Das Künstlerkonzept des Space Plane wurde von Northrop Grumman mit Unterstützung von Scaled Composites und Virgin Galactic für das XS-1-Programm von DARPA entworfen.
Die XS-1 ist eine Raumebene, die von den USA entwickelt wird. High-Tech-Agentur des Militärs, der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Das Hauptziel des Projekts ist die häufige Wiederverwendung des Raumfahrzeugs mit einer geplanten Startrate von 10 Ein-Tages-Missionen in nur 10 Tagen. Im Mai 2017 hat DARPA Boeing als Anbieter für die Phasen 2 und 3 ausgewählt. Testkämpfe sind für 2020 geplant. Die XS-1 (Experimental Space Plane 1) soll Nutzlasten für weniger als 5 Millionen US-Dollar pro Flug mit einem Gewicht zwischen 3.000 und 5.000 Pfund pro Kilogramm schaffen. (1.360 bis 2.267 Kilogramm). Das flugzeugähnliche Fahrzeug soll auch schneller als Mach 10 oder 10-mal so schnell fliegen. „Die aus dem XS-1-Programm abgeleiteten Technologien werden routinemäßige Weltraumstartfähigkeiten mit flugzeugähnlichen Kosten, Bedienbarkeit und Zuverlässigkeit ermöglichen“, heißt es in einer DARPA-Meldung vom November 2013, die in einem Space.com-Artikel von 2014 zitiert wurde. „Die langfristige Absicht ist, dass die XS-1-Technologien so umgestellt werden, dass sie nicht nur den Start der nächsten Generation für Regierungs- und Geschäftskunden unterstützen, sondern auch Hyperschall- und Weltraumflugzeuge mit globaler Reichweite.“
Jahrzehnte von Konzepten
Bisher gab es aufgrund technischer Komplikationen kein vollständig wiederverwendbares Raumfahrzeug. Das NASA Space Shuttle, ein teilweise wiederverwendbares System, flog zwischen 1981 und 2011 135 Mal. Teile des Space Shuttles mussten für jeden Flug neu hergestellt werden, wie zum Beispiel die externen Tanks und eine bestimmte Anzahl von Kacheln für das Wiedereintrittsschutzsystem (die während der Landung beschädigt werden oder abfallen würden.) Andere frühe Versuche für wiederverwendbare Raumfahrt-Trägerraketen sind der X-30 (1980er Jahre) und der X-33 VentureStar (1990er Jahre), die nie geflogen sind. DARPA hat in den frühen 2000er Jahren auch ein Programm namens Responsive Access, Small Cargo, Erschwinglicher Start (RASCAL) versucht. Für die XS-1 hat DARPA das Programm ursprünglich im Jahr 2013 angekündigt und befindet sich jetzt in Phase 2/3. Im Jahr 2014 sagte DARPA, dass die Wiederverwendbarkeit für schnelle Starts zu niedrigen Kosten hilfreich wäre. „In Zeiten sinkender Budgets und der sich entwickelnden Fähigkeiten von Gegnern ist ein schneller, kostengünstiger und routinemäßiger Zugang zum Weltraum für die nationale und wirtschaftliche Sicherheit immer wichtiger“, sagte DARPA in einer Pressemitteilung von 2014. DARPA wies darauf hin, dass Satellitenstarts auf Raketen Jahre im Voraus geplant werden müssen und viel Geld kosten. „DARPA hat sein Programm“ Experimental Space Plane (XS-1) „entwickelt, um diese Herausforderungen zu bewältigen und ein neues Paradigma für routiniertere, reaktionsfreudigere und erschwinglichere Weltraumoperationen zu schaffen“, fügte die Agentur hinzu. Im Jahr 2014 wurden drei Teams ausgewählt, um für den Flugvertrag zu konkurrieren:
- Northrop Grumman führt das Team mit Scaled Composites bei der Herstellung von Montage- und Virgin Galactic-Operationen
- Masten Space Systems (Leitung) und XCOM Aerospace
- Boeing (Blei) und Blue Origin
Zu den Aufgaben der ersten Phase gehörten die Entwicklung des Fahrzeugs, die Ermittlung und Verringerung des Risikos der Schaffung der „Kern“ -Technologien und -Prozesse sowie die Frage, wie man in die Flugphase vorstoßen könne, so DARPA. „Die DARPA erwartet von den Performern, dass sie alternative technische Ansätze unter den Gesichtspunkten Machbarkeit, Leistung, Systemdesign und Entwicklungskosten sowie Betriebskosten untersuchen. Sie müssen auch die potenzielle Eignung für kurzfristige Übergangsmöglichkeiten für militärische, zivile und kommerzielle Nutzer bewerten „, schrieb die Agentur. Das Programm ist 2016 in die Phase 2 eingetreten. Im Jahr 2017 entschied sich DARPA für Boeing, um den XS-1 zu bauen und zu testen. „Die XS-1 wäre weder ein traditionelles Flugzeug noch eine konventionelle Trägerrakete, sondern eine Kombination aus beidem, mit dem Ziel, die Startkosten um den Faktor zehn zu senken und die frustrierend lange Wartezeit durch den Start auf Abruf zu ersetzen“, sagte Jess Sponable, DARPA-Programmmanager, in einer Pressemitteilung vom Mai 2017. „Wir sind sehr zufrieden mit dem Fortschritt von Boeing bei der XS-1 bis Phase 1 des Programms und freuen uns auf die Fortsetzung unserer engen Zusammenarbeit in dieser neu finanzierten Phase 2 und 3 – Fertigung und Flug.“
Weitere Entwicklung
Das ultimative Ziel des Entwicklungsprogramms ist ein Flugtest, bei dem Boeing und DARPA versuchen werden, 10 Starts in 10 Tagen durchzuführen. Dies wird in Phase 3 geschehen. Zuerst wird es mehrere Shakedown-Flüge geben und dann wird die XS-1 mehrere Weltraumstarts mit Geschwindigkeiten von Mach 5 bis Mach 10 durchführen. Das XS-1 sendet auch eine Demonstrationsnutzlast, die eine Masse zwischen 900 und 3.000 Pfund hat. (ungefähr zwischen 410 und 1360 kg). „Wenn das Programm erfolgreich ist, könnte es einen kommerziellen Dienst in der Zukunft ermöglichen, der mit wiederkehrenden Kosten von bis zu 5 Millionen USD oder weniger pro Start arbeiten könnte, einschließlich der Kosten einer verbrauchbaren oberen Stufe, unter der Annahme einer wiederkehrenden Flugrate von mindestens zehn Flüge pro Jahr – ein kleiner Bruchteil der Kosten von Startsystemen den USA Militär verwendet derzeit für ähnlich große Nutzlasten „, sagte DARPA in seiner Pressemitteilung vom Mai 2017. (Die Kosten in Höhe von 5 Millionen Dollar sind die tatsächlichen Kosten und nicht der kommerzielle Preis.) Ein weiteres Ziel des Programms ist es, den breiteren kommerziellen Markteinführungssektor zu ermutigen, nützliche XS-1-Ansätze, -Prozesse und -Technologien einzuführen, die den Launch on Demand ermöglichen und schnelle Wende – wichtige militärische und kommerzielle Bedürfnisse für das 21. Jahrhundert. Um dieses Ziel zu erreichen, beabsichtigt DARPA, ausgewählte Daten aus den Phase-2/3-Tests zu veröffentlichen und allen interessierten kommerziellen Unternehmen die relevanten Spezifikationen für potenzielle Nutzlasten zur Verfügung zu stellen „, fügte DARPA hinzu. Schnelle Turnarounds erfordern den Einsatz einer Technologie, die bereits in Militärflugzeugen vorhanden ist, so DARPA, wie „leicht zugängliche Subsystemkomponenten“, die Ingenieure für Wartungs- und Reparaturarbeiten schnell ausschalten können. Der XS-1 wird auch einige bekannte Systeme verwenden, wie zum Beispiel den Aerojet Rocketdyne AR-22-Motor, der eine Version des Haupttriebwerks des Space Shuttles ist. XS-1 wird auch einen Anteil an innovativen Technologien haben. Dazu gehören extrem leichte Treibstofftanks zur Aufnahme von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Sauerstoff, hybride Verbundmetallflügel und Oberflächen, die mehrfache Wiedereintritte überstehen können, und einige autonome Flugeigenschaften. Zusätzliche Ressourcen
