XS-1: Spaceplane sperimentale di DARPA

L’XS-1 è un piano spaziale in fase di sviluppo da parte degli Stati Uniti. l’agenzia di alta tecnologia militare, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). L’obiettivo principale del progetto è riutilizzare frequentemente il veicolo spaziale, con un tasso di lancio proposto di 10 missioni di un giorno in soli 10 giorni. Nel maggio 2017, DARPA ha selezionato Boeing come fornitore per le fasi 2 e 3. I combattimenti di prova sono previsti per il 2020. L’XS-1 (Experimental Spaceplane 1) è previsto per carichi utili di carico inferiore a $ 5 milioni di volo, ciascuno di peso compreso tra 3.000 e 5.000 libbre. (Da 1.360 a 2.267 chilogrammi). Si suppone che anche il velivolo simile a un aereo voli più veloce di Mach 10 o 10 volte la velocità del suono. “Le tecnologie derivate dal programma XS-1 permetteranno capacità di lancio nello spazio di routine con costi, operabilità e affidabilità simili a aerei”, si legge in un annuncio DARPA del novembre 2013 citato in un articolo di Space.com del 2014. “L’intento a lungo termine è quello di passare alle tecnologie XS-1 per supportare non solo il lancio di prossima generazione per i clienti governativi e commerciali, ma anche gli aeromobili ad accesso ipersonico e spaziale a portata globale”.

Decenni di concetti

Finora, non c’è stato alcun veicolo spaziale completamente riutilizzabile a causa di complicazioni tecniche. Lo space shuttle della NASA, un sistema parzialmente riutilizzabile, ha volato 135 volte tra il 1981 e il 2011. Parti dello space shuttle dovevano essere rielaborate per ogni volo, come i serbatoi esterni e un certo numero di tessere per il sistema di protezione dal rientro (che si danneggiano o cadono durante l’atterraggio). Altri tentativi iniziali di riutilizzo i veicoli di lancio spaziale includono X-30 (anni ’80) e X-33 VentureStar (anni ’90), che non hanno mai volato. DARPA ha anche tentato un programma chiamato Accesso Responsive, Small Cargo, Lancio Conveniente (RASCAL) nei primi anni 2000. Per XS-1, DARPA ha annunciato originariamente il programma nel 2013 ed è ora in fase 2/3. Nel 2014, DARPA ha affermato che la riutilizzabilità sarebbe di aiuto per lanci rapidi a basso costo. “In un’epoca di decrescenti budget e avversari” le capacità in evoluzione, l’accesso rapido, conveniente e di routine allo spazio è sempre più critico per la sicurezza nazionale ed economica “, ha affermato DARPA in un comunicato stampa del 2014. DARPA ha sottolineato che i lanci di satelliti sui razzi devono essere programmati con anni di anticipo e costano un sacco di soldi. “DARPA ha creato il suo programma Spaceiment Sperimentale (XS-1) per aiutare a superare queste sfide e creare un nuovo paradigma per operazioni di routine, reattive ed economiche,” ha aggiunto l’agenzia. Nel 2014, tre squadre sono state selezionate per competere per il contratto di volo:

• Northrop Grumman è a capo della squadra, con Scaled Composites che fa operazioni di assemblaggio di produzione e Virgin Galactic
• Masten Space Systems (lead) e XCOM Aerospace
• Boeing (piombo) e origine blu

I compiti per la Fase 1 comprendevano lo sviluppo del veicolo, la scoperta e la riduzione del rischio di creare tecnologie e processi “core”, e di capire come andare avanti nella fase di volo, ha affermato DARPA. “DARPA si aspetta che i performer esplorino approcci tecnici alternativi dal punto di vista della fattibilità, delle prestazioni, della progettazione del sistema e dei costi di sviluppo e operativi. Devono anche valutare la potenziale idoneità per opportunità di transizione a breve termine per gli utenti militari, civili e commerciali “, ha scritto l’agenzia. Il programma è entrato in Fase 2 nel 2016. Nel 2017, DARPA ha selezionato Boeing per costruire e testare l’XS-1. “L’XS-1 non sarebbe né un aeroplano tradizionale né un veicolo di lancio convenzionale, ma piuttosto una combinazione dei due, con l’obiettivo di ridurre i costi di lancio di un fattore dieci e sostituire il tempo di attesa frustrante lungo con il lancio su richiesta”, ha detto Jess Sponable, responsabile del programma DARPA, in un comunicato stampa di maggio 2017. “Siamo molto soddisfatti dei progressi di Boeing sull’XS-1 attraverso la Fase 1 del programma e siamo ansiosi di continuare la nostra stretta collaborazione in questa recente crescita finanziata per Fasi 2 e 3: fabbricazione e fuga”.

Ulteriori sviluppi

L’obiettivo finale del programma di sviluppo è un test di volo, quando Boeing e DARPA tenteranno di eseguire 10 lanci in 10 giorni. Questo accadrà nella fase 3. Innanzitutto, ci saranno diversi voli di shakedown, e quindi l’XS-1 farà lanci multipli di spazio con velocità che vanno da Mach 5 a Mach 10. L’XS-1 invierà anche un carico utile dimostrativo con una massa compresa tra 900 e 3.000 libbre. (all’incirca tra 410 e 1.360 kg). “In caso di successo, il programma potrebbe contribuire ad abilitare un servizio commerciale in futuro che potrebbe operare con costi ricorrenti fino a $ 5 milioni o meno per lancio, compreso il costo di uno stadio superiore spendibile, assumendo un tasso di volo ricorrente di almeno dieci voli all’anno – una piccola frazione del costo dei sistemi di lancio negli Stati Uniti attualmente l’esercito usa per carichi utili di dimensioni simili “, ha detto DARPA nel comunicato stampa di maggio 2017. (Il costo di $ 5 milioni è il costo effettivo e non il prezzo commerciale, DARPA ha detto.) “Un altro obiettivo del programma è quello di incoraggiare il più ampio settore del lancio commerciale ad adottare approcci, processi e tecnologie XS-1 utili per facilitare il lancio su richiesta e rapida inversione di tendenza – importanti esigenze militari e commerciali per il 21 ° secolo. Per raggiungere questo obiettivo, DARPA intende rilasciare i dati selezionati dai suoi test di fase 2/3 e fornirà a tutte le entità commerciali interessate le specifiche pertinenti per potenziali carichi utili “, ha aggiunto DARPA. Rapidi inversioni di rotta richiederanno l’utilizzo di una tecnologia già in uso su aeromobili militari, afferma DARPA, come “componenti di sottosistema facilmente accessibili” che gli ingegneri possono eseguire rapidamente per la manutenzione e le riparazioni. L’XS-1 utilizzerà anche alcuni sistemi noti, come il motore Aerojet Rocketdyne AR-22 che è una versione del motore principale della navetta spaziale. XS-1 avrà anche una quota di tecnologie innovative. Questi includono serbatoi di propellente estremamente leggeri per contenere ossigeno liquido e ossigeno liquido, ali e superfici ibride composito-metalliche che sono in grado di sopravvivere a reimmissioni multiple e alcune funzionalità di volo autonomo. Risorse addizionali