Hermes (nave espacial) - Hermes (spacecraft)

Hermes
Hermes Spaceplane ESA.jpg
Impressão artística de Hermes
Designer Centre National d'Études Spatiales
País de origem França
Especificações
Tipo de nave espacial Avião espacial
Massa de lançamento 21.000 kg (46.000 lb)
Capacidade de carga 3.000 kg (6.600 lb)
Capacidade da tripulação Três
Vida de design 30 a 90 dias
Produção
Status Cancelado
SOAR →

Hermes foi um avião espacial projetado pelo Centro Nacional de Études Spatiales da França (CNES) em 1975, e mais tarde pela Agência Espacial Européia (ESA). Era superficialmente semelhante ao Boeing X-20 Dyna-Soar americano e ao ônibus espacial maior .

Em Janeiro de 1985, o CNES propôs prosseguir com o desenvolvimento da Hermes sob os auspícios da ESA. Hermes deveria ter participado de um programa de vôo espacial tripulado. Ele teria sido lançado usando um veículo de lançamento Ariane 5 . Em novembro de 1987, o projeto foi aprovado; deveria dar início a uma fase inicial de pré-desenvolvimento de 1988 a 1990, após a qual a autorização para proceder ao desenvolvimento integral dependeria do resultado dessa fase. No entanto, o projeto sofreu vários atrasos e problemas de financiamento durante esse período.

Em 1992, a Hermes foi cancelada. Isso se deveu em parte a metas de custo e desempenho inatingíveis, bem como à formação de uma parceria com a Agência Espacial e de Aviação Russa (RKA), que reduziu a demanda por um avião espacial independente com tripulação. Como resultado, nenhum ônibus Hermes foi construído. Durante a década de 2010, foi proposto para relançar o veículo Hermes para servir como um parcialmente reutilizável lançou-ar spaceplane sistema de lançamento , conhecido como SOBE .

Desenvolvimento

Origens

Durante as décadas de 1960 e 1970, houve um reconhecimento crescente nas nações europeias de que um nível cada vez maior de cooperação internacional seria necessário para embarcar em projetos espaciais maiores. Em 1973, a Organização Europeia de Pesquisa Espacial (ESRO) (não deve ser confundida com a Organização de Pesquisa Espacial Indiana ) - uma precursora da Agência Espacial Europeia (ESA) - iniciou o desenvolvimento de um novo sistema de lançamento civil pesado descartável , mais tarde conhecido como Ariane foguete . Alguns membros da ESA, como a agência espacial francesa Centre National D'études Spatiales (CNES), tinham ambições de maior capacidade e autonomia em assuntos espaciais para evitar uma dependência excessiva de parceiros externos, como as atividades e decisões da NASA , e previa a implantação de um veículo espacial de construção europeia capaz de operar em conjunto com outros recursos da ESA, como o Ariane.

Em 1976, o CNES iniciou os estudos sobre o conceito de Ariane tripulado. Dois conceitos diferentes para o veículo foram examinados em detalhes, sendo uma cápsula e um planador. Em 1983, o CNES optou por focar sua atenção em um avião espacial, pois a agência havia concluído que tal veículo proporcionaria maior conveniência, conforto e economia. Optar por uma abordagem de avião espacial simplificou a recuperação devido ao fato de possuir a capacidade de manobra cruzada necessária para atingir um determinado ponto da Terra no espaço de um único dia, ao mesmo tempo em que proporciona um ambiente de reentrada menos desafiador para o tripulação e carga útil, embora sendo reutilizáveis, também serviriam para reduzir o custo de missões sucessivas. As tecnologias críticas identificadas incluem proteção térmica , controles ambientais , sistemas de suporte à vida , aerodinâmica e potência.

Em meados da década de 1980, além de outras ambições, como Columbus Man-Tended Free Flyer (uma estação espacial europeia independente ) e o veículo de lançamento pesado Ariane 5 , o CNES abertamente defendeu e promoveu o desenvolvimento e a produção do planejado Spaceshuttle como um iniciativa europeia, o que teria sido semelhante aos programas de veículos espaciais reutilizáveis de outros poderes spacefaring, como a União Soviética 's Buran ea United States Space Shuttle .

Seleção

Jacques Chaban-Delmas e Dominique Baudis diante de uma maquete em tamanho real em Toulouse , outubro de 1987.

Em 18 de outubro de 1985, o CNES nomeou a empresa aeroespacial francesa Aérospatiale como contratante principal da Hermes, nome que fora dado à espaçonave; além disso, a fabricante de aeronaves francesa Dassault-Breguet foi atribuída a responsabilidade pelos aspectos aerodinâmicos e aerotérmicos do projeto. A Arianespace também era responsável pelo lançador Ariane 5 e era considerada uma forte candidata no gerenciamento da operação da infraestrutura da Hermes .

Em 25 de outubro de 1985, a proposta da Hermes foi apresentada às nações parceiras da ESA. Foi fixado o prazo de março de 1987 para a "europeização" do programa, segundo o qual partes do trabalho de Hermes foram atribuídas a vários membros; a parcela de trabalho delineada atribuída 15 por cento à Alemanha Ocidental , 13 por cento à Itália , 7 por cento à Bélgica , 5 por cento à Holanda , 4 por cento cada ao Reino Unido , Espanha e Suécia e 2 por cento ou menos para a Suíça , Áustria , Dinamarca e Irlanda ; a participação potencial da Noruega e do Canadá também foi discutida. A França detinha uma participação de 50 por cento do trabalho, embora o CNES fosse relatado como estando aberto a uma nova redistribuição do trabalho, dependendo do aumento da participação de cada parceiro da ESA no programa. No início, havia otimismo de que não seria difícil obter o financiamento para proceder dos membros da ESA.

Em novembro de 1987, a ESA aprovou a iniciativa Hermes. Conforme previsto, em 1995, a Hermes permitiria à ESA atender o planejado Columbus Man-Tended Free Flyer (MTFF) (o MTFF foi reestruturado e, em última análise, fabricado como o módulo Columbus da Estação Espacial Internacional ). O desenvolvimento do Hermes deveria ocorrer em um programa de duas fases.

Fase 1: Estudo e pré-desenvolvimento.

Esta fase foi originalmente programada para terminar em 1990. Inicialmente, os planos previam uma capacidade para levantar 6 astronautas e 4.550 kg de carga, mas após o desastre do Challenger , foi considerado necessário incluir capacidade de ejeção de alguma forma para dar aos astronautas pelo menos uma pequena chance de sobrevivência em caso de catástrofe. Conseqüentemente, os seis assentos foram agora reduzidos a apenas três assentos ejetáveis regulares , que foram escolhidos em vez de uma cápsula da tripulação totalmente ejetável que daria à tripulação uma opção de fuga em alturas acima de 28 km. A capacidade de carga foi limitada a 3.000 kg. A Hermes não seria capaz de colocar objetos em órbita, pois seu compartimento de carga não poderia ser aberto; novamente esta opção foi abandonada devido a questões de peso.

Embora o Hermes tenha sido originalmente considerado totalmente reutilizável (até 30 reentradas sucessivas sem grande manutenção), problemas de alinhamento da capacidade do lançador Ariane 5 com o design do próprio Hermes forçaram-no a deixar para trás sua parte traseira, o Módulo de Recursos, antes da reentrada. Um módulo de recursos recém-construído seria então anexado ao plano espacial da Hermes e toda a estrutura seria lançada novamente.

A Fase 1 não foi concluída até o final de 1991 e, a essa altura, o clima político em torno de Hermes havia mudado consideravelmente. A Cortina de Ferro foi levantada e a Guerra Fria estava terminando. Como resultado, a ESA decidiu interpor um período de "reflexão" de um ano para examinar se ainda fazia sentido para a Europa construir seu próprio ônibus espacial e estação espacial ou se novos parceiros poderiam ser encontrados para compartilhar custos e desenvolvimento. Oficialmente, a Fase 1 foi concluída no final de 1992, após um ano de reflexão.

Fase 2: Desenvolvimento final, fabricação e operações iniciais.

Esta fase nunca foi devidamente iniciada, uma vez que a ESA e a Agência de Aviação e Espacial Russa (RKA) concordaram em cooperar em futuros lançadores e em uma estação espacial substituta para a Mir . Preocupações econômicas impediram a RKA de participar adequadamente de um futuro programa de lançadores, mas neste ponto a maioria das capacidades de transporte da tripulação da ESA foram reorientadas para um sistema do tipo cápsula (em oposição ao sistema de planador que Hermes representava) que era o que o conjunto russo / europeu projetos exigidos.

Quando a Rússia e a ESA se juntaram à NASA para construir a Estação Espacial Internacional , a necessidade imediata de um sistema europeu de transporte de tripulação desapareceu, já que a Rússia e os EUA tinham capacidades existentes que não precisavam de expansão. Consequentemente, a ESA decidiu abandonar o projeto Hermes .

Projeto

Como pretendido, o Hermes era um sistema de lançamento reutilizável que teria sido usado para transportar astronautas e cargas úteis de carga de tamanho moderado para a órbita baixa da Terra (LEO) e vice-versa. No conceito básico e na operação, o Hermes se assemelha a outros veículos de lançamento reutilizáveis , como o Ônibus Espacial . No entanto, ao contrário do Ônibus Espacial, a Hermes não tinha ambição de transportar cargas pesadas, pois essa função seria desempenhada pelo lançador Ariane 5, desenroscado e automatizado . Na configuração prevista antes do término do projeto, a Hermes deveria ser capaz de transportar no máximo três astronautas com uma carga útil pressurizada de 3.000 kg. O peso final do lançamento seria de 21.000 kg, considerado o limite superior prático do que um lançador Ariane 5 estendido seria capaz de levantar.

O Hermes estava previsto para ser lançado usando o Ariane 5, substituindo o estágio superior do último durante tais missões, e teria se destacado do lançador na última parte da subida. Antes do redesenho de 1986, o Hermes é um único avião espacial, contendo (da frente para trás) compartimento da tripulação para 6 pessoas, câmara de descompressão, compartimento de carga despressurizado e módulo de serviço. Depois de 1986, devido ao incidente do Challenger, foi substancialmente redesenhado. A cabine da tripulação é reduzida para transportar apenas 3 astronautas, com o compartimento de carga agora pressurizado e não pode transportar / trazer satélites de volta. O Hermes agora consistia em duas seções separadas: o próprio veículo e um Módulo de Recursos em forma de cone, o último deveria conter um mecanismo de atracação e seria preso à parte traseira do veículo, e teria sido destacado e descartado antes da reentrada . Apenas o veículo tripulado entraria novamente na atmosfera da Terra e seria reutilizado, tanto o Módulo de Recursos quanto o lançador seriam gastos. Quando operado em conjunto com o Hermes, o Ariane 5 teria seu estágio superior inteiramente substituído para acomodar o avião espacial e um adaptador para acoplar o veículo ao estágio criogênico principal , o compartimento de equipamento do lançador também estaria ausente enquanto o espaço o próprio avião realizaria todas as funções de orientação e controle. O desenvolvimento e a configuração do Ariane 5 foram fortemente influenciados pelos requisitos da Hermes, como as cargas aerodinâmicas extras que ele teria imposto junto com o elevado fator de confiabilidade de 0,9999, mantendo um impacto mínimo na competitividade comercial do lançador em não-Hermes missões.

Em comparação com o ônibus espacial, o Hermes é um veículo substancialmente menor. Além de ser reduzido, não compartilha a forma plana ogival do ônibus espacial, tendo optado por uma asa delta altamente varrida completa com dispositivos de ponta de asa , semelhante à nave espacial Boeing X-20 Dyna-Soar proposta . Como o Shuttle, ele teria uma cabine pressurizada na qual um máximo de seis tripulantes poderiam estar sentados, dois dos quais servindo como pilotos; enquanto um compartimento de carga despressurizado posicionado à popa deles teria sido equipado com grandes portas que mediam todo o comprimento do compartimento ao longo da fuselagem. O veículo seria movido por um par de motores de foguete de propelente líquido de 2.000 N de empuxo , que deveriam ser idênticos aos usados ​​no estágio superior de baixa energia L4 do Ariane 5.

O controle aerodinâmico teria sido fornecido por meio de um total de sete superfícies de controle de vôo , os lemes de ponta da asa , freios elevon / pneumáticos de bordo de fuga e um flap montado no corpo ; essas superfícies teriam sido controladas por controles de vôo digital quadruplex redundantes e acionadas por sistemas hidráulicos redundantes triplex. O gerenciamento da missão teria sido realizado por meio de três computadores de uso geral, um computador de monitoramento e três bases de dados digitais . A energia elétrica seria fornecida por um motor que usaria oxigênio líquido - hidrogênio líquido junto com dez células de combustível construídas nos Estados Unidos . Os sistemas de controle ambiental e suporte de vida fornecem pressurização da cabine, juntamente com ar, água e aquecimento, para apoiar a tripulação por um máximo de 40 dias, embora possam ter sido potencialmente extensíveis para permitir missões de 90 dias. Para operações autônomas, o Hermes deveria ser capaz de operar por até um mês e poderia permanecer ancorado em uma estação espacial em órbita por no máximo 90 dias.

De acordo com o CNES, o Hermes teria sido sujeito a condições de reentrada mais extremas do que o Vaivém Espacial devido ao seu menor tamanho, resultando no veículo estar sujeito a pressões aerotérmicas mais elevadas. A proteção térmica da linha de base, que deveria ser capaz de suportar temperaturas de 1.400-1.600 ° C por um mínimo de 20 minutos e estudada por Dassault e SEP, consistia em elementos de carbono com um revestimento antioxidante aplicado a partes do nariz e bordas de ataque das asas, enquanto as telhas térmicas deveriam cobrir a parte inferior da asa e da fuselagem. Esses ladrilhos, que deveriam ser fixados no lugar, teriam empregado camadas isolantes finas e reforçadas de compósito em favo de mel de cerâmica- carbono separadas por finas folhas de liga de metal para refletir o calor; um conceito alternativo para as telhas teria empregado porções metálicas mais altas no lugar da cerâmica. As superfícies superiores do veículo, que teriam sido sujeitas a menos calor do que as superfícies inferiores, teriam usado camadas de fibra de vidro-cerâmica de baixa densidade tipo manta flexível.

A forma do Hermes havia sido efetivamente congelada em novembro de 1985. Essa forma foi amplamente desenvolvida por testes de túnel de vento subsônico no Onera, já que o avião espacial era amplamente limitado pelos requisitos do vôo subsônico. A fim de reunir dados valiosos em face da falta de experiência da Europa na operação de tais veículos, a Dassault propôs validar as propriedades aerodinâmicas do veículo completando um demonstrador aerotérmico de 1 • 4 toneladas e escala 1, denominado Maia , que foi concebido como sendo lançado por um Ariane 4 para estudos de reentrada.

Perfis de missão e infraestrutura

Um total de quatro missões típicas foram projetadas para Hermes :

Após cada missão, a Hermes seria reformada em uma instalação dedicada com base na Europa. Cerca de 40 dias antes da data de lançamento, o veículo seria transportado por via aérea através de um avião Airbus A300 especialmente modificado para seu local de lançamento em Kourou , Guiana Francesa , onde seria integrado com sua carga útil e instalado no topo de um foguete Ariane 5 antes de ser transferido para a plataforma de lançamento. O controle da missão seria baseado em Toulouse , França. Ao longo de uma missão típica, as comunicações e o rastreamento teriam sido realizados usando vários meios, incluindo uma rede europeia então planejada de satélites de retransmissão de dados, que teria permitido a cobertura em 75 por cento de uma missão Hermes em uma órbita de 28,5 graus a uma distância de 400 km.

Após uma missão, o objetivo era que o Hermes pousasse normalmente na Base Aérea de Istres-Le Tubé em Istres . Vários outros locais de pouso potenciais foram discutidos, incluindo o Centro Espacial da Guiana , o Aeroporto Internacional Martinique Aimé Césaire na ilha de Fort de France e pistas de pouso não especificadas nas Bermudas . No caso de um lançamento abortado dentro dos primeiros 84 segundos de ignição, Hermes poderia retornar a Kourou. Um aborto tardio provavelmente teria exigido um desembarque na água no Oceano Atlântico , após o qual o veículo precisaria ser recuperado por meio de um navio de recuperação. Outras pistas de pouso de emergência deveriam ter sido designadas dependendo das especificações de cada missão.

Maquetes e modelos

Uma maquete em escala real foi construída em 1986 e foi exibida em 1997 em Le Bourget em maio, seguida por Madri em setembro e Toulouse durante outubro-novembro. No ano seguinte (1998), a maquete foi exibida em Strasbourg em Abril, Hanover em maio e Bordeaux em dezembro. Com o fim do projeto em 1993, esta maquete foi transferida para a ENSICA ( École nationale supérieures d'ingénieurs de construction aéronautique ). Em 1995, foi trazido para Le Bourget para uma possível restauração.

Um modelo em escala 1/7 construído pela EADS é mostrado desde 2002 no aeroporto de Bordeaux-Mérignac .

Em média

Veja também

  • Hopper  - proposta europeia dos anos 1990 de um avião espacial robótico
  • Veículo eXperimental intermediário  - protótipo de veículo de reentrada pela ESA para o desenvolvimento do Veículo experimental intermediário
  • SOAR  - conceito de avião espacial suíço 2015 baseado no design Hermes
  • Dream Chaser  - avião espacial americano reutilizável para levantamento de carga

Referências

Citações

Bibliografia

links externos