Topp 10: Exotiska rymdfarkoster som aldrig lyfte

Med sin spännande science fiction-estetik är rymdfarkoster ett attraktivt alternativ till raketer. De är också attraktiva ur praktisk synvinkel.

Till skillnad från traditionella raketer är rymdfarkoster återanvändbara, kan flyga flera gånger och potentiellt minska uppskjutningskostnaderna. Vissa kan starta från vanliga landningsbanor, vilket ger mycket större flexibilitet, och deras effektiva motorer minskar deras miljöpåverkan. Andra skjuts upp på raketer eller ”moderskepp”, vilket minskar mängden bränsle de behöver transportera och förbruka.

De lovar att vara enklare, mer miljövänliga – och mycket coolare – så varför har de flesta rymdfarkostprojekt aldrig lyckats lyfta? I de mycket sällsynta fall då de gör det, varför lyfter inte projektet? Låt oss ta reda på det:

10: HOTOL

Ett seriöst intresse för rymdfart började i Storbritannien före kriget, ledd av British Interplanetary Society, vars medlemmar inkluderade Arthur C. Clarke. Efter kriget studerade Storbritannien erövrade tyska V-2-raketer och föreslog bemannade suborbitala flygningar, såsom Megaroc. Officiella program inleddes 1952, med tonvikt på militär och vetenskaplig forskning, medan Skylark-raketer, som sköts upp från Woomera från 1957, främjade obemannad rymdutforskning.

1971 sköts Prospero-satelliten upp framgångsrikt med Black Arrow-raketen. Men regeringen hade redan avbrutit programmet, vilket satte punkt för Storbritanniens oberoende rymdfartsprogram och avslutade landets nationella raketera i början av 1970-talet. British Aerospace, ett nytt konglomerat som grundades 1977, hade stora ambitioner och vägrade ge upp Storbritanniens återkomst till rymden.

10: HOTOL

I samarbete med Rolls-Royce föreslog British Aerospace HOTOL. Konceptstudier inleddes i början av 1980-talet och det formella HOTOL-projektet startade 1986. Målet var att skapa ett återanvändbart, enstegs rymdplan som drevs av en innovativ RB545 ”Swallow”-motor. Efter att ha nått omloppsbana skulle HOTOL glida tillbaka genom jordens atmosfär för att landa på konventionellt sätt.

Rolls-Royce RB545 ”Swallow”-motorn var en banbrytande hybridmotor som var flera decennier före sin tid. Den använde atmosfärisk luft på låg höjd och växlade till flytande syre i rymden, vilket lovade en smidig, enstegs, återanvändbar rymdflygning – ett revolutionerande språng inom framdrivningsdesign som var oöverträffat av någon annan operativ teknik på den tiden. Programmet avbröts i slutet av 1980-talet på grund av finansieringsproblem och tekniska utmaningar. Ett senare förslag innebar uppskjutning från toppen av Antonov An-225, men det realiserades heller aldrig.

9: MiG-105

Med planerade uppgifter som att förstöra NATO-satelliter var detta sovjetiska rymdfarkostprojekt spännande och upphetsande. Ännu mer spännande var att det vid ett tillfälle föreslogs att farkosten skulle skjutas upp från baksidan av ett Tupolev-transportflygplan med en hastighet på Mach 6. Efter separationen på hög höjd skulle dess egen avtagbara raketbooster tändas och skjuta den lilla rymdfarkosten direkt upp i en suborbital höjd.

MiG-105 kom från det sovjetiska Spiral-programmet, som syftade till att skapa ett litet rymdplan som kunde återvända till jorden som en glidflygare. Dess kompakta, kilformade kropp gav det smeknamnet ”Lapot” eller ”Lilla skon”.

9: MiG-105

MiG-105 användes för att testa landningstekniker och flygegenskaper vid låg hastighet. Det lyfte med egen kraft från en gammal flygplats nära Moskva 1976 för sin första subsoniska fria flygning. Det genomförde åtta subsoniska flygprov mellan 1976 och 1978, varav några sköts upp från ett Tu-95K-bombplan.

Dessa flygningar bidrog till att samla in data för det sovjetiska rymdfarkostprogrammet, även om projektet senare avbröts. Spiral-projektet övergavs slutligen till förmån för Buran, den sovjetiska motsvarigheten till den amerikanska rymdfärjan. Även om MiG-105 aldrig gjorde det, genomförde dess obemannade systerfarkost, БОР (BOR), framgångsrikt flera rymduppdrag. Ett bevarat exemplar av MiG-105 finns nu på Monino-museet i Moskva.

8: Boeing X-20 Dyna-Soar

X-20 Dyna-Soar var ett rymdfarkostprojekt inom det amerikanska flygvapnet som utvecklades under slutet av 1950-talet och början av 1960-talet. Den var avsedd för spanings-, bombnings- och rymdforskningsuppdrag och var en återanvändbar, raketdriven farkost som kombinerade ett flygplans manövrerbarhet med ett rymdfarkosts kapacitet. Dess eleganta, glidflygplansliknande form återspeglade avancerade aerodynamiska principer.

X-20 skulle skjutas upp med en modifierad Titan IIIC-raket och separeras när tillräcklig höjd och hastighet uppnåtts. Efter att ha lossnat från sin booster skulle det fortsätta in i omloppsbana med sin egen fart. Denna uppskjutningsmetod gjorde att farkosten kunde fungera både som rymdfarkost och glidflygplan vid återinträdet, vilket överbryggade luft- och rymdoperationer.

8: Boeing X-20 Dyna-Soar

X-20 Dyna-Soar avbröts 1963 när USA:s politiska prioriteringar skiftade mot NASA:s Apollo-program. President Kennedys månmål omdirigerade resurser från militära rymdfarkoster. Samtidigt fokuserade flygvapnet på satelliter och missilteknik, som ansågs vara mer strategiskt värdefulla och kostnadseffektiva under kalla kriget.

Även om X-20 aldrig fullbordades, hade det en djupgående inverkan på senare rymdprojekt. Dess forskning låg till grund för rymdfärjans värmeskydd, återanvändbara lyftkroppsdesign och pilotstyrda återinträdesystem. Delar av dess teknik återkom årtionden senare i X-37B, vilket säkerställde att Dyna-Soars banbrytande koncept fortsatte att påverka utvecklingen av återanvändbara rymdfarkoster långt efter att det avbröts.

7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar

X-33 var en teknikdemonstrator i mindre skala för Lockheed Martins föreslagna VentureStar, ett helt återanvändbart, enstegs rymdfarkost avsedd att drastiskt minska uppskjutningskostnaderna genom att eliminera engångsraketer.  Den hade avancerade kompositbränsletankar för kryogent väte och en lyftkroppsform (utan vingar).

Det var ett extremt smart koncept, utformat för att förbättra aerodynamisk effektivitet och strukturell styrka samtidigt som vikten minskades, och ett banbrytande koncept för 1990-talet. X-33 använde linjära aerospike-motorer. En linjär aerospike-motor fungerar som en vanlig raket men utan ett klockformat munstycke. Istället strömmar avgaserna längs en kilformad spik.

7: Lockheed Martin X-33 / VentureStar

Lufttrycket utanför raketen hjälper till att forma och pressa utblåset, vilket håller dragkraften effektiv på alla höjder – som en ”självjusterande” raketmotor för rymden och atmosfären. Farkosten var utformad för att starta vertikalt och landa horisontellt som ett flygplan, med helt autonom flygkontroll, med målet att fungera som ett flygplan och snabbt kunna vända mellan uppdrag.

Projektet avbröts på grund av tekniska och ekonomiska bakslag, främst på grund av att den sammansatta vätgasbehållaren sprack under testningen. Behållarens fel orsakade betydande förseningar och kostnadsöverskridanden, och NASA drog slutsatsen att Single-Stage-to-Orbit-tekniken ännu inte var genomförbar med befintliga material och framdrivningssystem.

6: Hermes

Airbus-flygplanen bevisade att europeiska företag framgångsrikt kunde bryta sig in i tidigare USA-dominerade sektorer av flygindustrin, och Hermes var en annan, ganska briljant, europeisk uppstickare. Det föreslogs ett europeiskt återanvändbart rymdfarkost som utvecklades under Europeiska rymdorganisationen under 1980-talet och början av 1990-talet.

Det var tänkt som Europas svar på den amerikanska rymdfärjan och skulle transportera tre (vissa koncept hade fem) astronauter och små nyttolaster till låg omloppsbana runt jorden. Konstruktionen kombinerade principer från både rymdfarkoster och flygplan, med målet att kunna landa kontrollerat på en horisontell landningsbana efter återinträdet i atmosfären. Hermes skulle skjutas upp med Ariane 5-raketen, istället för att använda egna boosters eller externa tankar.

6: Hermes

Denna vertikala uppskjutningsmetod förenklade konstruktionen och minskade rymdfärjans vikt, eftersom det tunga lyftet helt skulle skötas av Ariane-systemet. Väl i omloppsbana skulle Hermes fungera självständigt med hjälp av sina inbyggda framdrivnings- och manöverraketer (små raketmotorer för att justera positionen).

Det europeiska rymdfarkosten Hermes avbröts på grund av eskalerande kostnader, förseningar, tekniska svårigheter och skiftande politiska prioriteringar. Efter kalla kriget bidrog även minskad motivering för prestigefyllda bemannade uppdrag till att Europeiska rymdorganisationen avslutade projektet 1993.

5: HL-20 Personnel Launch System

HL-20 Personnel Launch System, som utvecklades vid Langley Research Center i slutet av 1980-talet, var ett briljant enkelt koncept för ett lyftande rymdplan avsett för rutinmässig transport av besättning. Inspirerat av det sovjetiska BOR-4 kunde det transportera upp till 8 passagerare (plus 2 besättningsmedlemmar) i omloppsbana och lovade samtidigt en säkrare och effektivare återkomst än kapselkonstruktioner.

HL-20 skulle skjutas upp med hjälp av engångsraketer som Titan III eller Atlas och sedan glida ner till jorden för en horisontell landning. Dess kompakta, aerodynamiska form gav ökad stabilitet under återinträdet, vilket avsevärt minskade påfrestningar och termisk belastning. Ingenjörerna prioriterade enkelhet, lågt underhållsbehov och korta omställningstider mellan uppdrag.

5: HL-20 Personal Launch System

HL-20 var byggd av lätta material och krävde mindre renovering än rymdfärjan, vilket minskade driftskostnaderna. Den var avsedd att skjutas upp från befintliga anläggningar, vilket möjliggjorde flexibel planering och snabb insats för banunderhåll eller besättningsrotation vid framtida rymdstationer. Den var i huvudsak en ”rymdttaxi”.

Även om HL-20 aldrig byggdes för flygning, hade den stort inflytande på Sierra Nevadas Dream Chaser, som hade liknande konturer och uppdragprofiler. HL-20 representerade en strävan mot mindre, mer praktiska besättningsfordon, som överbryggade klyftan mellan tidiga shuttlekoncept och dagens kommersiella rymdfarkostteknik.

4: Sänger II

Sänger II, som utan tvekan är det snyggaste rymdfarkosten som någonsin har övervägts, var ett västtyskt rymdfarkostkoncept som föreslogs av Messerschmitt-Bölkow-Blohm på 1980-talet. Det ursprungliga Sänger-rymdfarkosten, som skapades av Eugen Sänger på 1940-talet, var ett exotiskt tyskt koncept för en raketdriven, suborbital bombplan som kallades ”Silbervogel”. Den var avsedd att hoppa längs jordens atmosfär för långdistansuppdrag.

Årtionden senare inspirerade dess principer Sänger II, ett tvåstegs rymdfarkostkoncept för orbitala uppdrag. Sänger II var utformat som ett tvåstegssystem för att transportera nyttolaster eller passagerare till låg omloppsbana runt jorden. Projektet byggde på Eugen Sängers tidigare idéer från 1930-talet om ett suborbitala rymdbombplan kallat ”Silbervogel”.

4: Sänger II

Uppskjutningsmetoden innebar en horisontell start från en konventionell startbana, där jetmotorer användes för att nå hög subsonisk hastighet innan man övergick till raketdrift. Denna luftandningsstart var en viktig funktion som minskade bränsleförbrukningen jämfört med vertikala uppskjutningar. Farkosten accelererade sedan och klättrade mot rymdens gräns, där den släppte ut en omloppsbana.

Den första steget använde avancerade luftandningsmotorer, medan det övre steget använde en vätgasdriven raketmotor för att uppnå omloppshastighet. Kombinationen lovade större effektivitet och potentiell återanvändbarhet, vilket var avgörande för att minska uppskjutningskostnaderna och förbättra tillgången till rymden. Sänger II lämnade aldrig ritbordet.

3: Rockwell X-30

Efter att ha skapat rymdfärjan Space Shuttle var Rockwell väl positionerat för att utveckla ytterligare ett rymdplan. Deras X-30 var ett visionärt koncept som utvecklades inom ramen för programmet National Aero-Space Plane (NASP) under 1980-talet. Målet var att skapa ett rymdplan med en enda steg till omloppsbana som kunde starta och landa horisontellt. X-30 var utformat för att fungera som ett flygplan i atmosfären och som ett rymdfarkost utanför atmosfären, och representerade ett revolutionerande steg mot helt återanvändbara uppskjutningssystem.

Scramjetmotorer komprimerar inkommande supersonisk luft, blandar den med bränsle och antänder den för framdrivning. Målet var att X-30, som drevs av scramjetmotorer, skulle kunna övergå smidigt från atmosfärisk flygning till omloppsbana. Dess framdrivningssystem skulle ha hämtat syre från atmosfären under uppstigningen, vilket minskat behovet av tunga oxidationsmedel ombord och förbättrat bränsleeffektiviteten.

3: Rockwell X-30

Den föreslagna X-30 var konstruerad för att transportera både besättning och små nyttolaster till låg omloppsbana runt jorden. Den skulle ha gett ett snabbt och flexibelt sätt att nå rymden för vetenskapliga, militära och kommersiella ändamål. Farkostens aerodynamiska form och värmeskyddssystem skulle tåla extrema återinträdesförhållanden och samtidigt möjliggöra en kontrollerad landning på landningsbana.

Även om projektet så småningom avbröts på grund av tekniska och ekonomiska utmaningar, bidrog X-30-programmet med värdefull forskning inom hypersonisk flygning, framdrivning och materialvetenskap. Dess ambitiösa mål fortsätter att påverka den moderna utvecklingen av rymdfarkoster över hela världen.

2: Buran

Buran var Sovjetunionens svar på NASA:s rymdfärja, utvecklad av NPO Molniya och uppskjuten med Energia-raketen byggd av RSC Energia. Den var konstruerad som ett återanvändbart rymdfarkost och representerade höjdpunkten inom sovjetisk rymdteknik, med målet att matcha eller överträffa den amerikanska rymdfärjans kapacitet inom rymdtransport och orbitala operationer.

Till skillnad från rymdfärjan använde den inte ett internt framdrivningssystem för att ta sig i omloppsbana. Den var beroende av Energia. Energia-bärraketen var en kraftfull, helt engångsraket för tunga laster som kunde placera över 100 000 kg i låg omloppsbana runt jorden. Detta system gjorde det möjligt för Buran att förbli utan drivkraft under uppstigningen, vilket sparade bränsle ombord.

2: Buran

Väl i omloppsbana förlitade sig Buran på sina egna små omloppsmanövermotorer och reaktionskontrollraketer. Dessa drevs av hypergola drivmedel och gav precis kontroll för omloppsjusteringar, dockningsoperationer och justering av återinträde i atmosfären. Avsaknaden av huvudmotorer minskade komplexiteten och förbättrade nyttolastkapaciteten.

Buran enda omloppsflygning 1988 var helt automatiserad utan besättning ombord och fullbordade två omloppsbanor innan den landade felfritt. Den automatiska landningen på landningsbanan i Baikonur (Yubileiny-landningsbanan) var precis inom några meter. Trots att programmet var en teknisk triumf avbröts det efter Sovjetunionens kollaps. Den flygande rymdfarkosten förstördes tyvärr i en hangarkollaps 2002, medan andra testfarkoster finns kvar i Moskva, Speyer och i ett förråd i Baikonur.

1: Skylon

Skylon har sitt ursprung i Storbritanniens HOTOL-program från 1980-talet. Efter att HOTOL avbröts grundade dess chefsdesigner, Alan Bond, Reaction Engines Limited 1989 för att fortsätta utvecklingen. Det tidiga arbetet fokuserade på den revolutionerande SABRE-raketmotorn med luftintag, med konceptstudier och småskaliga komponenttester som genomfördes under 1990- och 2000-talen.

Farkostens startmetod var tänkt att likna den hos ett traditionellt flygplan, som rullar nerför en startbana innan den stiger. Dess konstruktion skulle ha gjort det möjligt att accelerera effektivt genom atmosfären med hjälp av luftandningsdrift på lägre höjder. När Skylon väl nått tunnare luft skulle den övergå till ren raketdrift och bibehålla dragkraften utan att behöva transportera överdrivna mängder oxidationsmedel för den initiala stigningen.

1: Skylon

Kärnan i Skylon var SABRE-motorn, ett hybridsystem med luftandning som skulle ha tagit in atmosfäriskt syre under den tidiga stigningen och blandat det med bränsle i form av väte ombord. Väl ovanför atmosfären skulle det ha övergått till en intern oxidationsmedel och fungerat som en konventionell raket. Denna dubbla funktion lovade förbättrad effektivitet och lastkapacitet.

Värmehantering var avgörande för konstruktionen, med förkylare avsedda att kyla inkommande luft och förhindra överhettning av motorn vid höga hastigheter. Lätta kompositmaterial och avancerad värmeskyddning förväntades möjliggöra långvarig hypersonisk flygning. Skylons koncept lovade snabb omställning, återanvändbarhet och minskad miljöpåverkan – vilket potentiellt skulle kunna förändra kommersiella och vetenskapliga rymduppdrag för Storbritannien och andra länder. Framstegen begränsades dock till demonstrationer av motorteknik.

Reaction Engines testade framgångsrikt SABRE:s förkylningsteknik, men byggde aldrig en fullständig motor eller farkost. I oktober 2024 gick företaget i konkurs, vilket innebar slutet för den aktiva utvecklingen. Nu när Reaction Engines är nedlagt förblir Skylon en ambitiös men orealiserad vision om Storbritanniens återkomst till rymden.

Om du gillade den här artikeln, klicka på knappen Följ ovan för att se fler liknande artiklar från Autocar

Fotolicens: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en