Країна висхідного сонця і в космосі демонструє свої традиційні цінності - помірність і акуратність
Поразка у Другій світовій війні стала сущим подарунком для Японії, як би дико це не звучало. Ідеї національної переваги пішли в минуле разом з мілітаристським угаром, і нація змогла зосередитися на дійсно важливих питаннях - насамперед, на ефективності. Так і з'явилося знамените японське диво, про яке чули всі. Але навряд чи багато хто знає, що щось подібне відбувалося і в області космічних розробок. Японці вибудовували свою космічну програму не слави заради, але виключно для досягнення утилітарних, нехай і масштабних цілей.
Три сестри
Японський космічний бюджет (за даними euroconsultec. com) становить не більше 12% від бюджету NASA. Проте на ці гроші вже кілька десятиліть живуть і процвітають не одне, не два, а цілих три незалежних цивільних космічних підрозділи: космічне агентство NASDA (National Space Development Agency), інститут астронавтики ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) і наукова лабораторія NAL (National Aerospace Laboratory). Причому єдине керівництво відсутнє і у кожного з трьох підрозділів є власні дослідницькі центри і пускові установки.
Серед фахівців поширена думка, що саме завдяки конкуренції Японія в настільки стислі терміни і при досить обмеженому фінансуванні досягла великих успіхів. В останні роки, на тлі погіршення економічного становища, з'явилися розмови про злиття трьох підрозділів або хоча б про єдине керівництво ними, але «сестер» як і раніше три і їх сумарний бюджет як і раніше знаходиться в районі $2 млрд.
NASDA
Японське агентство космічних розробок (NASDA) було утворене 1969 року (див. врізку «Основні віхи історії NASDA»). З самого початку ставка була зроблена на максимально ефективне використання коштів. Технологією допомогли американці. У досить короткі терміни Японія освоїла технологію космічних польотів і навчилася виводити вантажі на орбіту вже самостійно. Тут важливо зауважити, що для Японії космос - не розкіш і не предмет національного престижу. І навіть не військовий об'єкт. Життя всього населення країни залежить від погоди і стихій. Тому для Японії дослідження в галузі метеорології - питання буквально життя і смерті. На цьому в основному і сконцентровані зусилля вчених та інженерів.
Космічний літак «Надія»
Всі знають, що запускати ракети дуже-дуже дорого. Просто непристойно
дорого. Тому в усьому світі і фантасти і вчені придумують найрізноманітніші способи виведення вантажів на орбіту. Японці зупинилися на безпілотному космічному літаку. Назвавши його HOPE-X («Надія» - в перекладі з англійської), або H-II Orbiting Plane Experimental, вони почали активно розвивати технології, що складають цей грандіозний проект. На прикладі його реалізації добре видно, наскільки дбайливо використовувалися кошти платників податків і наскільки продуманим був кожен етап.
«Літаюча тарілка»
Першим кроком на шляху створення HOPE-X став експеримент з повернення з орбіти OREX (Orbital Re-Entry eXperiment), що відбувся в 1994 році. Суть експерименту полягала у відправці невеликого об'єкта на орбіту і поверненні його після одного витка. Найбільше він був схожий на «літаючу тарілку», тільки дуже маленьку (діаметр - 3,4 м, радіус носової частини - 1,35 м, висота - 1,46 м, вага - близько 865 кг при запуску і близько 761 кг до моменту повернення). Спочатку ракета H-II вивела OREX на орбіту висотою 450 км. Приблизно через 100 хвилин після запуску пристрій проходив над островом Танегасіма. У цей момент згідно з планом спрацювали гальмівні двигуни і почався процес сходження з орбіти. За всім цим спостерігали наземні станції островів Танегасіма і Огасавара. Покинувши орбіту, OREX увійшов у верхні шари атмосфери десь у центрі Тихого океану. Сталося це через 2 години після запуску. Під час зниження носова частина нагрілася до 15700C, що призвело до втрати зв'язку з пристроєм, тому що плазма, що утворилася навколо апарату, відображала радіохвилі. У ці моменти стан OREX фіксувався сенсорами і записувався в бортовий комп'ютер. У момент відновлення зв'язку пристрій передав дані на станції телеметрії, розташовані на літаках і суднах. Потім OREX впав в океан приблизно в 460 км від острова Різдва. Весь політ зайняв приблизно дві години і десять хвилин. Всі поставлені цілі були досягнуті: зокрема, зібрані дані з аеродинаміки і теплових режимів в момент повернення з орбіти, дані про поведінку матеріалів обшивки, проведений аналіз стану апарату в момент втрати зв'язку з Землею і отримана навігаційна інформація, зібрана за допомогою системи глобального позиціонування GPS. Найцінніший результат - дані про поведінку надміцних матеріалів обшивки, які планується використовувати в проекті космічного літака HOPE-X. В OREX брала участь японська Національна аерокосмічна лабораторія (NAL).
До п'ятнадцяти швидкостей звуку
У лютому 1996 року ракета-носій J-I вивела на орбіту наступний апарат - HYFLEX (Hypersonic FLight EXperiment). Цілями проекту було навчитися будувати гіперзвукові (тобто ті, що володіють швидкістю, в 3 рази вище швидкості звуку) літальні апарати і зібрати дані про їх поведінку.
На висоті близько 110 км HYFLEX відокремився від ракети-носія і здійснив вільний політ зі швидкістю 3,9 км/с, часом доходила до 15 Мах (за 1 Мах приймається швидкість звуку в атмосфері, або близько 1200 км/год). Після проходження «мертвої зони» і відновлення радіоконтакту апарат передав телеметричні дані на літаки і судна, викинув парашути і спробував приводнитися. Однак сталася невдача - він потонув, виконавши, тим не менш, всю програму польоту. Важливим аспектом експерименту стало дослідження навігаційної системи і системи контролю висоти. Апарат важив 1054 кг, площа його поверхні становила 4,27 кв. м, довжина - 4,4 м, розмах крил - 1,36 м, висота - 1,04 м.
Аспекти автоматичної посадки
Проблема автоматичної посадки так і не була вирішена промислово. Такі системи існували (наприклад, військові Іл-76, та й «Буран» сідав сам), але їх надійність, м'яко кажучи, залишала бажати кращого. Відпрацювання системи безпілотної посадки на низьких (відносно) швидкостях ALFLEX стало наступним кроком на шляху створення космічного літака. З липня по серпень 1996-го було проведено 13 експериментів в рамках проекту ALFLEX. Апарат, аналогічний майбутньому HOPE-X, піднімали за допомогою вертольота на дуже велику висоту і скидали. Пристрій захоплював посадкову лінію і здійснював автоматичну посадку. Всі експерименти завершилися успішно. Довжина пристрою становила 6,1 м, розмах крил - 3,78 м, висота без шасі - 1,35 м, вага була 760 кг.
Як проходив експеримент
Спочатку ALFLEX прикріплювався до вертольота. Потім останній піднімався в повітря і слідував заданим курсом. Коли ніс ALFLEX вирівнювався з посадковою смугою, вертоліт розганявся до 90 вузлів (приблизно 166 км/год) і відпускав пристрій у вільний політ. Курс зниження становив близько 300. При відриві від вертольота швидкість апарату була близько 180 км/год. У момент торкання землі ALFLEX випускав гальмівний парашут, а також знижував швидкість за допомогою шасі. Після кожного «забігу» досліджувалися можливі пошкодження вертольота і модуля ALFLEX. В результаті були отримані дані про поведінку апарату, за характеристиками аналогічного літаку HOPE-X в умовах низькошвидкісного режиму посадки. Досвід розробки системи автономного зниження і посадки був придбаний.
Як це було: «Фаза-1»
Власне, приводом до написання цієї статті послужило опублікування результатів експерименту HSFD Phase-I («Фази-1»). HSFD (Hish Speed Flight Demonstration) - це черговий крок на шляху будівництва космічного літака. Вже створено апарат з реактивним двигуном, здатний розганятися до 0,6 Мах (близько 700 км/год), який може сам злітати, слідувати заданим маршрутом і сідати в зазначеному місці.
Саме такий пристрій злетів восени 2002 року з острова Різдва. Апарат розігнався, піднявся на висоту 5 км, потім спустився, спланував і приземлився на ту ж смугу. Він в точності виконав програму польоту, яка, до речі, може бути в будь-який момент змінена. Пристрій «Фази-1» є зменшеною копією HOPE-X (становить 25% від розміру майбутнього літака). Воно забезпечене реактивним двигуном і шасі. Бортовий комп'ютер за допомогою GPS і датчиків визначає параметри польоту і керує рухом. Габарити апарату «Фази-1» такі: довжина - 3,8 м, розмах крил - 3 м, висота - 1,4 м. Вага - 735 кг. Площа крил - 4,4 кв. м. Потужність двигуна - 4410 Н.
Як це буде: «Фаза-2»
Анітрохи не менш цікавою буде друга фаза експерименту HSFD. Апарат буде такий же, як у «Фазі-1». Тільки замість ракетного двигуна у нього буде величезний парашут, а замість шасі - надувні мішки, на кшталт подушок безпеки в автомобілях. Спочатку пристрій підчеплять за хвостову частину до невеликої повітряної кулі. Він «донесе» апарат до величезного аеростату, який у свою чергу витягне його в стратосферу. Потім на висоті приблизно 30 км човник відстрелиться і полетить вниз. Розігнавшись до навколозвукових швидкостей, він збере різноманітні аеродинамічні дані, потім обере напрямок і за допомогою парашутів вийде на посадку. Оскільки у нього немає ніяких двигунів, апарат «Фази-2» спланує і використовує для посадки тільки парашут і надувні мішки. Цей експеримент планується провести в 2003 році.
Що ж далі
Якщо «Фаза-2» закінчиться так само успішно, як і всі попередні експерименти, наступним кроком стане TSTO (Two-Stage To Orbit), це буде щось схоже на «Буран», але принципово безпілотне, тобто там навіть не передбачена можливість пілотованих польотів. А наступним кроком стане вже повноцінний космічний літак - пристрій, здатний злітати зі звичайного аеродрому, долітати до орбіти і повертатися. Коли це буде - абсолютно неясно, але нинішні темпи японської програми вселяють впевненість у тому, що коли-небудь це обов'язково станеться.