เอ็กซ์-33

ภาพจำลองของยานอวกาศ X-33 ในวงโคจร ซึ่งสร้างสรรค์โดยศิลปิน
การทำงาน	เครื่องสาธิตเทคโนโลยีเครื่องบินอวกาศ ไร้คนขับที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
ผู้ผลิต	ล็อกฮีด มาร์ติน
ประเทศต้นกำเนิด	สหรัฐอเมริกา
ต้นทุนโครงการ	NASA 922 ล้านดอลลาร์สหรัฐ + Lockheed Martin 357 ล้านดอลลาร์สหรัฐ[ 1 ]
ขนาด
ความสูง	20 ม. (66 ฟุต) [ 2 ]
มวล	129,000 กก. (285,000 ปอนด์) [ 2 ]
เวที	1
ประวัติการเปิดตัว
สถานะ	ยกเลิก
รายละเอียดเครื่องยนต์
ขับเคลื่อนโดย	2 XRS-2200 แอโรสไปค์เชิงเส้น[ 1 ]
แรงขับสูงสุด	1,800 kN (410,000 lbf) [ 1 ]
เชื้อเพลิงขับดัน	ออกซิเจนเหลว / แอล เอช2
[ แก้ไขในวิกิดาต้า ]

ล็อกฮีด มาร์ติน X-33 เป็น เครื่องบินอวกาศแบบไร้คนขับขนาดเล็กที่ได้รับการเสนอให้เป็นต้นแบบเทคโนโลยี สำหรับการบินในวงโคจรย่อย ซึ่งได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษ 1990 X-33 เป็นต้นแบบเทคโนโลยีสำหรับ เครื่องบินอวกาศวงโคจร VentureStarซึ่งวางแผนไว้ให้เป็นยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ รุ่นต่อไปที่ดำเนินการเชิงพาณิชย์ X-33 จะทำการทดสอบการบินของเทคโนโลยีต่างๆ ที่ NASA เชื่อว่าจำเป็นสำหรับยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้แบบขั้นตอนเดียวสู่วงโคจร (SSTO RLVs) เช่นระบบป้องกันความร้อน ที่เป็นโลหะ ถัง เชื้อเพลิงไครโอเจ นิ กคอมโพสิต สำหรับ ไฮโดรเจนเหลวเครื่องยนต์แอโรสไปค์การควบคุมการบินอัตโนมัติ (ไร้คนขับ) เวลาการหมุนเวียนการบินที่รวดเร็วผ่านการดำเนินงานที่คล่องตัว และอากาศพลศาสตร์ของตัวถังยก^{[ 3 ]}

ความล้มเหลวของปีกที่มีความยาว 21 เมตรและถังเชื้อเพลิงแบบหลายแฉกที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตระหว่างการทดสอบแรงดัน ส่งผลให้รัฐบาลกลางถอนการสนับสนุนโครงการนี้ในช่วงต้นปี 2544 ล็อกฮีดมาร์ตินได้ทำการทดสอบที่ไม่เกี่ยวข้อง และประสบความสำเร็จเพียงครั้งเดียวหลังจากความล้มเหลวหลายครั้งโดยใช้แบบจำลองขนาด 2 เมตร^{[ 4 ]}

ในปี พ.ศ. 2537 NASA ได้ริเริ่มโครงการยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ (RLV) หลังจากโครงการระยะที่ 1 ที่พัฒนาข้อเสนอจากRockwell International , McDonnell Douglasและ Lockheed Martin สัญญาระยะที่ 2 ในการพัฒนายาน X-33 เป็นยานสาธิตได้ถูกมอบให้แก่ Lockheed Martin ในปี พ.ศ. 2539 ^{[ 5 ]}ในเวลาเดียวกันOrbital Sciencesได้รับสัญญาในการพัฒนา ยานวิจัยความเร็วเหนือเสียง X-34ที่ปล่อยจากอากาศ^{[ 5 ]}

เป้าหมายของโครงการ RLV คือ: ^{[ 5 ]}

• เพื่อ "สาธิตเทคโนโลยีที่นำไปสู่จรวดส่งดาวเทียมรุ่นใหม่ ซึ่งสามารถส่งสัมภาระได้ในต้นทุนที่ต่ำลงอย่างมาก"
• เพื่อ "สร้างฐานเทคโนโลยีสำหรับการพัฒนาระบบปล่อยจรวดเชิงพาณิชย์ขั้นสูง ซึ่งจะทำให้ผู้ผลิตด้านอวกาศของสหรัฐฯ มีความสามารถในการแข่งขันในตลาดโลกมากขึ้น"

มีการใช้เงิน 1 พันล้านดอลลาร์ตลอดปี 1999 โดยประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์มาจาก NASA และเงินเพิ่มเติมมาจากพันธมิตรในอุตสาหกรรม^{[ 5 ]}เป้าหมายคือการมีเที่ยวบินแรกภายในเดือนมีนาคม 1999 และให้ยาน อวกาศ VentureStarซึ่งเป็นยานอวกาศที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ บินในปี 2006 ^{[ 5 ]}

...เพื่อสร้างยานอวกาศที่ใช้เวลาเพียงไม่กี่วัน ไม่ใช่หลายเดือน ในการเตรียมพร้อมสำหรับการปล่อยขึ้นสู่วงโคจร ใช้คนควบคุมเพียงไม่กี่สิบคน ไม่ใช่หลายพันคน และมีค่าใช้จ่ายในการปล่อยที่ต่ำกว่าปัจจุบันถึงหนึ่งในสิบ เป้าหมายของเราคือยานปล่อยที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนในการส่งสัมภาระหนึ่งปอนด์ขึ้นสู่วงโคจรจาก 10,000 ดอลลาร์ เหลือเพียง 1,000 ดอลลาร์

โปรแกรมดังกล่าวถูกยกเลิกในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2544 ^{[ 6 ]}

การก่อสร้างต้นแบบประกอบเสร็จไปแล้วประมาณ 85% โดยมีชิ้นส่วน 96% และสิ่งอำนวยความสะดวกในการปล่อยจรวด เสร็จสมบูรณ์ 100% ^{[ 7 ]}เมื่อโครงการถูกยกเลิกโดย NASA ในปี 2544 หลังจากประสบปัญหาทางเทคนิคมากมาย รวมถึงความไม่เสถียรในการบินและน้ำหนักเกิน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถังเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลวคอมโพสิตเกิดความล้มเหลวระหว่างการทดสอบในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2542 ถังดังกล่าวสร้างขึ้นจากผนังคอมโพสิตแบบรังผึ้งและโครงสร้างภายในเพื่อลดน้ำหนัก จำเป็นต้องมีถังที่เบากว่าสำหรับยานเพื่อแสดงเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัติการขึ้นสู่วงโคจรในขั้นตอนเดียวสัดส่วนมวล ของยาน SSTO ที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน กำหนดให้น้ำหนักของยานที่ไม่มีเชื้อเพลิงต้องเป็น 10% ของน้ำหนักเมื่อเติมเชื้อเพลิงเต็มที่ ซึ่งจะช่วยให้ยานสามารถบินไปยังวงโคจรต่ำของโลกได้โดยไม่ต้องใช้บูสเตอร์ภายนอกและถังเชื้อเพลิงแบบที่ใช้โดยกระสวยอวกาศ แต่หลังจากที่ถังคอมโพสิตล้มเหลวบนแท่นทดสอบระหว่างการทดสอบการเติมเชื้อเพลิงและแรงดัน NASA ก็ได้ข้อสรุปว่าเทคโนโลยีในขณะนั้นยังไม่ก้าวหน้าเพียงพอสำหรับการออกแบบดังกล่าว แม้ว่าผนังถังคอมโพสิตเองจะเบากว่า แต่รูปทรงของถังไฮโดรเจนที่จำเป็นต้องพอดีกับภายในแม่พิมพ์ตามหลักอากาศพลศาสตร์ส่งผลให้ข้อต่อที่ซับซ้อนเพิ่มขึ้น ทำให้มวลรวมของถังคอมโพสิตสูงกว่าถังที่ทำจากอะลูมิเนียม และหนักเกินไปสำหรับยาน SSTO ^{[ 8 ]}

ก่อนที่จะยกเลิกโครงการ NASA ได้ลงทุนไป 922 ล้านดอลลาร์ และ Lockheed Martin ได้ลงทุนเพิ่มเติมอีก 357 ล้านดอลลาร์ เนื่องจากความเปลี่ยนแปลงในธุรกิจการปล่อยจรวดอวกาศ รวมถึงความท้าทายที่บริษัทต่างๆ เช่นGlobalstar , TeledesicและIridium เผชิญ และผลที่ตามมาคือจำนวนการปล่อยดาวเทียมเชิงพาณิชย์ที่คาดการณ์ไว้ต่อปีลดลง Lockheed Martin จึงสรุปว่าการพัฒนา X-33 ต่อไปโดยภาคเอกชนโดยปราศจากการสนับสนุนจากรัฐบาลจะไม่คุ้มค่า

ในปี พ.ศ. 2547 ^Northrop Grummanประสบความสำเร็จในการสร้างและทดสอบ ถังไฮโดรเจน แช่แข็งทรง กระบอกคอมโพสิตแบบง่ายๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานเบื้องต้นสำหรับโครงการ Constellation [ ^{9 ]}

ด้วยการใช้รูปทรงลำตัวยกตัว ถังเชื้อเพลิงเหลวแบบหลายแฉกที่ทำจากวัสดุผสม และเครื่องยนต์แอโรสไปค์นาซาและล็อกฮีดมาร์ตินหวังที่จะทดสอบการบินยานอวกาศที่จะแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการออกแบบยาน อวกาศ ขึ้นสู่วงโคจรในขั้นตอนเดียว (SSTO) ยานอวกาศที่สามารถขึ้นสู่วงโคจรได้ในขั้นตอนเดียวจะไม่ต้องใช้ถังเชื้อเพลิงภายนอกหรือบูสเตอร์เพื่อขึ้นสู่วงโคจรต่ำของโลกการกำจัดความจำเป็นในการ "แบ่งขั้นตอน" ของยานปล่อยจรวด เช่นเดียวกับกระสวยอวกาศและจรวดอพอลโล จะนำไปสู่ยานปล่อยจรวดอวกาศที่มีความน่าเชื่อถือและปลอดภัยมากขึ้นโดยธรรมชาติ แม้ว่า X-33 จะไม่ปลอดภัยเท่าเครื่องบิน แต่ X-33 จะพยายามแสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือ 0.997 หรืออุบัติเหตุ 3 ครั้งจาก 1,000 ครั้งของการปล่อย ซึ่งจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่ากระสวยอวกาศ หลายเท่า การบินทดลอง X-33 ที่วางแผนไว้ 15 เที่ยวบินเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการประเมินทางสถิตินี้เท่านั้น

ยานไร้คนขับจะถูกปล่อยขึ้นในแนวดิ่งจากสิ่งอำนวยความสะดวกที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งสร้างขึ้นที่ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์^{[ 7 ]}และลงจอดในแนวนอน ( VTHL ) บนรันเวย์เมื่อสิ้นสุดภารกิจ เที่ยวบินทดสอบย่อยวงโคจรเบื้องต้นได้รับการวางแผนจากฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ไปยังสนามทดสอบดักเวย์ทางตะวันตกเฉียงใต้ของเมืองซอลต์เลคซิตี้ รัฐยูทาห์

เมื่อการทดสอบการบินเหล่านั้นเสร็จสิ้นลง จะมีการทดสอบการบินเพิ่มเติมจากฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ไปยังฐานทัพอากาศมัลม์สตรอมในเมืองเกรตฟอลส์ รัฐมอนแทนาเพื่อรวบรวมข้อมูลที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความร้อนของเครื่องบินและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่ความเร็วและระดับความสูงที่สูงขึ้น

เมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม 1996 นาซาได้คัดเลือกบริษัทล็อกฮีด มาร์ตินสกังก์ เวิร์คส์แห่งปาล์มเดล รัฐแคลิฟอร์เนียให้เป็นผู้ออกแบบ สร้าง และทดสอบยานทดลอง X-33 สำหรับโครงการ RLV (ยานขึ้นลงในแนวดิ่ง) แนวคิดการออกแบบของล็อกฮีด มาร์ตินสำหรับ X-33 ได้รับเลือกเหนือแนวคิดคู่แข่งจากร็อคเวลล์ อินเตอร์เนชั่นแนลและแมคดอนเนลล์ ดักลาสโดยร็อคเวลล์เสนอ การออกแบบที่ได้แรงบันดาลใจ จากกระสวยอวกาศ และแมคดอนเนลล์ ดักลาสเสนอการออกแบบที่อิงจาก ยานทดสอบ DC-XAที่สามารถขึ้นลงในแนวดิ่ง ( VTVL )

เครื่องบินไร้คนขับ X-33 มีกำหนดบินขึ้นสู่วงโคจรย่อย 15 ครั้ง ที่ระดับความสูงเกือบ 75.8 กิโลเมตร^{[ 10 ]}มันจะถูกปล่อยขึ้นในแนวตั้งเหมือนจรวด และแทนที่จะมีเส้นทางการบินตรง มันจะบินขึ้นในแนวทแยงมุมเป็นเวลาครึ่งหนึ่งของการบิน โดยไปถึงระดับความสูงที่สูงมาก จากนั้นในส่วนที่เหลือของการบินจะร่อนลงสู่รันเวย์ ในตอนแรก ชุดล้อลงจอดได้รับการออกแบบให้เป็นชุดล้อคู่สำหรับล้อหน้าและชุดล้อสี่ล้อสำหรับล้อหลัก^{[ 11 ]}แต่ต่อมาได้เปลี่ยนเป็น ล้อลงจอดของ F-15Eที่ใช้ ล้อของ F-16ในขั้นตอนการพัฒนา^{[ 12 ]}

X-33 ไม่ได้ตั้งใจให้บินสูงกว่าระดับความสูง 100 กิโลเมตร หรือเร็วกว่าครึ่งหนึ่งของความเร็ววงโคจร หากมีการทดสอบที่ประสบความสำเร็จ การคาดการณ์จะต้องทำเพื่อนำผลลัพธ์ไปใช้กับยานโคจรที่เสนอ^{[ 10 ]}

การตัดสินใจออกแบบและสร้าง X-33 เกิดขึ้นจากการศึกษาภายในของ NASA ที่มีชื่อว่า "การเข้าถึงอวกาศ" ^{[ 13 ]}ซึ่งแตกต่างจากการศึกษาการขนส่งอวกาศอื่นๆ "การเข้าถึงอวกาศ" จะส่งผลให้เกิดการออกแบบและสร้างยานพาหนะ

จากประสบการณ์ของโครงการ X-33 ที่แบ่งปันกับ NASA บริษัทLockheed Martinหวังที่จะสร้างแผนธุรกิจสำหรับยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ (RLV) ที่สามารถขึ้นสู่วงโคจรจากดวงอาทิตย์โดยตรง (SSTO) ในขนาดเต็มรูปแบบ โดยใช้ชื่อว่าVentureStarซึ่งจะได้รับการพัฒนาและดำเนินการโดยภาคเอกชน เจตนาคือ แทนที่จะดำเนินการระบบขนส่งอวกาศด้วยตนเองเหมือนกับที่เคยทำกับกระสวยอวกาศ NASA จะหันไปพึ่งพาภาคเอกชนในการดำเนินการยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ และ NASA จะซื้อบริการปล่อยจรวดจากผู้ให้บริการเชิงพาณิชย์ ดังนั้น โครงการ X-33 จึงไม่ใช่แค่การพัฒนาเทคโนโลยีการบินอวกาศเท่านั้น แต่ยังเป็นการแสดงให้เห็นถึงเทคโนโลยีที่จำเป็นในการสร้างยานปล่อยจรวดแบบใช้ซ้ำได้ในเชิงพาณิชย์อีกด้วย

VentureStar เป็นเครื่องบินพาณิชย์ลำแรกที่จะบินขึ้นสู่อวกาศ โดยมีจุดประสงค์เพื่อใช้ในเที่ยวบินระยะไกลข้ามทวีป และคาดว่าจะเริ่มให้บริการได้ภายในปี 2012 แต่โครงการนี้ไม่เคยได้รับการสนับสนุนทางการเงินหรือเริ่มต้นขึ้นเลย

ลักษณะทั่วไป

• ความยาว: 69 ฟุต (21 เมตร)
• ความกว้าง: 77 ฟุต (23 เมตร)
• น้ำหนักบินขึ้นสูงสุด: 285,000 ปอนด์ (129,274 กิโลกรัม)
• ความจุถังเชื้อเพลิง: 210,000 ปอนด์ (95,000 กิโลกรัม)
• ระบบขับเคลื่อน: เครื่องยนต์จรวดแอโรสไปค์เชิงเส้น XRS-2200 จำนวน 2 เครื่อง กำลังขับเครื่องละ 410,000 ปอนด์ (1,800 กิโลนิวตัน)

ผลงาน

• ความเร็วสูงสุด: 9,896 ไมล์ต่อชั่วโมง (15,926 กิโลเมตรต่อชั่วโมง, 8,599 นอต)
• ความเร็วสูงสุด:มัค 13

หลังจากการยกเลิกในปี 2544 วิศวกรสามารถสร้างถังออกซิเจนเหลวที่ใช้งานได้จากวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์^{[ 14 ]} การทดสอบแสดงให้เห็นว่าวัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับถังออกซิเจนเหลว^{[ 15 ]}

เมื่อวันที่ 7 กันยายน พ.ศ. 2547 วิศวกร ของ Northrop Grummanและ NASA ได้เปิดตัวถังไฮโดรเจนเหลวที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการเติมเชื้อเพลิงซ้ำๆ และจำลองรอบการปล่อยจรวด^{[ 16 ]} Northrop Grumman สรุปว่าการทดสอบที่ประสบความสำเร็จเหล่านี้ทำให้สามารถพัฒนาและปรับปรุงกระบวนการผลิตใหม่ๆ ซึ่งจะช่วยให้บริษัทสามารถสร้างถังคอมโพสิตขนาดใหญ่ได้โดยไม่ต้อง ใช้ เครื่องออโตเคลฟและการออกแบบและพัฒนาทางวิศวกรรมของถังเชื้อเพลิงแบบโค้งที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานบนยานอวกาศแบบขั้นตอนเดียวสู่วงโคจร^{[ 17 ]}

บริษัทห้าแห่งแสดงความสนใจและเสนอแนวคิด จากห้าบริษัทนั้น Lockheed Martin, Rockwell และ McDonnell Douglas ได้รับเลือกให้ดำเนินการจัดทำข้อเสนอที่มีรายละเอียดมากขึ้น^{[ 18 ]}

ร็อคเวลล์เสนอการออกแบบที่ได้มาจากกระสวยอวกาศ^{[ 19 ]}โดยจะใช้เครื่องยนต์หลักของกระสวยอวกาศ (SSME) หนึ่งเครื่องและเครื่องยนต์RL- 10-5A สองเครื่อง ^{[ 20 ] : 49}

ในระบบเต็มรูปแบบที่ตามมาเพื่อส่งจรวดขึ้นสู่วงโคจร Rockwell วางแผนที่จะใช้เครื่องยนต์Rocketdyne RS-2100 จำนวน 6 เครื่อง ^{[ 20 ] : 49}

McDonnell Douglasนำเสนอการออกแบบโดยใช้เครื่องยนต์เบลล์ออกซิเจนเหลว/ไฮโดรเจนโดยอิงจากยานทดสอบDC-XA ที่สามารถขึ้นลงในแนวดิ่งได้^{[ 6 ]}โดยจะใช้ SSME เพียงเครื่องเดียวสำหรับระบบขับเคลื่อนหลัก^{[ 20 ] : 47 [ 21 ]}

• วิดีโอจำลองการบินของเครื่องบิน X-33บน YouTube
• X-33 (ประวัติ), สหรัฐอเมริกา: NASA, เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม 2021 , เรียกดูเมื่อวันที่ 11 กันยายน 2007.
• "X-33", เครื่องบินทดลอง X-plane , สมาคมนักวิทยาศาสตร์อเมริกัน.
• สถานะของโครงการยานปล่อยจรวด X-33 ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (PDF)สหรัฐอเมริกา: GAO สิงหาคม 1999 เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 8 กุมภาพันธ์ 2012เรียกดูเมื่อ วันที่ 11 กันยายน 2007.
• การยกเลิกโครงการ X-33 (แถลงข่าว) นาซา 1 มีนาคม 2544 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 13 ธันวาคม 2558.
• ฐานปล่อยจรวด X-33 (พื้นที่ 1-54) (PDF)ฐานทัพอากาศ WP: กองทัพอากาศ เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 5 มิถุนายน 2554