Насправді ця стаття була написана ще п’ять років тому та мала стати першою частиною великого матеріалу про космічні шатли – старі, нові та майбутні. Але так сталося, що третя та четверта частини – про Boeing X-37 та його клони й Dream Chaser та інші проєкти цивільних космічних човників вийшли раніше. Але краще пізно, ніж ніколи, тому пропонуємо вам розповідь про те, як з’явилась концепція космопланів і людей, що стояли біля її витоків. А почалася ця історія майже 100 років тому, 11 червня 1928 р., на горі Вассеркуппе в центральній Німеччині.
Отже, 11 червня 1928 року, Вассеркуппе, Німеччина. Після першого фальстарту, який засмутив учасників випробувань, тестовий пілот Фрітц Стамер нарешті підіймає в повітря планер Lippisch Ente, оснащений двома твердопаливними (чорний порох) ракетними двигунами конструкції Фрідріха Сандера тягою по 0,1962 кН кожен. Двигуни штатно відпрацьовують один за іншим протягом 30 секунд і RRG Raketen-Ente здійснює коло над посадковою смугою Вассеркуппе пролетівши близька 1500 м. Це був перший політ ракетоплана – літака з ракетним двигуном.
На жаль, другий старт склався невдало. При спробі провести одночасне запалювання обох ракет, збільшивши таким чином початковий імпульс, один із двигунів вибухнув, зробивши дірку в крилі, планер звалився на землю з висоти 20 метрів та згорів.
Цікаві люди, які брали участь у цьому випробуванні. Безхвостий планер Lippisch Ente, побудований за схемою "качка" (Ente – з нім. качка), створив конструктор Александр Ліппіш, піонер розробки літаків за схемою "літаюче крило", апаратів з трикутним крилом та екранопланів, творець унікального ракетного винищувача-перехоплювача Messerschmitt Me 163 Komet. Потрапивши після війни в США, він брав участь у розробці першого реактивного літака з дельтоподібним крилом – Convair XF-92, що ліг в основу таких бойових машин як F-102 Delta Dagger, F-106 Delta Dart та B-58 Hustler.
Випробування та купівлю планера спонсорував Фрітц фон Опель на прізвисько "Ракетний Фрітц", шибайголова та онук Адама Опеля, засновника компанії Opel. Разом з Фрітцем фон Опелем та Фрідріхом Сандером на гору Вассеркуппе влітку 1928 року приїжджав і Макс Валіє, австрійський піонер ракетної техніки, один з засновників німецького Товариства космічних подорожей та автор книги "Політ ракети: технічна можливість" / Raketenfahrt: eine technische Möglichkeit. Макс Валіє разом Опелем тестував автомобілі з реактивними двигунами Opel-RAK (рекорд швидкості – 254 км/год) і загинув 1930 р. під час стендового випробування.
Попри втрату першого ракетоплана у 1928 році, Фрітц фон Опель не здався, а найняв авіаконструктора Юліуса Гатрі для створення нового літака з ракетними двигунами. Вийшов типовий морський літак того часу, але тепер вже з 16 пороховими прискорювачами Сандера, тягою 0,4875 кН кожен (загальна тяга – 7,8 кН).
30 вересня 1929 року, Опель презентував літак публіці та власноруч керував ним. Ракетоплан, який отримав назву Opel RAK.1, пролетів 3 км досягнувши швидкості 153 км/год і це лише при 5 працюючих ракетах з 16. А далі порив вітру жбурнув літак на землю і він здійснив жорстку посадку на швидкості 129 км/год. Фрітц фон Опель вижив, але втратив хист до ракетопланів. Пізніше він втік від нацистів і попри репутацію шибайголови дожив до 71 року в США та Швейцарії.
Повернемося до наших ракетопланів, безпосередніх пращурів космопланів, а отже і Space Shuttle, і човників нового покоління. Але спочатку попросимо читачів розрізняти ракетні реактивні двигуни, тяга в яких створюється в процесі спалювання палива та окиснювача з подальшим викиданням робочого тіла через реактивне сопло, та повітряно-реактивні двигуни – турбореактивні та прямоточні повітряно-реактивні двигуни, здатні працювати лише в земній атмосфері, тому що робочим тілом в них є суміш атмосферного повітря що нагнітається турбіною, або за рахунок опору середовища та продуктів згоряння палива. Більшість літаків оснащено повітряно-реактивними двигунами, тоді як ракети та ракетоплани використовують ракетні реактивні двигуни.
Друга світова війна активізувала розробку ракетопланів. 20 червня 1939 р. Еріх Варзіц підняв у повітря Heinkel He 176 – перший літак з рідинним реактивним двигуном. Вже згаданий вище Messerschmitt Me 163 Komet конструкції Ліппіша, перший політ якого відбувся 1 вересня 1941 року на тому самому ракетному полігоні Пенемюнде, де випробовувалася балістична ракета V-2 і де люди вперше запустили штучний об'єкт у космос, став першим ракетопланом, що вироблявся серійно – до кінця війни було зібрано близько 370 літаків.
Попри значну кількість літаків, на результати бойових дій вони практично не вплинули. Було здійснено лише кілька вильотів, під час яких Me 163 збили від 9 до 18 літаків союзників, втративши при цьому 10 машин. Набагато більше Me 163 було пошкоджено під час тестів та тренувань пілотів.
Messerschmitt Me 163 Komet використовував двокомпонентний двигун HWK 109-509A-2 (окиснювач – пероксид водню, паливо – суміш метанолу та гідразин-гідрату), що розвивав максимальну тягу у 14,71 кН та здатний був пропрацювати до 450 секунд. Me 163 протягом десятиліття утримав неофіційний рекорд швидкості у повітрі – 1130 км/год, що був поставлений тестовим пілотом Хейні Діттмаром у липні 1944 р.
У тих-самих 1944-45 рр. Імператорська Японія збудувала 852 ракетних літаки для камікадзе – Yokosuka MXY-7 Ohka. По суті це були пілотовані крилаті ракети з досить невеликою дальністю польоту – близька 37 км. Носіями виступали бомбардувальники Mitsubishi G4M2e. Попри вагому бойову частину у 1 200 кг використання MXY-7 Ohka не мало особливого ефекту, жодного великого корабля США ці літаки не потопили.
Не відставали й інші учасники конфлікту, хоч тут до серійного виробництва справа не дійшла. У СРСР 15 травня 1942 р. у повітря піднявся ракетний винищувач Березняка-Ісаєва – БІ-1. 23 квітня 1945 р. у США був випробуваний винищувач North American P-51 Mustang з допоміжними ракетними двигунами, що дозволили збільшити швидкість літака на 100 км/год, розігнавши його до 828 км/год.
Найцікавішим з проєктів ранніх ракето-космопланів виглядає Silbervogel (з нім.-"срібний птах") Ойґена Зенґера та Ірен Зенґер-Бредт. Silbervogel, відомий також як Amerikabomber, Orbital-Bomber, Antipodal-Bomber, Atmosphere Skipper, Ural-Bomber та RaBo (Raketenbomber – з нім. "ракетний бомбардувальник") – це перший детально опрацьований проєкт гіперзвукового літака та авіаційно-космічної системи взагалі.
Розроблений у рамках програми Amerikabomber, проєкту створення стратегічного бомбардувальника, здатного завдавати ударів по цілях у США з території Німеччини, Silbervogel використовував аеродинамічну схему з фюзеляжем, що створює підйомну силу, яка пізніше знайшла свій розвиток у проєктах космоплана Boeing X-20 Dyna-Soar (1959) та експериментальних літаків M2-F3, HL-10 та X-24A (1966 – 1973), випробування яких заклали основу для програми Space Shuttle.
Silbervogel мав стартувати з залізничної реактивної катапульти, що розганяла б його до швидкості 1 930 км/год. Потім вмикалися реактивні двигуни, які закидали б "Срібного птаха" у космос, на висоту 145 км, де він досягав максимальної теоретичної швидкості у 21 800 км/год.
На траєкторії зниження космоплан повинен був, за рахунок аеродинамічного опору та підйомних властивостей корпусу, відскочити від щільних шарів атмосфери та в результаті кількох таких стрибків досягти території США, де й здійснити бомбометання. За розрахунками бомбове навантаження становило близько 4 000 кг, а посадку Silbervogel міг би здійснити десь у Тихому океані, на території, яку контролює Японія.
Післявоєнний аналіз проєкту Silbervogel, відкинутого в 1941 році Імперським міністерством авіації у зв'язку з його складністю (спрощений проєкт затвердили в 1944 році, але реалізувати вже не встигли), показав, що Зенґер і Бредт припустилися помилки в розрахунку нагріву космоплана під час входу до щільних шарів атмосфери. Зберегти цілісність апарату без використання сучасних теплових щитів було неможливо.
Після війни Зенґер та Бредт працювали на французький уряд і брали участь у створенні Міжнародної федерації астронавтики, неурядової некомерційної наукової організації, що займається проблемами дослідження та освоєння космосу з мирною метою, а також питаннями ракетної техніки та космосу з правового погляду. У 1951 р. Ойґен Зенґер став першим президентом МФА.
Існує версія, що зацікавившись проєктом Silbervogel Йосип Сталін санкціонував викрадення Зенґера. Втеча на Захід радянського ракетника Григорія Токаєва зірвала ці плани. Пізніше Токаєв під ім'ям Григорі Токаті брав участь в американських програмах Mercury та Apollo та став професором Лондонського університету. Начебто захоплені СРСР напрацювання Зенґера були передані Мстиславу Келдишу та стали основою проєкту аналогічного радянського орбітального розвідника/бомбардувальника – авіаційно-космічної системи "Спіраль" (1964–1974 рр.).
Цікаво, що пізніше вже "Спіраль" підштовхнула розвиток американського проєкту HL-20 Personnel Launch System та створеного на його основі комерційного човника Dream Chaser.
Ще один нащадок "Срібного птаха" – проєкт Messerschmitt-Bölkow-Blohm Sänger, двоступінчастого багаторазового космоплана, що розроблявся у Західній Німеччині. Роботи над концепцією тривали з середини 1960-х рр., а у червні 1985 року ESA (European Space Agency) офіційно презентувала проєкт Sänger, який конкурував зі схожим французьким човником Hermes та британським HOTOL, які теж розробляли в той час. У підсумку жоден з проєктів не був втілений у життя. У 1995 році фінансування Sänger було припинено на користь одноразових ракет-носіїв Ariane 5.
І ще буквально пару слів про Ойґена Зенґера. Після повернення до ФРН у 1957 році він працював над проєктом фотонного двигуна та використання потужних лазерів для розгону кораблів під час міжпланетних та міжзоряних місій. Ойґен Зенґер передбачив концепцію лазерних реактивних двигунів та сонячних вітрил, що з'явилися пізніше.
Першим ракетопланом, який досягнув космосу, став експериментальний літак North American X-15. Під час польотів №90 (19 липня 1963 року) та №91 (22 серпня 1963 року) льотчик-випробувач Джозеф Вокер підняв X-15 на висоту 105,9 та 107,8 км відповідно, тобто вище лінії Кармана (100 км), офіційної межі космосу. Цей рекорд для космопланів протримався понад 40 років і був побитий лише 4 жовтня 2004 р. Scaled Composites SpaceShipOne, що досяг висоти 112 км та виграв Ansari X Prize.
Сумарно Джозеф Вокер провів у космосі 22 хвилини, але звання астронавта він отримав лише у серпні 2005 року, через 39 років після загибелі у польоті на Lockheed F-104 Starfighter. USS Shenzhou, корабель з серіалу Star Trek: Discovery на якому служили Філіппа Джорджіу та Майкл Бернем, належати до зорельотів класу Walker, названих на честь Джозефа Вокера.
У США межа космосу визначена на висоті 50 миль, тобто 80 467 м. Під час 13 польотів 8 пілотів North American X-15 подолали цю висоту та отримали звання астронавтів. П'ять військових пілотів були визнані астронавтами ще в 1960-х рр., три цивільні пілоти – Вільям Дана, Джозеф Вокер (посмертно) та Джон Маккей (посмертно) отримали "крила" лише у 2005 році.
Крім рекордів висоти North American X-15 поставив ще й кілька рекордів швидкості. 3 жовтня 1967 року Вільям Найт розігнав свій X-15 до 7274 км/год на висоті 31 км. Втім, цей рекорд не був визнаний FAI, зараз власником рекорду швидкості для літаків залишається Lockheed SR-71 Blackbird, який досягнув 28 липня 1976 року швидкості 3 529,6 км/год.
Група пілотів, яку було відібрано для випробувань North American X-15, можна вважати першим в історії людства набором астронавтів – цей загін, зарахування до якого відбувалося без спеціальної процедури відбору, був сформований у 1957 році. Перший "справжній" загін астронавтів США було сформовано 25 червня 1958 року, загін космонавтів СРСР – 7 березня 1960 року.
Двоє з пілотів X-15 побували в космосі під час інших місій – Ніл Армстронг (7 польотів на X-15) став першою людиною на Місяці, а Джо Генрі Енгл (16 польотів на X-15), випробував Space Shuttle та був командиром місій STS-2 та STS-51-I.
Концепція X-15, як і орбітального розвідника/бомбардувальника Boeing X-20 Dyna-Soar, що розроблявся одночасно з ним, належить німецькому інженеру, генерал-майору Вальтеру Дорнбергер. Саме він створював полігон Пенемюнде і керував групою, що розробляла ракету V-2, на якій, по суті, збудовано всю американську та радянську космічні програми.
Після війни, відбувши тюремний термін у Великій Британії, Дорнбергер був у рамках Operation Paperclip вивезений до США де працював у Bell Aircraft Corporation, дослужившись до звання віцепрезидента компанії. Він розробив першу американську крилату ракету GAM-63 RASCAL, здатну нести ядерну боєголовку, і саме ідеї Дорнбергера лягли в основу програми Space Shuttle. Хоча у Німеччині Дорнбергер був начальником Вернера фон Брауна, в США між ними виникли розбіжності, і вони працювали незалежно один від іншого.
Як і згадана вище GAM-63 RASCAL, ракетоплан North American X-15 був по суті крилатою ракетою з невеликими дельтовидними крилами і хвостовим оперенням. Забавно, що за габаритами та тягою X-15 мало відрізнявся від... тієї ж самої V-2.
Розробкою планера займалася North American Aviation (нині у складі Boeing), творці того самого винищувача P-51 Mustang, версію якого з реактивними прискорювачами випробовували у 1945 році. За двигун відповідала Reaction Motors (зараз частина Northrop Grumman). Один двигун XLR99-RM-2 (використовувався на пізніх стадіях випробувань), що працював на рідкому аміаку та рідкому кисні, розвивав тягу в 313 кН та міг працювати протягом 227 секунд (порівняйте з 0,1962 кН та 30 секунд у першого ракетоплана RRG Raketen-Ente).
X-15, як і багато інших експериментальних літаків США або сучасних ракет-носіїв Orbital Sciences Corporation Pegasus або Virgin Orbit LauncherOne скидався з літака-носія. Повітряний старт відбувався на висоті приблизно 13,7 км при швидкості 805 км/год. Як платформа використовувалися модифіковані бомбардувальники Boeing B-52 Stratofortress – NB-52A The High and Mighty One та NB-52A The Challenger на прізвисько Balls 8. Balls 8 прослужив NACA/NASA понад 50 років, брав участь у багатьох тестах та пішов у відставку 17 грудня 2004 року, став пам'ятником біля в'їзду на авіабазу Едвардс у Каліфорнії.
Усього було збудовано три North American X-15, які здійснили 199 польотів у період з 10 березня 1959 року по 12 грудня 1968 року. Дивно, але при експериментальному характері програми, шалених швидкостях та недосконалості технологій X-15 потрапив лише в кілька аварій, і лише одна з них закінчилася фатально. 15 листопада 1967 року під час випробувального польоту №191, X-15-3 Майкла Адамса розвалився на шматки на висоті 70 км. Ця катастрофа стала однією з причин завершення програми.
У X-15 були навіть шанси стати першим американським космічним кораблем. Планувалося, що як перший ступінь він буде використовувати крилату ракету з вертикальним стартом SM-64 Navaho. На жаль, з 13 запусків SM-64 Navaho лише три виявилися частково вдалими, і NACA (National Advisory Committee for Aeronautics, попередниця NASA) відала перевагу проєкту Mercury, який привів до першого пілотованого космічного запуску США 5 травня 1961 року. Існувала навіть концепція двомісного X-15, але після польоту Freedom 7 потреба у ній зникла.
North American X-15, як і інші "Ікси" (експериментальні літаки США мають індекс X, але не усі), добре послужив справі вдосконалення авіаційної та космічної техніки, і частина напрацювань часів X-15 використовувалася далі у програмі Space Shuttle. Але це вже геть інша історія.
