XS-1 (Raumschiff) - XS-1 (spacecraft)

Die DARPA XS-1 war ein experimentelles Raumflugzeug /Booster mit der geplanten Fähigkeit, kleine Satelliten für das US-Militär in die Umlaufbahn zu bringen . Es wurde berichtet, dass es so konzipiert ist, dass es bis zu einmal am Tag wiederverwendbar ist, mit dem erklärten Ziel, dies für 10 Tage am Stück zu tun. Die XS-1 sollte die erste Stufe einer mehrstufigen Rakete direkt ersetzen, indem sie vertikal abhob und mit Hyperschallgeschwindigkeit und hoher suborbitaler Höhe flog, was es einer oder mehreren entbehrlichen oberen Stufen ermöglichte, eine Nutzlast zu trennen und in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen . Die XS-1 würde dann zur Erde zurückkehren, wo sie angeblich schnell genug gewartet werden könnte, um den Vorgang mindestens alle 24 Stunden zu wiederholen.

Das DARPA XS-1-Programm wurde 2013–2020 durchgeführt. Nach mehreren Jahren der Verfeinerung und Vorschläge wählte die DARPA im Mai 2017 Boeing für Phase 2/3 aus, um ein XS-1-Raumschiff (jetzt als Experimental Spaceplane-Programm bezeichnet) zu bauen und zu testen. Testflüge sollten damals frühestens 2020 beginnen. Am 22. Januar 2020 wurde bekannt gegeben, dass Boeing seine Rolle im Programm einstellt und damit faktisch beendet.

Geschichte

Das XS-1-Programm folgte mehreren früheren gescheiterten Versuchen, eine wiederverwendbare Trägerrakete zu entwickeln . Die Rockwell X-30 in den 1980er Jahren und die X-33 VentureStar in den 1990er Jahren sind aufgrund unausgereifter Technologien nie geflogen. Der letzte Versuch von DARPA war das Responsive Access, Small Cargo, Affordable Launch (RASCAL)-Programm in den frühen 2000er Jahren mit dem Ziel, 300 lb (140 kg) Nutzlasten für weniger als 750.000 US-Dollar in die Umlaufbahn zu bringen.

Das XS-1-Programm wurde im November 2013 auf einem DARPA-Branchentag angekündigt. Die DARPA erklärte, dass die XS-1 aufgrund besserer Technologien, einschließlich leichter und kostengünstiger Flugzeug- und Tankstrukturen aus Verbundwerkstoffen, dauerhaftem Wärmeschutz, wiederverwendbarem und erschwinglichem Antrieb und flugzeugähnlichen Gesundheitsmanagementsystemen, machbarer sei. Jess Sponable, die XS-1-Programmmanagerin, sprach am 5. Februar 2014 vor der Future In-Space Operations Group der NASA und erklärte: „Die Vision hier ist es, den Kreislauf eskalierender Weltraumsystemkosten zu durchbrechen, routinemäßigen Weltraumzugang und Hyperschallfahrzeuge zu ermöglichen. "

Bis Juli 2014 erhielten drei Unternehmen den Auftrag, ein Demonstrationsfahrzeug zu konstruieren. Die ausgewählten Unternehmen waren Boeing mit Blue Origin , Masten Space Systems mit XCOR Aerospace und Northrop Grumman mit Virgin Galactic . Im Gegensatz zu anderen DARPA-Programmen, die, nachdem sie sich als erfolgreich erwiesen hatten, an Teile des US-Militärs übergeben wurden , war diese Initiative von Anfang an als direkte Partnerschaft zwischen der Agentur und der Industrie konzipiert. Im August 2015 erhielten Boeing, Northrop Grumman und Masten Space Systems alle zusätzliche Mittel von der DARPA, um ihre Designkonzepte für Phase 1B des Programms fortzusetzen. Ab 2015 sollte die erste XS-1-Orbitalmission bereits 2020 stattfinden.

Die DARPA begann im April 2016 mit Phase 2 des XS-1-Programms. Im Juli 2016 erklärte die DARPA, dass sie der Meinung sei, dass "die Zeit reif ist für eine erneute Anstrengung, die 2013/14 begann, aber [im Jahr 2016] hochgefahren wurde". ein Ausschreibungsverfahren, das die Erstellung mehrerer Branchenkonzepte ermöglicht. Gemäß den [Anforderungen] müssen die geflügelten Schiffe [die Anforderungen weiterhin] in der Lage sein, 10 Flüge in 10 Tagen durchzuführen, mit einer Nutzlastkapazität von mehr als 3.000 lbs für Kosten von weniger als 5 Millionen USD pro Flug."

Im Mai 2017 wählte die DARPA Boeing für Phase 2/3 aus, um die XS-1 (jetzt als Experimental Spaceplane-Programm bezeichnet) zu bauen und zu testen. Der Vertrag der Phase 2/3 beinhaltete eine DARPA-Finanzierung in Höhe von 146 Millionen US-Dollar und einen nicht näher spezifizierten Beitrag des Unternehmens.

Am 22. Januar 2020 gab die DARPA bekannt, dass Boeing „sofort“ aus dem XS-1-Programm aussteigt und das Programm effektiv beendet.

Programmziele

Die Ziele des Programms (Stand September 2013) waren: Das Raumflugzeug muss eine Nutzlast von 3.000 bis 5.000 lb (1.400 bis 2.300 kg) in eine niedrige Erdumlaufbahn für weniger als 5 Millionen US-Dollar pro Flug mit einer Geschwindigkeit von 10 or . transportieren mehr Flüge pro Jahr; Derzeit erfordert der Start dieser Art von Nutzlast die Verwendung eines verbrauchbaren Minotaur IV- Boosters der Orbital Sciences Corporation , der einmal pro Jahr 55 Millionen US-Dollar kostet.

  • Hyperschallflug bis Mach  10 (12.250 km/h) oder höher
  • schnelle Durchlaufzeit von einem Tag, einschließlich 10 Flügen in 10 Tagen
  • eine Nutzlast von 1.800 kg (4.000 lb) auf einer Flugbahn in den Orbit
  • Startkosten weniger als 1/10 der aktuellen Startsysteme, etwa 5 Millionen US-Dollar pro Flug
  • unbemanntes Fahrzeug
  • Verwenden Sie einen wiederverwendbaren Booster der ersten Stufe, um mit Hyperschallgeschwindigkeit auf eine suborbitale Höhe zu fliegen, gekoppelt mit einer oder mehreren entbehrlichen oberen Stufen, die einen Satelliten trennen und einsetzen würden

Teilnehmer und Auswahl

Boeing , Northrop Grumman Aerospace Systems und Masten Space Systems haben Phase-1-Konzeptentwurfsverträge.

Boeing führte zunächst Handelsstudien mit Blue Origin durch . Das Design von Boeing würde es dem autonomen Booster ermöglichen, die zweite Stufe und die Nutzlast in große Höhen zu transportieren und in den Weltraum zu bringen. Der Booster würde dann zur Erde zurückkehren, wo er durch Anwendung von Betriebs- und Wartungsprinzipien ähnlich wie bei modernen Flugzeugen schnell für den nächsten Flug vorbereitet werden könnte.

Northrop Grumman nutzte seine Erfahrung mit Flugzeugen, Raumfahrzeugen und autonomen Systemen, um mit seinem Team zu arbeiten, das aus Scaled Composites besteht , um die Herstellung und Montage zu leiten, und Virgin Galactic , um den kommerziellen Betrieb und den Übergang von Raumflugzeugen zu leiten ; Virgin Galactic und Scaled Composites arbeiteten beide am SpaceShip Two , der einzigen kommerziellen Raumlinie der Welt. Das Team nutzte auch Technologien, die während verwandter Projekte für die DARPA, die NASA und das US Air Force Research Laboratory entwickelt wurden , um der Regierung eine "Rendite für diese Investitionen" zu verschaffen. Ihr Konzept beinhaltete einen Clean-Pad-Start mit einer Transporter-Erector-Trägerrakete mit minimaler Infrastruktur und Bodenpersonal, hochgradig autonomem Flugbetrieb und horizontaler Landung und Bergung auf Standardpisten.

Masten Space Systems hat Erfahrung mit schnell wiederverwendbaren raketenbetriebenen Fahrzeugen, wobei ihre Xombie, Xoie und Xaero Vertical Takeoff, Vertical Landing (VTVL)-Designs bereits die vom Programm festgelegten 10 Flüge in 10 Tagen erreicht oder übertroffen haben. Obwohl das Unternehmen aus etwa 30 Mitarbeitern besteht und seinen Hauptsitz in einem kleinen Gebäude am Mojave Air and Space Port hat , haben sie jahrelang verschiedene kleine VTVL-Systeme auf kurzen Hops am Weltraumbahnhof geflogen, die als Testumgebungen für Lenkung, Navigation und Steuerung dienen (GNC)-Systeme, die entwickelt wurden, um Raumschiffe sicher auf dem Mond und möglicherweise anderen Planeten zu landen. Ihr Konzept zeigte ein VTVL-System, das senkrecht von einer Startrampe mit Flügeln und einer Heckflosse abhob. Masten Space Systems wurde für Phase 1A mit XCOR Aerospace zusammengearbeitet.

Phase 2 & 3

Im Mai 2017 wurde Boeing ausgewählt, mit DARPA zusammenzuarbeiten, um die XS-1 zu bauen. Aerojet Rocketdyne sollte AR-22-Triebwerke, abgeleitet vom RS-25- Triebwerk, für das Raumfahrzeug liefern . Der Vertrag der Phase 2/3 zum Bau und zum Fliegen des Prototyps umfasste 146 Millionen US-Dollar an DARPA-Mitteln.

Boeing XS-1 Phantom Express

Ein Rendering der XS-1 Phantom Express-Trägerrakete von Boeing auf LC-48

Das Boeing-Design war ein vertikal startendes , horizontal landendes ( VTHL ) Schiff namens Phantom Express. Die geplanten Spezifikationen beinhalten eine Fahrzeughöhe von 100 Fuß (30 m) mit einer 62 Fuß (19 m) Spannweite. Der Phantom Express sollte ein Aerojet Rocketdyne AR-22- Triebwerk verwenden, das ursprünglich für das Space-Shuttle-Programm gebaut wurde, aber modifiziert wurde, um innerhalb von zehn Tagen zehnmal wiederverwendet zu werden, für weniger als 5 Millionen Dollar pro Start. Diese Leistungsanforderung wurde im Juli 2018 auf einem Prüfstand demonstriert. Am 22. Januar 2020 wurde bekannt gegeben, dass Boeing seine Rolle im Programm einstellt und damit faktisch beendet.

Siehe auch

Verweise

Externe Links