E questo lo rallenta. Il pilota sperimenta tra circa 5 o 6 g di decelerazione quando torna nell'atmosfera. E lo riduce a circa 50, 000 piedi o giù di lì, forse 60, 000 piedi, dove gira l'interruttore per trasformarlo di nuovo in un normale aeroplano con una coda e trascinarlo dove dovrebbe essere. E si tuffa fuori da quella manovra e ricomincia a volare come un aeroplano, come un aliante. È un aliante a quel punto.
E poi scivola da lì un altro... circa 10-15 minuti torna all'aeroporto da cui siamo decollati, qui nel Mojave.
Nella sezione successiva, chiediamo a Matthew com'è viaggiare su SpaceShipOne.
" " SpaceShipOne scivola verso il basso per avvicinarsi all'aeroporto del Mojave. Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
SpaceShipOne è progettato per trasportare un pilota e due passeggeri in spazio suborbitale . Nella nostra conversazione con Matteo Gionta, abbiamo chiesto cosa può aspettarsi un passeggero da un viaggio su SpaceShipOne.
HSW :Potresti spiegare ai nostri lettori come sarebbe viaggiare su SpaceShipOne?
M. GIONTA :Sono le montagne russe più selvagge su cui tu abbia mai guidato, e potrei rubare una citazione al mio capo [Burt Rutan], ma penso che ne abbia una buona caratterizzazione lì. Se dovessi descrivere l'accelerazione che sale... hai la gravità che ti tira giù. C'è 1 g di accelerazione, ma in realtà ti stai muovendo verticalmente a due o più g. Il pilota sente circa 3 g -- bulbi oculari dentro, come lo chiamiamo noi; la tua schiena sente tre volte il peso di tutto il tuo corpo -- e così, accelerazione piuttosto forte in salita. Quando il motore si spegne, ora c'è resistenza sul veicolo ma nessuna spinta, così voli in avanti con le cinture di sicurezza finché non ti trattengono nello spazio; altrimenti volerai attraverso il finestrino anteriore e fuori dalla parte anteriore del velivolo. Quindi sei sospeso nelle cinture di sicurezza a quel punto, e questo è per circa 5 secondi circa, e poi cadi sul sedile. E a quel punto, il g decresce continuamente fino a raggiungere lo zero g, e hai circa 4 minuti di assenza di gravità mentre vai oltre le righe, poi tornando, e già che sei lassù la vista è spettacolare.
Alcune delle viste che hai visto della Terra dai satelliti in orbita terrestre bassa o anche dalla navetta spaziale ad alcune delle sue altitudini più basse sono essenzialmente la stessa identica vista che ottieni dal finestrino di questo velivolo. E ne abbiamo un po' filmati spettacolari sul nostro sito Web...
... [Quindi hai] alcuni minuti di assenza di peso prima di iniziare a tornare nell'atmosfera. è un forte, brontolio, tremante, un sacco di g, con un picco forse di 6 g. E diventa piuttosto difficile persino rimanere cosciente a quel punto, ma puoi farlo se sei abbastanza in forma e ti sei allenato per questo. Poi, ne voli via come un aliante, ed è solo un tranquillo giro in aliante. Hai altri 15 minuti circa per fare un giro turistico quando rientri, rendendoti conto che sei appena andato nello spazio. Ti sei guadagnato le ali da astronauta... Questa è l'altitudine per qualificarti come astronauta.
HSW :Oh.
M. GIONTA :Vedere, è molto bello. Pensiamo che ci siano molte persone facoltose che sarebbero disposte a pagare la quantità di denaro che pensiamo ci vorrà, andare a fare un giro.
HSW :E poi l'idea, naturalmente, infine, è renderlo sempre più conveniente fino a...
M. GIONTA :Sì, chissà dove si estende? Forse si estende al turismo spaziale orbitale, Giusto? Penso che sia una progressione logica. Sarebbe bello fare una piccola vacanza nello spazio, non credi?
Nella sezione successiva, esamineremo il design dell'imbarcazione White Knight che assiste SpaceShipOne nel suo viaggio.
Cavaliere bianco " " L'aereo di lancio White Knight trasporta l'astronave (seguito dall'aereo da inseguimento Starship di Bob Scherer). Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
Come abbiamo appreso da Matteo, SpaceShipOne non può fare un viaggio verso le stelle da solo. Richiede l'aiuto di una nave da trasporto chiamata Cavaliere bianco . Una delle maggiori spese e pericoli nei viaggi spaziali deriva dal lancio di veicoli spaziali da terra. Solo il costo del carburante necessario per un lancio a terra è straordinario. Al fine di snellire il processo, SpaceShipOne si lancia dal ventre di White Knight a un'altitudine di circa 50, 000 piedi
Il Cavaliere Bianco, che ha debuttato nell'aprile 2003, è un'alta quota, aereo da ricerca biturbogetto. Il suo compito principale è quello di fungere da piattaforma aerea per lanciare SpaceShipOne nello spazio.
White Knight decolla come un aereo da una normale pista di atterraggio, con SpaceShipOne attaccato alla sua pancia. Le due navi volano insieme sotto il potere di White Knight ad un'altitudine predeterminata. Quindi White Knight rilascia SpaceShipOne e si allontana. Una volta liberato dal Cavaliere Bianco, SpaceShipOne inizia il suo viaggio nello spazio suborbitale.
Nell'interesse dell'efficienza, White Knight serve anche un secondo, funzione molto importante. Il White Knight è progettato con la stessa identica cabina di pilotaggio, avionica, sistema di controllo elettronico, pneumatico, servi di assetto, sistema di dati, e impianto elettrico come SpaceShipOne. Questo rende White Knight perfetto per piloti di addestramento per volare SpaceShipOne.
Per aggiungere ulteriore realismo all'addestramento dei piloti di SpaceShipOne, il White Knight è stato progettato con un elevato rapporto spinta-peso e potenti freni di velocità. Queste caratteristiche aiutano a simulare le manovre di volo spaziale.
Come un aereo, White Knight è un mestiere straordinario da solo. Secondo Scaled Composites, Il design unico di White Knight lo rende adatto anche per "ricognizioni, sorveglianza, ricerca atmosferica, relè di dati, telecomunicazioni, imaging e lancio di booster per micro-satelliti".
Nella sezione successiva, daremo un'occhiata al mestiere SpaceShipOne.
Risultati del test Per visualizzare i riassunti dei test del Cavaliere Bianco, vedere i riassunti dei test di volo del cavaliere bianco.
X-15A
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SpaceshipOne " " SpaceShipOne si trova sulla rampa del carrello di atterraggio. Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
Mentre White Knight è un aereo impressionante, non ci sono dubbi su chi sia la star dello spettacolo:SpaceShipOne.
SpaceShipOne è descritto da Scaled Composites come un "tre posti, razzo di ricerca ad alta quota, progettato per voli suborbitali a 100 km di altitudine." Forse una delle cose più sorprendenti di SpaceShipOne è il fatto che si trasforma in tre diverse configurazioni durante il suo volo. Queste configurazioni mettono SpaceShipOne nella forma ideale per la spinta, ingresso e atterraggio. (Vedi la sezione precedente Come funziona SpaceShipOne? per le immagini di tutte e tre le configurazioni.) Sebbene tecnicamente sia un'astronave, trascorre la maggior parte del suo tempo nell'atmosfera terrestre durante il suo volo. L'unica configurazione che risalta di più è la configurazione "piuma".
" " Immagine per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
Secondo SpaceShipOne:Riding a White Knight to Space:
SpaceShipOne... è progettato per rientrare come un volano stabile, poi plana e atterra come un aeroplano. Le ali, con un rapporto di aspetto ultrabasso di 1,7, span 16,4 piedi [~5 m]. La loro dimensione si basa sul requisito di fornire una portanza sufficiente per ruotare il veicolo nella sua posizione di salita dopo il lancio orizzontale, e per consentire avvicinamenti e atterraggi in planata convenzionali. In cima alla salita, la parte posteriore dell'ala e i tailbooms - ancora conosciuti collettivamente come la "piuma" - sono incernierati verso l'alto. Quando la navicella inizia a rientrare nell'atmosfera, la piuma lo stabilizza in un atteggiamento piatto con le ali a forma di lastra ad angolo retto rispetto al flusso d'aria. Ciò crea così tanta resistenza in relazione al peso del veicolo (senza carburante) che il riscaldamento di punta è moderato. SpaceShipOne è costruito con materiali compositi convenzionali di grafite-epossidica, con un uso limitato di resine epossidiche per alte temperature. Le sezioni più calde sono protette da un semplice strato di protezione termica ablativa “a cazzuola”. Nel peggiore dei casi previsto dal team di prova, la fusoliera potrebbe essere danneggiata ma gli occupanti rimarranno illesi.
SpaceShipOne si lancia verticalmente nello spazio dall'alto nell'atmosfera. Una volta raggiunta la sommità dell'arco creato dal suo razzo boost, perde slancio e ricade sulla Terra. Per rallentare la sua discesa, SpaceShipOne si trasforma in una configurazione che espone la maggiore superficie al flusso d'aria. Questo crea una resistenza tremenda e rallenta la nave mentre cade.
" " Immagine per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
Questa è solo la punta dell'iceberg per quanto riguarda l'innovazione integrata in SpaceShipOne.
Caratteristiche di SpaceShipOne:
Lancio aereo
Direttore di navigazione e volo INS/GPS
Sistema di propulsione a razzo ibrido gomma-nitroso
Struttura primaria in grafite/epossidica
Trilocale "livello del mare, ambiente della cabina "manica della camicia"
Rimozione del naso della cabina per l'uscita di emergenza; uso della porta della spina laterale per l'ingresso e l'uscita normali
Finestre a doppio vetro, doppie guarnizioni su porte e comandi
Nuovo, sistema di protezione termica a bassa manutenzione
Voce atmosferica "Piuma" Elenco caratteristiche generato da Scaled Composites LLC
Nella sezione successiva, parleremo dell'esclusivo motore a razzo che lancia SpaceShipOne nello spazio.
Propulsione " " I lavoratori preparano l'astronave per il suo volo storico. Il grande motore a razzo produrrà 17, 000 libbre di spinta. Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
Gionta spiega:
Non c'era un motore a razzo appena uscito dallo scaffale che potessimo acquistare e installare sulla nostra astronave. Abbiamo dovuto sviluppare da zero il nostro motore a razzo. È stato un compito arduo per un'azienda che non ha mai fatto razzi prima. E abbiamo ricevuto aiuto da fornitori esterni, ma abbiamo davvero pensato noi stessi alla configurazione e abbiamo fatto molto del lavoro sul motore a razzo da soli.
SpaceShipOne utilizza ciò che Scaled chiama a motore ibrido . Questo perché il motore ha elementi combinati di motori a razzo sia solidi che liquidi (vedi Come funzionano i motori a razzo). Questo rende un motore unico in grado di accelerare SpaceShipOne al doppio della velocità del suono. Ma il carburante che brucia per farlo è ancora più interessante.
Tutti i tipi di carburante per missili sono costituiti da due componenti:il carburante e l'ossidante. Aggiungendo una grande esplosione di calore al carburante, poi introducendo l'ossidante, ottieni il risultato esplosivo prolungato che spingerà un'astronave nello spazio. Nel combustibile solido per missili, l'ossidante è incorporato nel carburante; in un sistema liquido i due componenti sono immagazzinati separatamente sull'imbarcazione e combinati durante l'accensione. Il problema di quest'ultimo sistema è che i combustibili e gli ossidanti tradizionali sono costosi e pericolosi da immagazzinare. Per ridurre sia i costi che i rischi, SpaceShipOne è azionato da una miscela di polibutadiene idrossi-terminato (gomma per pneumatici) e ossido nitroso (gas esilarante). La gomma funge da combustibile e il gas esilarante da ossidante.
Le proprietà intrinseche del gas esilarante aiutano a risparmiare qualche dollaro in più sul progetto. Il protossido di azoto si autopressurizza a temperatura ambiente. Ciò rende superfluo dotare SpaceShipOne di un complicato sistema di pompe e tubature per combinare l'ossidante con il carburante durante il volo.
Nella sezione successiva, entreremo nello SpaceShipOne.
Confronto Per darti un'idea della differenza di velocità tra SpaceShipOne e White Knight:SpaceShipOne può lanciarsi nello spazio, passare tre minuti lì, precipitano a terra e scivolano in un atterraggio sulla pista di atterraggio prima ancora che White Knight inizi ad avvicinarsi per l'atterraggio.
Risultati del test Per visualizzare i registri dei test del motore, vedere Prove di terra del motore a razzo.
Per saperne di più
All'interno di SpaceShipOne
All'interno di SpaceShipOne c'è una piccola cabina di pilotaggio, 60 pollici (152 cm) di diametro, che entri attraverso il naso della nave. La cabina di pilotaggio è a tenuta d'aria recipiente a pressione . La cabina di pilotaggio pressurizzata crea un differenziale di pressione tra la cabina di pilotaggio e il quasi vuoto dello spazio suborbitale. Questa pressione interna che spinge sulla struttura dell'imbarcazione consente alla struttura di sopportare le grandi forze che agiscono su di essa durante il rientro.
Il pozzetto è dotato di doppie guarnizioni, e l'intera struttura è circondata da un secondo guscio degno di spazio. Ognuna delle numerose finestre di SpaceShipOne è un vetro speciale a doppia lastra, e ogni vetro da solo può resistere alla pressione e alla forza del volo. Questo raddoppio assicura che se una delle due finestre dovesse rompersi, i passeggeri sarebbero ancora al sicuro.
L'aria all'interno del pozzetto è resa respirabile da un sistema in tre parti. L'aria respirabile viene aggiunta a una velocità costante da bombole di ossigeno. L'anidride carbonica espirata viene rimossa dall'abitacolo tramite un sistema di assorbimento, e l'umidità è controllata da un ulteriore assorbitore creato per rimuovere il vapore acqueo dall'aria. Durante l'intero volo, il pozzetto rimane comodo, fresco e asciutto.
L'intero sistema crea ciò che Scaled chiama un "ambiente in maniche di camicia". I passeggeri non hanno bisogno di indossare tute spaziali all'interno di SpaceShipOne grazie al design della sua cabina di pilotaggio.
Per discutere i controlli unici di SpaceShipOne, ci rivolgiamo al Capo Ingegnere Matteo Gionta:
Abbiamo sviluppato il nostro sistema avionico e l'unità di visualizzazione per la navigazione verso l'alto. Non credo che ci siano astronavi che volano a mano. Questo è pilotato a mano da un pilota che guarda un display come farebbe il pilota [di un aereo]. È un po' unico. L'avionica è molto critica, e deve anche essere molto preciso per il pilota per fare ciò che vuole fare, e farlo bene.
Nella sezione successiva, discuteremo alcune delle sfide della creazione di SpaceShipOne.
Sfide " " SpaceShipOne viene sottoposto a un'ispezione preliminare prima del suo storico volo spaziale di giugno. Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
La creazione di un tipo completamente nuovo di astronave da zero comporta una serie di sfide. L'ingegnere capo Gionta approfondisce alcuni degli ostacoli che il team di Scaled ha dovuto affrontare durante la creazione di SpaceShipOne.
"Tante sfide tecniche, Dice Gionta per riassumere l'esperienza. Continua:
[Ci sono] tutti i tipi di aree che non abbiamo mai approfondito prima. Volo supersonico -- non abbiamo mai fatto un aereo supersonico prima. Infatti, Non credo che nessuna piccola azienda abbia mai realizzato un aeroplano supersonico prima d'ora. Così, Penso che siamo i primi a stroncare tutta l'aerodinamica transonica con un gruppo così ristretto di persone.
La progettazione di un'imbarcazione in grado di viaggiare a una velocità superiore a quella del suono ha caratteristiche e requisiti unici. I progettisti devono prestare particolare attenzione alle prestazioni, aerodinamica, caratteristiche di carico, stabilità e controllo di una nave destinata a viaggiare a velocità sia soniche che supersoniche .
L'attrezzatura necessaria per creare e testare un'imbarcazione del genere non è esattamente una tecnologia standard. E quell'attrezzatura è arrivata a non è un piccolo prezzo . Gionta spiega:
Il nostro intero obiettivo era dimostrare che il turismo spaziale suborbitale poteva essere fatto in modo molto economico, e così facendo abbiamo sempre dovuto optare per la soluzione meno sofisticata ma più robusta per qualsiasi problema con cui dovevamo confrontarci, e cercare sempre di contenere i costi. Quindi è stato un grosso problema.
In molti casi il team di Scaled ha dovuto creare gli strumenti e le funzionalità necessarie per far funzionare SpaceShipOne. Come esempio, Gionta ha spiegato come il reinventato sistema di controllo della reazione su SpaceShipOne funziona:
Quando siamo nello spazio, tutto ciò che devi fare è rilasciare un soffio d'aria in una direzione per darti una forza di reazione per spingerti dall'altra parte. Questo è più o meno cos'è [un sistema di controllo della reazione]. Abbiamo aria ad alta pressione immagazzinata in bottiglie sulla nave, e rilasciamo un piccolo soffio d'aria per circa un secondo, dire, la punta dell'ala destra rivolta verso l'alto. E questo è abbastanza quando sei nello spazio per spingere verso il basso quell'estremità dell'ala. Quindi fa rotolare efficacemente l'aereo, e questo è il tuo controllo quando sei nello spazio. È la stessa cosa che usano un'astronave o la navetta, tranne su molto, scala molto più piccola e molto più economico. Quindi abbiamo dovuto svilupparlo. Abbiamo creato una base fissa, simulazione dell'intera missione del velivolo in modo da poter dimensionare il nostro sistema di controllo della reazione.
Ulteriori sfide sono arrivate sotto forma di lancio aereo una navicella spaziale:
... il lancio in aria di un altro veicolo - era un'altra cosa che non avevamo mai fatto prima ... Altri veicoli [come] i B-52 lasciano cadere veicoli abbastanza regolarmente, ma era qualcosa di nuovo per noi, quindi è stata un po' una sfida, pure. E ha funzionato bene, e finora siamo stati dannatamente fortunati, o, Non lo so, forse sappiamo cosa stiamo facendo. Chi lo sa?
Nella sezione successiva, esamineremo il programma spaziale finanziato da privati che sta producendo SpaceShipOne:Tier One.
Parliamo di sfide... Tutto questo lancio di razzi doveva avere la benedizione del governo federale degli Stati Uniti. Il 1 aprile, 2004, l'Office of Commercial Space Transportation della Federal Aviation Administration ha rilasciato la prima licenza per un volo con razzi suborbitali con equipaggio a Scaled Composites LLC.
Livello uno " " Paul Allen e Burt Rutan discutono dei risultati di un recente volo di prova di SpaceShipOne. Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
CEO di Scaled Composites Burt Rutan e cofondatore di Microsoft Paul G. Allen stanno guidando lo sforzo per dimostrare che sicuro, economico, il viaggio spaziale commerciale è possibile. Questo sforzo ha preso forma sotto forma di finanziamento privato, nascente programma spaziale noto come Livello uno .
Rutan è noto per molte realizzazioni nel campo dell'ingegneria aeronautica. Tra questi c'è il suo design dell'aereo Voyager . Il Voyager è stato il primo aereo a fare il giro della Terra senza fare rifornimento. In qualità di capo squadra, Rutan si è impegnato a dimostrare che Tier One è un programma spaziale fattibile costruendo una nave in grado di trasportare persone nello spazio suborbitale. Allen si impegna a fornire i fondi, risorse e supporto necessari per portare a termine il lavoro. Insieme, i due sono diventati il volto dell'unità per i viaggi spaziali commerciali.
La fiducia di Allen nel progetto e in coloro che ci lavorano è evidente:
Ogni volta che SpaceShipOne vola, dimostriamo che importi relativamente modesti di finanziamenti privati possono aumentare significativamente i confini della tecnologia spaziale commerciale. Burt Rutan e il suo team di Scaled Composites hanno realizzato cose incredibili conducendo la prima missione di questo tipo senza alcun sostegno del governo.
Rutan e il suo team Scaled Composites stanno costruendo questo programma spaziale da zero. In pochi anni e con meno di 30 persone, il programma Tier One ha prodotto alcuni dei design più innovativi del settore.
" " Mostrato appena prima dell'atterraggio a 90 mph (145 km/h), SpaceShipOne torna in passerella. Foto per gentile concessione di Scaled Composites, LLC
Burt Rutan ha detto questo sulla storia e la direzione di Tier One:
Il nostro lavoro di concept design è iniziato nel 1996, e alcuni sviluppi preliminari sono iniziati nel 1999. Il nostro programma di sviluppo completo è iniziato in segreto nell'aprile 2001. Questo vasto sforzo di ricerca sperimentale è un programma spaziale completo con equipaggio. Consiste di tutto il nuovo hardware incluso un aereo di lancio [il Cavaliere Bianco], un'astronave a tre posti [la SpaceShipOne], un sistema di propulsione a razzo ibrido, un impianto di prova di propulsione mobile, un simulatore di volo, un direttore di volo di navigazione inerziale, un centro di controllo missione mobile, tutti i sistemi di veicoli spaziali, un programma di addestramento per piloti e un programma completo di prove di volo. Tutti i nostri componenti hardware sono a grandezza naturale, prestazioni a pieno spazio, non modelli o veicoli intermedi.
Per ulteriori informazioni su SpaceShipOne e altri veicoli spaziali, controlla i link nella pagina successiva.
Compositi in scala LLC è stata fondata nel 1982 da Burt Rutan. Dalla sua posizione all'aeroporto Mojave in California, progetta tutti i tipi di velivoli sperimentali e veicoli di lancio spaziale. Tier One è solo uno dei programmi in corso a Scaled.
Curriculum:Burt Rutan
1965 - 1972:Ingegnere del progetto di test di volo per l'aeronautica americana
1972 - 1974:Direttore di Bede Aircraft a Newton, Kansas
1974:fonda la Rutan Aircraft Factory per sviluppare velivoli leggeri e materiale didattico tecnico
1982:fonda Scaled composites LLC.
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Schede tecniche dei compositi in scala
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