Boeing X -37 - Boeing X-37

X-37
Boeing X-37B inne i nyttelastfeste før lansering.jpg
En X-37B inne i nyttelasten
Rolle Uskrudd romfly
nasjonal opprinnelse forente stater
Produsent Boeing
Første fly 7. april 2006 (første droppetest)
Introduksjon 22. april 2010 (første romfart)
Status
Primær bruker
Antall bygget
Utviklet fra Boeing X-40

Den Boeing X-37 , også kjent som den Orbital rørpiggen ( OTV ), er en gjenbrukbar robot romfartøy . Den styrkes ut i verdensrommet av et oppskytningsbil , og kommer deretter inn i jordens atmosfære igjen og lander som et romfly . X-37 opereres av United States Space Force , og ble tidligere operert av Air Force Space Command til 2019 for orbital romfartsoppdrag som er ment å demonstrere gjenbrukbare romteknologier . Det er et derivat av 120 prosent skalert av den tidligere Boeing X-40 . X-37 begynte som et NASA- prosjekt i 1999, før det ble overført til USAs forsvarsdepartement i 2004.

X-37 fløy første gang under en falltest i 2006; det første orbitale oppdraget ble skutt opp i april 2010 på en Atlas V -rakett, og returnerte til jorden i desember 2010. Etterfølgende flyvninger forlenget oppdraget gradvis og nådde 780 dager i bane for det femte oppdraget, det første som ble skutt på en Falcon 9 -rakett . Det siste oppdraget, det sjette, ble lansert på en Atlas V 17. mai 2020.

Utvikling

Opprinnelse

En kunstners gjengivelse av romskipet X-37 i 1999

I 1999 valgte NASA Boeing Integrated Defense Systems for å designe og utvikle et banekjøretøy, bygget av California -grenen av Boeings Phantom Works . I løpet av en fireårsperiode ble totalt 192 millioner dollar brukt på prosjektet, med NASA som bidro med 109 millioner dollar, US Air Force 16 millioner dollar og Boeing 67 millioner dollar. På slutten av 2002 ble en ny $ 301 millioner dollar tildelt Boeing som en del av NASAs Space Launch Initiative- rammeverk.

Den aerodynamiske designen til X-37 ble avledet fra den større romfergen , og derfor har X-37 et lignende løft-til-dra-forhold og et lavere kryssområde ved større høyder og Mach-tall sammenlignet med DARPAs Hypersonic Technology Vehicle . Et tidlig krav til romfartøyet krevde et totalt oppdrag delta-v på 7.000 miles per time (3.1 km/s) for orbitalmanøvrer. Et tidlig mål for programmet var at X-37 skulle møte med satellitter og utføre reparasjoner. X-37 ble opprinnelig designet for å bli båret i bane i romfergen, men gjennomgikk redesign for oppskytning på en Delta IV eller lignende rakett etter at det ble bestemt at en skyssfly ville være uøkonomisk.

X-37 ble overført fra NASA til Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) 13. september 2004. Deretter ble programmet et klassifisert prosjekt . DARPA promoterte X-37 som en del av den uavhengige rompolitikken som USAs forsvarsdepartement har ført siden Challenger- katastrofen i 1986 .

Glidtesting

Den Scaled Composites White Knight ble brukt til å starte X-37A på glide tester.

Bilen som ble anvendt som en atmosfærisk fallprøve glider hadde ikke noe fremdriftssystem. I stedet for et nytt kjøretøys nyttelastdører hadde den en lukket og forsterket øvre flykroppstruktur for å la den parres med et moderskip . I september 2004 kunngjorde DARPA at for sine første atmosfæriske falltester ville X-37 bli lansert fra Scaled Composites White Knight , et forskningsfly i stor høyde.

Juni 2005 fullførte X-37A en flytur i fangenskap under White Knight fra Mojave Spaceport i Mojave, California . Gjennom andre halvdel av 2005 gjennomgikk X-37A strukturelle oppgraderinger, inkludert forsterkning av nesehjulsstøttene . X-37s offentlige debut var planlagt for sin første gratis flytur 10. mars 2006, men ble kansellert på grunn av en arktisk storm. Det neste flyforsøket, 15. mars 2006, ble avlyst på grunn av sterk vind.

24. mars 2006 fløy X-37 igjen, men en datalink-feil hindret en gratis flytur, og kjøretøyet vendte tilbake til bakken som fremdeles var festet til sitt White Knight-fly. April 2006 foretok X-37 sin første gratis glidflyging. Under landing overkjørte kjøretøyet rullebanen og fikk mindre skader. Etter kjøretøyets forlengede nedetid for reparasjoner, flyttet programmet fra Mojave til Air Force Plant 42 (KPMD) i Palmdale, California , for resten av flytestprogrammet . White Knight fortsatte å være basert på Mojave, selv om den ble ferget til Plant 42 da det var planlagt testfly. Fem ekstra flyvninger ble utført, hvorav to resulterte i X-37-utgivelser med vellykkede landinger. Disse to gratisflyvningene skjedde 18. august 2006 og 26. september 2006.

X-37B Orbital Test Vehicle

17. november 2006 kunngjorde det amerikanske flyvåpenet at det ville utvikle sin egen variant fra NASAs X-37A. Air Force-versjonen ble betegnet X-37B Orbital Test Vehicle (OTV). OTV -programmet ble bygget på tidligere industri- og regjeringsinnsats av DARPA, NASA og luftvåpenet under ledelse av Air Force Rapid Capabilities Office i samarbeid med NASA og Air Force Research Laboratory . Boeing var hovedentreprenøren for OTV -programmet. X-37B ble designet for å forbli i bane i opptil 270 dager av gangen. Den utenriksminister Air Force uttalt at OTV programmet ville fokusere på "risikoreduksjon, eksperimentering og operasjonell konseptutvikling for gjenbrukbare romfartsteknologi, til støtte for langsiktige utviklings plass mål".

X-37B var opprinnelig planlagt for oppskytning i nyttelastrummet til romfergen, men etter romfergen Columbia- katastrofen ble den overført til en Delta II 7920 . X-37B ble deretter overført til en innhyllet konfigurasjon på Atlas V- raketten, etter bekymringer over det romfartøyets aerodynamiske egenskaper under oppskytningen. Etter oppdragene lander romfartøyet X-37B først og fremst på en rullebane ved Vandenberg Air Force Base , California, med Edwards Air Force Base som et sekundært sted. I 2010 begynte produksjonsarbeidet på den andre X-37B, OTV-2, som gjennomførte sin jomfrulansering i mars 2011.

Oktober 2014 bekreftet NASA at X-37B-kjøretøyer ville bli plassert på Kennedy Space Center i Orbiter Processing Facilities (OPF) 1 og 2, hangarer som tidligere var okkupert av romfergen. Boeing hadde sagt at romflyene ville bruke OPF-1 i januar 2014, og luftvåpenet hadde tidligere sagt at de vurderte å konsolidere X-37B-operasjoner, som ligger på Vandenberg flyvåpenbase i California, nærmere lanseringsstedet ved Cape Canaveral. NASA uttalte også at programmet hadde fullført tester for å avgjøre om X-37B, en fjerdedel av romfergen, kunne lande på de tidligere rullebanene. NASA uttalte videre at renoveringen av de to hangarene ville være fullført innen utgangen av 2014; hoveddørene til OPF-1 var merket med meldingen "Home of the X-37B" på dette tidspunktet.

De fleste aktivitetene til X-37B-prosjektet er hemmelige. Den offisielle uttalelsen fra det amerikanske luftvåpenet er at prosjektet er "et eksperimentelt testprogram for å demonstrere teknologier for en pålitelig, gjenbrukbar, ubemannet romtestplattform for US Air Force". De viktigste målene for X-37B er todelt: gjenbrukbar romfartsteknologi og driftseksperimenter som kan returneres til jorden. Luftforsvaret uttaler at dette inkluderer testing av luftfart , flysystemer, veiledning og navigasjon, termisk beskyttelse, isolasjon, fremdrift og re-entry systemer.

Spekulasjoner om formålet

I mai 2010 spekulerte Tom BurghardtSpace Daily om at X-37B kunne brukes som spionsatellitt eller for å levere våpen fra verdensrommet. Pentagon benektet deretter påstander om at X-37Bs testoppdrag støttet utviklingen av rombaserte våpen.

I januar 2012 ble det påstått at X-37B ble brukt til å spionere på Kinas romstasjonsmodul Tiangong-1 . Den tidligere amerikanske luftvåpenbaneanalytikeren Brian Weeden tilbakeviste senere denne påstanden, og understreket at de forskjellige banene til de to romskipene utelukket alle praktiske overvåkingsflybyer.

I oktober 2014 rapporterte The Guardian påstandene fra sikkerhetseksperter om at X-37B ble brukt "til å teste rekognoserings- og spionsensorer, spesielt hvordan de motstår stråling og andre farer i bane".

I november 2016 spekulerte International Business Times i at den amerikanske regjeringen testet en versjon av EmDrive elektromagnetiske mikrobølge-thruster på den fjerde flyvningen til X-37B. I 2009 ble det inngått en EmDrive -teknologioverføringskontrakt med Boeing via en utenriksdepartement TAA og en britisk eksportlisens, godkjent av det britiske forsvarsdepartementet . Boeing har siden uttalt at det ikke lenger driver med dette forskningsområdet. Det amerikanske flyvåpenet har uttalt at X-37B tester et Hall-effekt-thruster- system for Aerojet Rocketdyne .

I juli 2019 forklarte USAs tidligere luftfartssekretær Heather Wilson at når en X-37B befant seg i en elliptisk bane , kunne den perigee bruke den tynne atmosfæren for å gjøre en baneendring som forhindret noen observatører i å oppdage den nye bane for en stund , tillater hemmelige aktiviteter.

Astronom Jonathan McDowell , redaktør for Jonathan's Space Report , har uttalt at satellitter som ble lansert fra X-37B ikke ble rapportert, som kreves av registreringskonvensjonen , til FNs kontor for romfartsanliggender, slik at andre parter i konvensjonen ikke ville vite om dem.

Det kinesiske romfartsprogrammet landet sitt første gjenbrukbare bevingede romfly 6. september 2020. Det ble rapportert å veie 21 000 tonn, og være 8,8 meter langt, dvs. nærmere størrelsen på X-37 enn plassen skyttelbuss. Kunnskapsrike kommentatorer spekulerte i at kineserne bygde romflyet sitt for å følge USAs X-37-eksempel.

Behandling

Behandlingen for X-37 utføres inne i Bays 1 og 2 i Orbiter Processing Facility (OPF) ved Kennedy Space Center i Florida, hvor bilen er lastet med sin topphemmelige nyttelast. X-37 plasseres deretter inne i en fairing sammen med sceneadapteren og transporteres til lanseringsstedet. Tidligere lanseringssteder har inkludert SLC-41 og Kennedy Space Center LC-39A .

Landingen skjer på et av tre steder i USA: Shuttle Landing Facility ved Kennedy Space Center, Vandenberg Air Force Base eller Edwards Air Force Base . For å gå tilbake til Kennedy Space Center blir X-37 plassert i en nyttelastbeholder og lastet inn i et Boeing C-17- lastefly. En gang i Kennedy blir X-37 losset og slept til OPF, hvor den er forberedt på sin neste flytur.

Design

X-37 (lengst til høyre) er det minste og letteste romflyet som er fløyet. Både den nordamerikanske X-15 og SpaceShipOne var suborbital . Av de viste romflyene var det bare X-37 og Buran som utførte romfart uten besetning .

X-37 orbital rørpiggen er en gjenbrukbar robot spaceplane . Det er en cirka 120 prosent skala av Boeing X-40 , som måler over 8,8 meter i lengde, og har to vinklede halefinner. X-37 skyter opp på en Atlas V 501 eller en SpaceX Falcon 9- rakett. Romflyet er designet for å kjøre i et hastighetsområde på opptil Mach 25 på nytt.

Teknologiene demonstrert i X-37 inkluderer et forbedret termisk beskyttelsessystem , forbedret flyelektronikk , et autonomt styresystem og et avansert flyramme . Romfartøyets termiske beskyttelsessystem er bygd på tidligere generasjoner av atmosfæriske romfartøyer for innreise , som inneholder keramiske fliser av silika . X-37s luftfartssuite ble brukt av Boeing til å utvikle sitt romfartøy med CST-100 . Utviklingen av X-37 skulle "hjelpe til med design og utvikling av NASAs Orbital Space Plane , designet for å gi mannskap redning og mannskapstransport til og fra den internasjonale romstasjonen ", ifølge et NASA faktaark.

X-37 for NASA skulle drives av en Aerojet AR2-3-motor ved bruk av drivbare drivstoff, som ga en kraft på 29,4 kN. Den menneskerettede AR2-3-motoren hadde blitt brukt på dobbeltkraftig NF-104A astronautopplæringskjøretøyet og fikk en ny flysertifisering for bruk på X-37 med hydrogenperoksid/ JP-8 drivgasser. Dette ble angivelig endret til et hypergolisk nitrogen-tetroksid/hydrazin fremdriftssystem.

X-37 lander automatisk ved retur fra bane og er det tredje gjenbrukbare romfartøyet som har en slik evne, etter den sovjetiske Buran- skyttelen og den amerikanske romfergen, som hadde automatisk landingskapasitet på midten av 1990-tallet, men aldri testet den. X-37 er det minste og letteste romflyet som er fløyet til dags dato; den har en oppskytningsmasse på rundt 5000 kilo og er omtrent en fjerdedel av størrelsen på romfergen .

April 2015 tildelte Space Foundation X-37-teamet Space Achievement Award 2015 for å ha avansert den nyeste teknologien for gjenbrukbare romfartøyer og baneoperasjoner, med design, utvikling, test og orbital drift av X-37B romfartøy over tre oppdrag på totalt 1 367 dager i rommet ".

Driftshistorie

Fra oktober 2019 har de to operasjonelle X-37B-ene gjennomført fem orbitale oppdrag; de har tilbrakt tilsammen 2.865 dager (7.85 år) i verdensrommet.

Flygning Kjøretøy Lanseringsdato Landingsdato Launcher Oppdrag Varighet Merknader
OTV-1 1 22. april 2010
23:52 UTC
3. desember 2010
09:16 UTC
Atlas V 501 USA-212 224 dager, 9 timer, 24 minutter
  • Første lansering av Atlas V 501 -konfigurasjon
  • Første amerikanske autonome bane landingsbane
  • Første X-37B flytur
OTV-2 2 5. mars 2011
22:46 UTC
16. juni 2012
12:48 UTC
Atlas V 501 USA-226 468 dager, 14 timer, 2 minutter
  • Første flytur av andre X-37B
OTV-3 1 11. desember 2012
18:03 UTC
17. oktober 2014
16:24 UTC
Atlas V 501 USA-240 674 dager, 22 timer, 21 minutter
  • Andre flyvning av første X-37B
OTV-4 2 20. mai 2015
15:05 UTC
7. mai 2017
11:47 UTC
Atlas V 501 USA-261 717 dager, 20 timer, 42 minutter
OTV-5 ukjent 7. september 2017
14:00 UTC
27. oktober 2019
07:51 UTC
Falcon 9 USA-277 779 dager, 17 timer, 51 minutter
  • Første lansering av en X-37B på SpaceXs Falcon 9-kjøretøy
  • Lengste X-37B-oppdrag
OTV-6 ukjent 17. mai 2020
13:14 UTC

Atlas V 501 USA-299
  • Har utført de fleste eksperimentene til dags dato
  • Første X-37B-lansering av USSF

OTV-1

OTV-1 sitter på rullebanen etter landing ved Vandenberg AFB ved slutten av USA-212-oppdraget 3. desember 2010.

Den første X-37B ble lansert på sitt første oppdrag-OTV-1/ USA-212 -på en Atlas V- rakett fra Cape Canaveral SLC-41 22. april 2010 kl. 23:52 UTC. Romfartøyet ble plassert i en lav bane for jord for testing. Mens det amerikanske flyvåpenet avslørte få orbitaldetaljer om oppdraget, hevdet et verdensomspennende nettverk av amatørastronomer å ha identifisert romskipet i bane. 22. mai 2010 var romfartøyet i en helling på 39,99 ° og sirklet rundt jorden en gang hvert 90. minutt på en bane 249 x 262 miles (401 x 422 km). OTV-1 passerte angivelig over det samme gitte stedet på jorden hver fjerde dag, og opererte i en høyde som er typisk for militære overvåkningssatellitter. En slik bane er også vanlig blant sivile LEO -satellitter, og romflyets høyde var den samme som ISS og de fleste andre romskip.

Det amerikanske flyvåpenet kunngjorde en 3.-6. desember landing 30. november 2010. Som planlagt ble X-37B de-bane, kom inn på jordens atmosfære igjen og landet vellykket på Vandenberg AFB 3. desember 2010, kl. 09:16 UTC, og gjennomførte den første amerikanske autonome orbitallandingen på en rullebane. Dette var den første slike landingen siden den sovjetiske Buran- skyttelen i 1988. Totalt tilbrakte OTV-1 224 dager og 9 timer i verdensrommet. OTV-1 pådro seg et dekk under landingen og pådro seg mindre skader på undersiden.

OTV-2

Den andre X-37B ble lansert på sitt første oppdrag, betegnet OTV-2/ USA-226 , ombord på en Atlas V-rakett fra Cape Canaveral SLC-41 5. mars 2011 kl. 22:46 UTC. Oppdraget ble klassifisert og beskrevet av det amerikanske militæret som et forsøk på å teste nye romteknologier. November 2011 kunngjorde det amerikanske luftvåpenet at det ville utvide USA-226 utover 270-dagers grunnlinje. I april 2012 erklærte general William L. Shelton fra Air Force Space Command det pågående oppdraget som en "spektakulær suksess".

30. mai 2012 uttalte luftvåpenet at X-37B ville lande ved Vandenberg AFB i juni 2012. Romskipet landet autonomt 16. juni 2012, etter å ha tilbrakt 468 dager og 14 timer i verdensrommet.

OTV-3

Det tredje oppdraget og den andre flyvningen til den første X-37B, OTV-3, var opprinnelig planlagt å starte 25. oktober 2012, men ble utsatt på grunn av et motorproblem med Atlas V-lanseringsbilen. Den ble vellykket lansert fra Cape Canaveral SLC-41 11. desember 2012 kl. 18:03 UTC. En gang i bane ble romfartøyet betegnet USA-240 . Landingen skjedde på Vandenberg AFB 17. oktober 2014 kl. 16:24 UTC, etter en total tid i bane på 674 dager og 22 timer.

OTV-4

OTV-4 stasjonær på Shuttle Landing Facility

Det fjerde X-37B-oppdraget, OTV-4, ble kodenavnet AFSPC-5 og betegnet USA-261 i bane. Det var den andre flyvningen til det andre X-37B-kjøretøyet. X-37B ble skutt på en Atlas V-rakett fra Cape Canaveral SLC-41 20. mai 2015 kl. 15:05 UTC. Målene inkluderte en test av Aerojet Rocketdynes XR-5A Hall-effekt-thruster til støtte for Advanced Extremely High Frequency- kommunikasjonssatellittprogrammet, og en NASA-undersøkelse av ytelsen til forskjellige materialer i verdensrommet i minst 200 dager. Kjøretøyet brukte det som den gang var rekordstore 717 dager og 20 timer i bane før han landet ved Kennedy Space Center 's Shuttle Landing Facility 7. mai 2017 kl. 11:47 UTC.

OTV-5

Det femte X-37B-oppdraget, utpekt USA-277 i bane, ble skutt opp fra Kennedy Space Center Launch Complex 39A 7. september 2017 kl. 14:00 UTC, like før orkanen Irma ankom . Lanseringsbilen var en Falcon 9 -rakett, og en rekke små satellitter delte også turen. Romfartøyet ble satt inn i en større bøyning enn tidligere oppdrag, noe som ytterligere utvidet X-37Bs konvolutt. Under flyturen endret romfartøyet sin bane ved hjelp av et fremdriftssystem om bord. Mens hele nyttelasten for OTV-5 er klassifisert, kunngjorde luftvåpenet at et eksperiment som flyr er Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader II (ASETS-II), som måler ytelsen til et oscillerende varmeledning. Oppdraget ble fullført med kjøretøyet som landet på Shuttle Landing Facility 27. oktober 2019 kl. 07:51 UTC.

OTV-6 (USSF 7)

Det sjette X-37B-oppdraget (OTV-6), US Space Force 7 (tidligere kjent som AFSPC 7), ble skutt opp på en Atlas V 501-rakett fra Cape Canaveral SLC-41 17. mai 2020 kl. 13:14 UTC. Oppdraget er vert for flere eksperimenter enn tidligere X-37B-flyvninger, inkludert to NASA-eksperimenter. Den ene er en prøveplate som evaluerer reaksjonen av utvalgte materialer til forhold i rommet. Den andre studerer effekten av stråling fra omgivelsesrommet på frø. Et tredje eksperiment designet av Naval Research Laboratory (NRL) omdanner solenergi til radiofrekvent mikrobølgeenergi, og deretter undersøkelser som overfører denne energien til jorden. X-37B er fortsatt en avdeling for luftvåpenet, men den nyetablerte amerikanske romstyrken er ansvarlig for oppskytning, baneoperasjoner og landing.

X-37B ga ut en liten, 136 kg stor satellitt ved navn FalconSAT -8 (USA-300) rundt 28. mai 2020. Utviklet av United States Air Force Academy- kadetter i samarbeid med Air Force Research Laboratory (AFRL), liten satellitt bærer fem eksperimentelle nyttelaster. Romfartøyet vil teste et nytt elektromagnetisk fremdriftssystem, lavt antenneteknologi og et kommersielt reaksjonshjul for å gi holdningskontroll i bane. I følge United States Air Force Academy inkluderer FalconSAT-8s eksperimenter:

  • Magnetogradient Electrostatic Plasma Thruster (MEP) - Nytt elektromagnetisk fremdriftssystem
  • Metamaterials Antenna (MMA)-Lav størrelse, vekt, kraftantenne med faset array-lignende ytelse
  • Karbon nanorør eksperiment (CANOE)-RF kabling med karbon nanorør fletting bøyet ved hjelp av form-minne legering
  • Holdningskontroll og energilagring (ACES) - Kommersielt reaksjonshjul modifisert til et svinghjul for energilagring og frigjøring
  • SkyPad-Hyllekameraer og GPUer integrert i pakken med lav SWAP (størrelse, vekt og effekt)

Varianter

X-37A

X-37A Approach and Landing Test Vehicle (ALTV) var en første NASA-versjon av romfartøyet som ble brukt i drop glide-tester i 2005 og 2006.

X-37B

X-37B er en modifisert versjon av NASA X-37A, bygget for US Air Force. To ble bygget og har blitt brukt til flere orbitale oppdrag.

X-37C

I 2011 kunngjorde Boeing planer om en skalert variant av X-37B, og refererte til den som X-37C. Romfartøyet X-37C vil være mellom 165% og 180% av størrelsen på X-37B, slik at det kan transportere opptil seks astronauter inne i et trykkluftrom plassert i lasterommet. Sitt forslag til bæreraketten var Atlas V . I denne rollen kan Boeings X-37C potensielt konkurrere med selskapets CST-100 Starliner kommersielle romkapsel.

Spesifikasjoner

X-37B

Data fra USAF, Boeing, Air & Space Magazine og Phys.org

Generelle egenskaper

  • Mannskap: ingen
  • Lengde: 8,92 m
  • Vingespenn: 4,55 m
  • Høyde: 9 fot 6 tommer (2,90 m)
  • Maksimal startvekt: 11.000 lb (4990 kg)
  • Elektrisk kraft: Galliumarsenid- solceller med litiumionbatterier
  • Nyttelastrom: 7 × 4 fot (2,1 × 1,2 m)

Opptreden

  • Banehastighet : 28444 km/t
  • Bane: Lav bane rundt jorden
  • Orbital tid: 270 dager (design) 780 dager (demonstrert)

Se også

  • Boeing X-20 Dyna-Soar , det amerikanske flyvåpenets tidligere romfly, som ble avlyst på 1960-tallet
  • Dream Chaser , et romfartøy med løftekarosseri som er utviklet av Sierra Nevada Corporation
  • Orbital Sciences X-34 , en foreslått ubemannet suborbital gjenbrukbar-rakett-teknologi testbed

Fly med lignende rolle, konfigurasjon og epoke

Relaterte lister

Merknader

Referanser

Sitater

Generelle referanser

Eksterne linker