Met hun opwindende sciencefiction-esthetiek vormen ruimtevliegtuigen een aantrekkelijk alternatief voor raketten. Ze zijn ook in praktische zin aantrekkelijk.
In tegenstelling tot traditionele raketten zijn ruimtevliegtuigen herbruikbaar, kunnen ze meerdere keren vliegen en kunnen ze de lanceringskosten mogelijk verlagen. Sommige kunnen vanaf normale startbanen opereren, wat veel meer flexibiliteit biedt, en hun efficiënte motoren verminderen hun impact op het milieu; andere worden gelanceerd bovenop raketten of 'moederschepen', waardoor ze minder brandstof hoeven mee te nemen en te verbruiken.
Ze beloven eenvoudiger, milieuvriendelijker en veel interessanter te zijn, dus waarom zijn de meeste ruimtevaartuigprojecten nooit van de grond gekomen? En in de zeer zeldzame gevallen dat ze dat wel doen, waarom komt het project dan niet van de grond? Laten we eens kijken:
10: HOTOL
De serieuze belangstelling voor ruimtevaart begon in het Verenigd Koninkrijk vóór de oorlog, onder leiding van de British Interplanetary Society, waarvan Arthur C. Clarke lid was. Na de oorlog bestudeerde Groot-Brittannië buitgemaakte Duitse V-2-raketten en stelde bemande suborbitale vluchten voor, zoals Megaroc. Officiële programma's gingen in 1952 van start, met de nadruk op militair en wetenschappelijk onderzoek, terwijl Skylark-raketten, die vanaf 1957 vanuit Woomera werden gelanceerd, de onbemande ruimteverkenning bevorderden.
In 1971 werd de Prospero-satelliet met succes gelanceerd door de Black Arrow-raket. Echter, de regering had het programma al geannuleerd, waarmee een einde kwam aan de onafhankelijke ruimtevaartinspanningen van Groot-Brittannië en het nationale rakettijdperk aan het begin van de jaren zeventig werd afgesloten. British Aerospace, een nieuw conglomeraat dat in 1977 werd opgericht, had grote ambities en wilde de terugkeer van Groot-Brittannië naar de ruimte niet opgeven.
10: HOTOL
In samenwerking met Rolls-Royce stelde British Aerospace HOTOL voor. De conceptstudies begonnen in het begin van de jaren tachtig; het formele HOTOL-project ging in 1986 van start. Het doel was om een herbruikbaar, eentraps ruimtevliegtuig te creëren dat werd aangedreven door een innovatieve RB545 "Swallow"-motor. Na het bereiken van de baan om de aarde zou HOTOL terugglijden door de atmosfeer van de aarde om op conventionele wijze te landen.
De Rolls-Royce RB545 "Swallow"-motor was een baanbrekende hybride luchtademende raket, die zijn tijd tientallen jaren vooruit was. Door gebruik te maken van atmosferische lucht op lage hoogte en over te schakelen op vloeibare zuurstof in de ruimte, beloofde hij een naadloze, eentraps, herbruikbare ruimtevlucht – een revolutionaire sprong voorwaarts in het ontwerp van voortstuwingssystemen die door geen enkele operationele technologie van die tijd werd geëvenaard. Het programma werd eind jaren tachtig geannuleerd vanwege financieringsproblemen en technische uitdagingen. Een later voorstel voorzag in een lancering vanaf de top van de Antonov An-225, maar ook dat is nooit gerealiseerd.
9: MiG-105
Met beoogde taken zoals het vernietigen van NAVO-satellieten was dit Sovjet-ruimtevaartuigproject bijzonder spannend. Nog spannender was dat op een gegeven moment werd voorgesteld om het vaartuig te lanceren vanaf de rug van een Mach 6 Tupolev-vliegtuig. Na scheiding op grote hoogte zou de eigen afneembare raketbooster worden ontstoken, waardoor het kleine ruimtevaartuig rechtstreeks naar een suborbitale hoogte zou worden gestuwd.
De MiG-105 kwam voort uit het Sovjet-Spiral-programma, dat tot doel had een klein orbitaal ruimtevliegtuig te creëren dat als een zweefvliegtuig naar de aarde kon terugkeren. Door zijn compacte, wigvormige romp kreeg het de bijnaam "Lapot" of "Kleine Schoen".
9: MiG-105
De MiG-105 werd gebruikt om landingsmethoden en vliegeigenschappen bij lage snelheid te testen. In 1976 steeg het toestel op eigen kracht op vanaf een oude landingsbaan in de buurt van Moskou voor zijn eerste subsonische vrije vlucht. Tussen 1976 en 1978 voerde het acht subsonische vluchttests uit, waarvan sommige vanuit de lucht werden gelanceerd vanaf een Tu-95K-bommenwerper.
Deze vluchten hielpen bij het verzamelen van gegevens voor het Sovjet-ruimtevaartuigprogramma, hoewel het project later werd geannuleerd. Het Spiral-project werd uiteindelijk opgegeven ten gunste van de Buran, de Sovjet-tegenhanger van de Amerikaanse spaceshuttle. Hoewel de MiG-105 dat nooit heeft gedaan, heeft zijn onbemande zusje, de БОР (BOR), met succes verschillende ruimtemissies uitgevoerd. Een bewaard gebleven exemplaar van de MiG-105 is nu te zien in het Monino Museum in Moskou.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
De X-20 Dyna-Soar was een ruimtevaartuigproject van de Amerikaanse luchtmacht dat eind jaren vijftig en begin jaren zestig werd ontwikkeld. Het was ontworpen voor verkennings-, bombardements- en ruimteonderzoeksmissies en was een herbruikbaar, raket aangedreven toestel dat de wendbaarheid van een vliegtuig combineerde met de mogelijkheden van een orbitaal voertuig. De gestroomlijnde, zweefvliegtuigachtige vorm weerspiegelde geavanceerde aerodynamische principes.
De X-20 zou worden gelanceerd bovenop een aangepaste Titan IIIC-raket en zich losmaken zodra voldoende hoogte en snelheid waren bereikt. Na het loskoppelen van de booster zou het met zijn eigen momentum in een baan om de aarde blijven. Door deze lanceringsmethode kon het voertuig bij terugkeer in de atmosfeer zowel als ruimtevaartuig als als zweefvliegtuig functioneren, waardoor een brug werd geslagen tussen lucht- en ruimtevaartoperaties.
8: Boeing X-20 Dyna-Soar
De X-20 Dyna-Soar werd in 1963 geannuleerd toen de politieke prioriteiten van de VS verschoof naar het Apollo-programma van NASA. Het maanproject van president Kennedy leidde tot een herverdeling van middelen ten koste van militaire ruimtevliegtuigen. Tegelijkertijd richtte de luchtmacht zich op satellieten en rakettechnologie, die tijdens de Koude Oorlog als strategisch waardevoller en kosteneffectiever werden beschouwd.
Hoewel de X-20 nooit werd voltooid, heeft hij een grote invloed gehad op latere ruimtevaartprojecten. Het onderzoek naar dit project vormde de basis voor het hitteschild, het herbruikbare lifting-body-ontwerp en de door de piloot bestuurde terugkeersystemen van de spaceshuttle. Elementen van de techniek kwamen decennia later terug in de X-37B, waardoor de baanbrekende concepten van de Dyna-Soar nog lang na de annulering van het project van invloed bleven op de ontwikkeling van herbruikbare ruimtevaartuigen.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
De X-33 was een kleinschalige technologiedemonstrator voor Lockheed Martins voorgestelde VentureStar, een volledig herbruikbaar, eentraps ruimtevaartuig dat bedoeld was om de lanceringskosten drastisch te verlagen door het gebruik van wegwerpraketten te elimineren. Het beschikte over geavanceerde composiet cryogene waterstofbrandstoftanks en een lifting-body-vorm (zonder vleugels).
Het was een uiterst slim concept, ontworpen om de aerodynamische efficiëntie en structurele sterkte te verbeteren en tegelijkertijd het gewicht te verminderen, en een baanbrekend concept voor de jaren negentig. De X-33 maakte gebruik van lineaire aerospike-motoren. Een lineaire aerospike-motor werkt als een normale raket, maar dan zonder een klokvormige straalpijp. In plaats daarvan stroomt de uitlaatgassen langs een wigvormige spike.
7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar
De luchtdruk buiten de raket helpt de uitlaatgassen vorm te geven en samen te persen, waardoor de stuwkracht op alle hoogtes efficiënt blijft – als een "zelfregulerende" raketmotor voor de ruimte en de atmosfeer. Het voertuig was ontworpen om verticaal te lanceren en horizontaal te landen, zoals een vliegtuig, met volledig autonome vluchtbesturing, met het oog op luchtvaartmaatschappij-achtige operaties en een snelle omlooptijd tussen missies.
Het project werd geannuleerd vanwege technische en financiële tegenslagen, voornamelijk het falen van de composiet waterstoftank, die tijdens het testen barstte. Het falen van de tank veroorzaakte aanzienlijke vertragingen en kostenoverschrijdingen, en NASA concludeerde dat Single-Stage-to-Orbit-technologie nog niet haalbaar was met de bestaande materialen en voortstuwingssystemen.
6: Hermes
De Airbus-vliegtuigen bewezen dat Europese bedrijven met succes konden doorbreken in sectoren van de lucht- en ruimtevaartindustrie die voorheen door de VS werden gedomineerd, en Hermes was een andere, nogal briljante Europese nieuwkomer. Het stelde een Europees herbruikbaar ruimtevaartuig voor dat in de jaren tachtig en begin jaren negentig onder de Europese Ruimtevaartorganisatie werd ontwikkeld.
Het was bedoeld als Europees antwoord op de Amerikaanse spaceshuttle en moest drie (sommige concepten hadden vijf) astronauten en kleine ladingen naar een lage baan om de aarde vervoeren. Het ontwerp combineerde de principes van ruimtevaartuigen en vliegtuigen, met als doel gecontroleerde, horizontale landingen op een landingsbaan na terugkeer in de atmosfeer. Hermes zou worden gelanceerd met de Ariane 5-raket, in plaats van met eigen boosters of externe tanks.
6: Hermes
Deze verticale lanceringsmethode vereenvoudigde het ontwerp en verminderde het gewicht van de shuttle, aangezien het zware tilwerk volledig door het Ariane-systeem zou worden gedaan. Eenmaal in een baan om de aarde zou Hermes zelfstandig opereren, met behulp van zijn eigen voortstuwings- en manoeuvreerstuwraketten (kleine raketmotoren voor het aanpassen van de positie).
Het Europese Hermes-ruimtevaartuig werd geannuleerd vanwege stijgende kosten, vertragingen, technische problemen en verschuivende politieke prioriteiten. Na de Koude Oorlog droeg ook de verminderde rechtvaardiging voor prestigieuze bemande missies bij aan de beëindiging van het project door de Europese Ruimtevaartorganisatie in 1993.
5: HL-20 Personnel Launch System
Het HL-20 Personnel Launch System, dat eind jaren tachtig in het Langley Research Center werd ontwikkeld, was een briljant eenvoudig concept: een voorgesteld ruimtevaartuig met een liftend lichaam dat was ontworpen voor routinematig transport van bemanningen. Het was geïnspireerd op de Sovjet BOR-4 en kon maximaal 8 passagiers (plus 2 bemanningsleden) in een baan om de aarde brengen, terwijl het een veiligere en efficiëntere terugkeer beloofde dan capsuleontwerpen.
De HL-20 zou worden gelanceerd met behulp van wegwerpraketten zoals Titan III of Atlas, en vervolgens naar de aarde glijden voor een horizontale landing. Zijn compacte, aerodynamische vorm bood verbeterde stabiliteit tijdens de terugkeer in de atmosfeer, waardoor de spanning en thermische belasting aanzienlijk werden verminderd. Ingenieurs gaven prioriteit aan eenvoud, weinig onderhoud en een korte doorlooptijd tussen missies.
5: HL-20 Personnel Launch System
De HL-20 was gebouwd van lichtgewicht materialen en vereiste minder onderhoud dan de Space Shuttle, waardoor de operationele kosten werden verlaagd. Het was de bedoeling dat hij vanaf bestaande faciliteiten zou worden gelanceerd, waardoor een flexibele planning en snelle inzet voor orbitale onderhoudswerkzaamheden of bemanningswisselingen bij toekomstige ruimtestations mogelijk was. Het was in wezen een 'ruimtetaxi'.
Hoewel de HL-20 nooit voor vluchten is gebouwd, heeft hij een grote invloed gehad op de Dream Chaser van Sierra Nevada, die vergelijkbare contouren en missieprofielen heeft. De HL-20 vertegenwoordigde een streven naar kleinere, meer praktische bemande voertuigen en overbrugde de kloof tussen vroege shuttleconcepten en de huidige commerciële ruimtevliegtuigtechnologieën.
4: Sänger II
De Sänger II, misschien wel het meest opvallende ruimtevaartuig dat ooit is ontworpen, was een West-Duits ruimtevaartuigconcept van Messerschmitt-Bölkow-Blohm uit de jaren 80. Het oorspronkelijke Sänger-ruimtevliegtuig, bedacht door Eugen Sänger in de jaren 40, was een exotisch Duits concept voor een raket aangedreven, suborbitale bommenwerper genaamd de "Silbervogel". Het was bedoeld om langs de atmosfeer van de aarde te vliegen voor langeafstandsmissies.
Tientallen jaren later inspireerden de principes ervan de Sänger II, een concept voor een tweetraps ruimtevliegtuig voor orbitale missies. De Sänger II werd ontworpen als een tweetraps systeem voor orbitale vluchten, bedoeld om ladingen of passagiers in een lage baan om de aarde te brengen. Het project bouwde voort op Eugen Sängers eerdere ideeën uit de jaren 1930 voor een suborbitale "Silbervogel" ruimtevlieger.
4: Sänger II
De lanceringsmethode omvatte een horizontale start vanaf een conventionele startbaan, waarbij straalmotoren werden gebruikt om een hoge subsonische snelheid te bereiken voordat werd overgeschakeld op raketvoortstuwing. Deze luchtademende start was een belangrijk kenmerk, waardoor het brandstofverbruik werd verminderd in vergelijking met verticale lanceringen. Het voertuig zou vervolgens versnellen en klimmen naar de rand van de ruimte, waarbij een orbitale trap werd vrijgegeven.
De eerste trap maakte gebruik van geavanceerde luchtademende motoren, terwijl de bovenste trap een waterstofaangedreven raketmotor gebruikte om de omloopsnelheid te bereiken. Deze combinatie beloofde een grotere efficiëntie en mogelijke herbruikbaarheid, wat cruciaal was voor het verlagen van de lanceringskosten en het verbeteren van de toegang tot de ruimte. De Sänger II kwam echter nooit verder dan de tekentafel.
3: Rockwell X-30
Na het succes van de Space Shuttle was Rockwell goed gepositioneerd om nog een ruimtevliegtuig te ontwikkelen. Hun X-30 was een visionair concept dat in de jaren tachtig werd ontwikkeld in het kader van het National Aero-Space Plane (NASP)-programma. Het doel was een ruimtevliegtuig te creëren dat in één fase in een baan om de aarde kon komen en horizontaal kon opstijgen en landen. De X-30 was ontworpen om als een vliegtuig in de atmosfeer en als een ruimtevaartuig daarbuiten te functioneren en betekende een revolutionaire stap in de richting van volledig herbruikbare lanceersystemen.
Scramjets comprimeren binnenkomende supersonische lucht, mengen deze met brandstof en ontsteken deze voor voortstuwing. Aangedreven door scramjetmotoren was het doel om de X-30 in staat te stellen soepel over te gaan van atmosferische vlucht naar orbitale insertie. Het voortstuwingssysteem zou tijdens de klim zuurstof uit de atmosfeer hebben gehaald, waardoor er minder zware oxidatiemiddelen aan boord nodig waren en de brandstofefficiëntie werd verbeterd.
3: Rockwell X-30
De voorgestelde X-30 was ontworpen om zowel bemanning als kleine ladingen in een lage baan om de aarde te brengen. Het zou een snel en flexibel middel hebben geboden om de ruimte te bereiken voor wetenschappelijke, militaire en commerciële doeleinden. De aerodynamische vorm en thermische beschermingssystemen van het vaartuig moesten bestand zijn tegen extreme terugkeercondities en tegelijkertijd een gecontroleerde landing op een landingsbaan mogelijk maken.
Hoewel het project uiteindelijk werd geannuleerd vanwege technische en financiële uitdagingen, heeft het X-30-programma waardevolle bijdragen geleverd aan het onderzoek naar hypersonische vluchten, voortstuwing en materiaalkunde. De ambitieuze doelstellingen ervan blijven van invloed op de moderne ontwikkeling van ruimtevliegtuigen over de hele wereld.
2: Buran
De Buran was het antwoord van de Sovjet-Unie op de spaceshuttle van NASA. Het werd ontwikkeld door NPO Molniya en gelanceerd met de Energia-raket, gebouwd door RSC Energia. Het was ontworpen als een herbruikbaar ruimtevaartuig en vertegenwoordigde het hoogtepunt van de Sovjet-lucht- en ruimtevaarttechniek, met als doel de capaciteiten van de Amerikaanse shuttle op het gebied van ruimtetransport en orbitale operaties te evenaren of te overtreffen.
In tegenstelling tot de Space Shuttle maakte het geen gebruik van een intern voortstuwingssysteem om in een baan om de aarde te komen. Het was afhankelijk van de Energia. De Energia-draagraket was een krachtige, volledig wegwerpbare zware raket die meer dan 100.000 kg in een lage baan om de aarde kon brengen. Dankzij dit systeem kon de Buran tijdens de opstijging zonder voortstuwing blijven, waardoor brandstof aan boord werd bespaard.
2: Buran
Eenmaal in een baan om de aarde vertrouwde de Buran op zijn eigen kleine orbitale manoeuvreermotoren en reactiestuwraketten. Deze werden aangedreven door hypergolische stuwstoffen en zorgden voor een nauwkeurige controle voor orbitale aanpassingen, koppelingsoperaties en uitlijning bij terugkeer in de atmosfeer. Door het ontbreken van hoofdmotoren werd de complexiteit verminderd en het laadvermogen verbeterd.
De enige orbitale vlucht van de Buran in 1988 was volledig geautomatiseerd, zonder bemanning aan boord, en voltooide twee banen om de aarde voordat hij feilloos landde. De automatische landing op de landingsbaan van Baikonur (Yubileiny-landingsbaan) was tot op enkele meters nauwkeurig. Hoewel het programma een technisch hoogstandje was, werd het na de val van de Sovjet-Unie stopgezet. De orbiter werd helaas vernietigd toen in 2002 een hangar instortte, terwijl andere testvoertuigen bewaard zijn gebleven in Moskou, Speyer en een opslagplaats in Baikonur.
1: Skylon
Skylon is voortgekomen uit het Britse HOTOL-programma uit de jaren 80. Na de annulering van HOTOL richtte hoofdontwerper Alan Bond in 1989 Reaction Engines Limited op om de ontwikkeling voort te zetten. Het vroege werk richtte zich op de revolutionaire SABRE-raketmotor met luchtinlaat, waarbij in de jaren 90 en 2000 conceptstudies en kleinschalige componenttests werden uitgevoerd.
De lanceringsmethode van het voertuig zou vergelijkbaar zijn met die van een traditioneel vliegtuig, dat over een startbaan rolt voordat het opstijgt. Het ontwerp zou het mogelijk hebben gemaakt om efficiënt door de atmosfeer te versnellen, waarbij op lagere hoogtes gebruik zou worden gemaakt van luchtademende voortstuwing. Eenmaal in de ijlere lucht zou Skylon overschakelen naar pure raketmodus, waarbij de stuwkracht behouden zou blijven zonder dat er voor de eerste klim overmatig veel oxidatiemiddel nodig was.
1: Skylon
Het hart van Skylon werd gevormd door de SABRE-motor, een hybride luchtademend raketsysteem dat tijdens de eerste klim atmosferische zuurstof zou hebben opgenomen en deze zou hebben gemengd met waterstofbrandstof aan boord. Eenmaal boven de atmosfeer zou het zijn overgeschakeld op een interne oxidator, waardoor het als een conventionele raket zou functioneren. Deze dual-mode-mogelijkheid beloofde een verbeterde efficiëntie en laadvermogen.
Thermisch beheer was cruciaal voor het ontwerp, met voorkoelers die bedoeld waren om de binnenkomende lucht te koelen en oververhitting van de motor bij hoge snelheden te voorkomen. Lichtgewicht composietmaterialen en geavanceerde hitteschilden zouden een langdurige hypersonische vlucht mogelijk moeten maken. Het concept van Skylon beloofde een snelle doorlooptijd, herbruikbaarheid en een verminderde impact op het milieu, wat commerciële en wetenschappelijke ruimtemissies voor het Verenigd Koninkrijk en daarbuiten potentieel zou kunnen transformeren.
De vooruitgang bleef echter beperkt tot demonstraties van motortechnologie. Reaction Engines testte met succes de voorkoelertechnologie van SABRE, maar bouwde nooit een volledige motor of voertuig. In oktober 2024 ging het bedrijf failliet, waarmee een einde kwam aan de actieve ontwikkeling. Nu Reaction Engines niet meer bestaat, blijft Skylon een ambitieuze maar ongerealiseerde visie op de terugkeer van Groot-Brittannië naar de ruimte.
Als u dit verhaal leuk vond, klik dan op de bovenstaande Volgen knop om meer van dit soort verhalen van Autocar te zien
Fotolicentie: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en
Add your comment