Арбітальны самалёт

Арбітальны самалёт (касмаплан, паветрана-касмічны самалёт ці паветрана-касмічны лятальны апарат) — лятальны транспартны сродак, які можа лятаць і планаваць як самалёт у атмасферы Зямлі і функцыянаваць як касмічны карабель у касмічнай прасторы. Для гэтага касмапланы павінны спалучаць у сабе рысы як самалёта, так і касмічнага карабля.

Атлантыс (тып Спейс шатл)

Станам на 2024 год вядомыя 4 тыпы арбітальных самалётаў, якія здзейснілі выхад на каляземную арбіту: Спейс шатл (ЗША), Буран (СССР), X-37 (ЗША) і Shenlong (Кітай). Астатнія арбітальныя самалёты здзяйснялі субарбітальныя палёты.

Арбітальныя самалёты X-15 і SpaceShipOne сталі першымі лятальнымі апаратамі гарызантальнага ўзлёту, якія пераадолелі мяжу ў 100 км (лінія Кармана, або прынятая мяжа паміж атмасферай і космасам).

Прынцып працы

X-15 — першы ў свеце пілатуемы арбітальны самалёт, які пераадолеў мяжу ў 100 км (жнівень 1963 года)

Арбітальны самалёт павінен працаваць у космасе, як традыцыйны касмічны карабель, але таксама павінен мець магчымасць здзяйсняць палёты ў атмасферы, як самалёт.

На этапе пасадкі, пры палёце ў атмасферы, арбітальныя самалёты не абавязкова лётаюць за кошт уласнай цягі, замест гэтага яны часта плануюць па інерцыі, выкарыстоўваючы аэрадынамічныя паверхні для манеўравання ў атмасферы. Тыповым прыкладам з’яўляецца Спейс шатл, які не мог лятаць за кошт уласнай цягі, а выкарыстоўваў інерцыю пасля сходу з арбіты для планавання да ўзлётна-пасадачнай паласы.

Узлёт

Узлёт арбітальнага самалёта адбываецца альбо з дапамогай ракеты-носьбіта (другой ступенню якой з’яўляецца арбітальны самалёт), альбо з дапамогай спецыяльнага самалёта (які падымаецца на максімальную вышыню, на якой прычэплены да борта арбітальны самалёт аддзяляецца і стартуе).

У космасе

Пасля выхаду на арбіту арбітальны самалёт сутыкаецца з тыповымі задачамі касмічнага карабля: унутраным сістэмам патрэбна электраэнергія (крыніцамі якой служаць акумулятары або паліўныя элементы, зрэдку — сонечныя панэлі), патрэбна манеўраваць у космасе (пры палётах у блізкім космасе ў дадатак да асноўных рухавікоў прымяняюць сістэмы рэактыўнага кіравання і малыя рухавікі арыентацыі), падтрымліваць цеплавую раўнавагу (залішняе цяпло ў касмічным вакууме не рассейваецца гэтак жа, як у атмасферы), падтрымліваць сувязь з зямлёй, арыентавацца ў прасторы. Цеплавая і радыяцыйная абстаноўка на каляземнай арбіце ствараюць дадатковую нагрузку на экіпаж і абсталяванне. Усё гэта адбываецца разам з выкананнем задач, для якіх і быў запушчаны арбітальны самалёт (напрыклад, запуск спадарожнікаў або навуковыя эксперыменты).

«Пліткі» цеплавой ізаляцыі на ніжняй палове крыла шатла «Атлантыс»

Вяртанне ў атмасферу

Кожны арбітальны касмічны апарат (у тым ліку і арбітальныя самалёты), вяртаючыся ў атмасферу Зямлі, павінен значна знізіць хуткасць, што прыводзіць да моцнага нагрэву. Напрыклад, сістэма цеплавой абароны Спейс шатлаў абараняе ўнутраную структуру апарата ад тэмператур паверхні, якія дасягаюць 1650 °C, што вышэй за тэмпературу плаўлення сталі. Для вырашэння гэтай праблемы трэба прымяненне адмысловых матэрыялаў (асабліва ў месцах, якія найбольш верагодна будуць моцна награвацца). Субарбітальныя апараты лётаюць па траекторыях з меншай энергіяй, што не так моцна нагружае сістэму цеплавой абароны такога апарата.

Пасадка

Пасля гашэння асноўнай часткі арбітальнай хуткасці арбітальны самалёт зніжаецца як цяжкі планёр з невысокай аэрадынамічнай якасцю (існавалі праекты субарбітальных апаратаў з рэактыўнымі рухавікамі для выкарыстання пры пасадцы), паступова памяншаючы тангаж. Сама пасадка, як і ў звычайнага самалёта, ажыццяўляецца на пасадачную паласу (часцяком з выкарыстаннем тармазнога парашута).