج صاروخ في عام 2004. ^[21]

مركبة فضائية لاحقة

مع نجاح المستوى الأول الذي حقق أهداف مشروعه ، بدأ المشروع اللاحق في عام 2004 وهو المستوى 1 ب . تم تسمية السفن اللاحقة باسم SpaceShipTwo و White Knight Two . يُطلق على اسم المشروع المشترك بين Virgin Group و Scaled Composites اسم The Spaceship Company ، بهدف نقل الركاب تحت اسم Virgin Galactic ، وهي مركبة فضائية هدفها الأولي لأسطول تجاري مكون من خمس مركبات فضائية. ^{[22] [23]}

في أغسطس 2005 ، صرحت Virgin Galactic أنه إذا نجحت الخدمة شبه المدارية القادمة مع SpaceShipTwo ، فستعرف المتابعة باسم SpaceShipThree . ^{[24] [25]}

في 13 ديسمبر 2018 ، حققت VSS Unity أول رحلة فضاء شبه مدارية لمشروع SpaceShipTwo ، VSS Unity VP-03 ، مع طيارين ، وصلوا إلى ارتفاع 82.7 كيلومترًا (51.4 ميل) ، ودخلوا الفضاء الخارجي رسميًا وفقًا لمعايير الولايات المتحدة. ^{[26] [27]}

معرض

• 

  تفاصيل محرك الصاروخ الهجين من SpaceShipOne ( مزيد من المعلومات ).

• 

  سبيس شيب وان تقلع

• 

  هبوط SpaceShipOne بعد رحلة الفضاء في 21 يونيو 2004 ( الرحلة 15P )

• 

  SpaceShipOne في المتحف الوطني للطيران والفضاء في واشنطن العاصمة مع روح سانت لويس وبيل X-1 Glamorous Glennis

• 
• 

  SpaceShipOne تقلع

• 

  استنفد محرك صاروخي SS1 في مبنى Scaled Composites

• 

  الجدول الزمني للرحلات دون المدارية

انظر أيضا

• 2004 في رحلات الفضاء
• بلاك سكاي: سباق من أجل الفضاء ، 2005 فيلم وثائقي عن SpaceShipOne
• X-15
• سبيس شيب تو
• مركبة FAST20XX ALPHA تعتمد على SpaceShipOne

المراجع

• SpaceShipOne: تاريخ مصور بقلم دان لينهان ، مقدمة بقلم آرثر سي كلارك (مطبعة زينيث ، 2008). ردمك 978-0-7603-3188-0 . 

روابط خارجية

• لقطات لهبوط SpaceShipOne ومؤتمر صحفي مع الطيار مايك ميلفيل