O navetă spațială , în domeniul astronauticii , desemnează în mod convențional un vehicul spațial care se poate întoarce pe Pământ efectuând o aterizare controlată în maniera unui avion sau a unui planor și care poate fi refolosită pentru o misiune ulterioară. Acest concept este opus celui al navelor spațiale, cum ar fi Soyuz , Shenzhou sau Apollo, care efectuează o reintrare cvasi-balistică și aterizează datorită parașutelor și rachetelor retro. Inițial, conceptul a fost asociat cu scăderea costurilor aferente plasării sateliților artificiali (comerciali sau militari) pe orbită , a componentelor stației spațiale și a posibilității de a efectua operațiuni de întreținere pe orbită mică. În practică, naveta spațială americană , singura care a avut o viață operațională semnificativă, a jucat un rol important în principal în plasarea componentelor principale ale stației spațiale internaționale pe orbită . În celelalte misiuni ale sale, este înlocuit în mod avantajos de lansatoare convenționale. După încetarea misiunilor de navetă spațială în 2011 , NASA intenționează să se întoarcă la nava spațială convențională ( Orion , Crew Dragon , CST-100 Starliner ).
Pe partea americană, au fost construite șase navete, inclusiv cinci destinate zborului orbital ( Columbia , Challenger , Discovery , Atlantis , Endeavour ) și unul pentru teste de zbor ( Enterprise ). Sovieticii, la rândul lor, au construit douăsprezece navete, dintre care cinci erau destinate zborului orbital, deși doar unul dintre ele a zburat: Buran .
Alte proiecte de navetă de dimensiuni mai modeste au văzut sau aproape au văzut lumina zilei, Hermès și Space Rider pe partea europeană, Dream Chaser sau X-37b pe partea americană, navetele BOR (primele navete spațiale din istorie ).) sau proiectul Klipper din partea sovietică.
Navetele spațiale sunt nave proiectate să ofere refolosire parțială sau completă, reducând costurile de lansare. Acest sistem ar trebui, de asemenea, să permită sateliților sau modulelor stațiilor spațiale să fie returnate pe Pământ în scopul reabilitării.
În practică, nicio navetă spațială nu este pe deplin reutilizabilă, deoarece toate au fost lansate de rachete convenționale, deși a fost luată în considerare reutilizarea completă.
Dacă lansatorul nu este luat în considerare, atunci în afară de anumiți demonstranți tehnici ( de exemplu, IXV ), toate navetele care au zburat au fost proiectate pentru a fi refolosite de mai multe ori.
În funcție de țară și de nevoi, o navetă spațială poate avea mai multe funcții. Printre acestea, trimiterea de sarcini utile mari pe orbită (sateliți civili, instituționali sau militari, module de stații spațiale, misiuni științifice etc.), echipaje mari pe orbită (până la 10 persoane pentru naveta sovietică Buran), marfă către stațiile spațiale ( ISS sau Mir ) sau trebuie să permită și sateliților să se întoarcă pe Pământ pentru reutilizare.
Cea mai mare capacitate pentru o navetă a fost observată de Buran, fiind capabil să plaseze mai mult de 30 de tone pe orbită joasă, naveta americană putând plasa doar 27. Cu toate acestea, aceste cifre trebuie calificate, Buran fiind dezavantajat de înclinația puternică a Cosmodromului Baikonur, dar și faptul că nu a putut niciodată să demonstreze capacitatea sa de a plasa o astfel de sarcină pe orbită mică.
Propulsia navetelor spațiale diferă foarte mult în funcție de model. În general, navetele spațiale mici de tip Dream Chaser , Hermès sau Space Rider au motoare orbitale mici care permit anumite manevre sau chiar deorbitarea lor. Navetele mai mari, precum Buran , aveau motoare orbitale mai mari care îi permiteau să efectueze manevre lungi și complexe.
În cele din urmă, naveta spațială americană a fost singura care a avut trei motoare atmosferice, RS-25 , care a constituit un avantaj în timpul decolării, dar care a devenit trei greutăți moarte odată pe orbită, penalizând în același timp capacitățile vehiculului.
Statele Unite ale Americii este primul pentru a proiecta un spațiu de transfer reutilizabil capabil de a lua mari sateliți pe orbită joasă și returnarea acestora Pământ . Au fost proiectate șase navete din 1976 : Enterprise , Columbia , Challenger , Discovery , Atlantis și Endeavour . Enterprise a fost un demonstrator și nu a fost niciodată în spațiu. Columbia și Challenger au fost distruse în misiune. A existat, de asemenea, un model la scară largă, Pathfinder , care a servit ca un pat de testare. Prima navetă a fost pusă în funcțiune în 1981. Retragerea navetelor a avut loc în 2011 . Un senator american a propus ideea menținerii unuia sau mai multor navete în serviciu până în 2015 (când Orion urma să preia, chiar dacă acest program era amânat).
Când Uniunea Sovietică a aflat că SUA urma să lanseze naveta spațială de la baza militară Vandenberg din California , a fost luată decizia de a achiziționa un vehicul similar. Într-adevăr, naveta urma să înzestreze Statele Unite cu o capacitate militară extraordinară, URSS atunci neputând concura.
Țara va face în primul rând o copie perfectă a navetei americane, înainte de a o îmbunătăți pentru a se potrivi nevoilor rusești (prezența scaunelor de ejecție, absența motoarelor atmosferice pe orbitator, zbor complet automat). Au fost construite în total douăsprezece navete la scară, dintre care șase au fost modele de testare la sol, unul OK-GLI a fost echipat cu două motoare de aeronave pentru a efectua zboruri suborbitale, iar cinci au fost destinate zborului spațial.
Un singur exemplar a zburat pe orbită (desemnat OK 1.01 sau Buran („ Буран ”, „ viscol în stepă ”)), lansat pe15 noiembrie 1988de lansatorul Energiya . A efectuat un zbor complet automatizat, devenind cea mai complexă navă spațială care a zburat până acum, naveta americană neputând efectua un zbor complet (decolare, zbor orbital și aterizare) în modul automat.
Un alt exemplar era gata pentru zbor, OK 1.02 , sau Burya („ Буря ”, „ furtună de zăpadă ”), dar nu a decolat niciodată, din cauza lipsei mijloacelor cauzate de căderea URSS. Celelalte trei modele orbitale (OK 2.01, 2.02 și 2.03) nu au fost niciodată complet asamblate.
Programul a fost complet anulat în 1993 din lipsă de fonduri. Buran, singurul exemplar care a zburat, a fost distrus în prăbușirea hangarului său în 2002. Celelalte exemplare sunt fie abandonate în hangare, fie distruse. Numai OK-GLI este acum păstrat corect, la Muzeul Tehnic din Speyer , Germania .
Programul Energiya / Buran este al doilea cel mai mare program spațial din istorie după Apollo în ceea ce privește costurile și primul din punct de vedere uman (peste 6 milioane de persoane au lucrat direct sau indirect la program) și rămâne astăzi în mare parte necunoscut publicului larg. În câțiva ani, URSS a construit douăsprezece modele Buran și mai mult de o sută de modele, un lansator super-greu (Energiya), un braț robotizat complet automatizat, costume spațiale autonome, echivalent cu MMU american, construcția unui avion de transport gigant ( Antonov An-225 ) și dezvoltarea celui mai puternic motor de rachetă cu propulsie lichidă din lume, RD-170 .
Înainte de primul zbor al lui Buran, URSS avea deja o vastă experiență cu navetele spațiale datorită programului BOR. Când SUA a lansat proiectul X-20 , alias Dyna-Soar , URSS a lansat programul Spiral , un avion de luptă orbital monoplaz, care va fi folosit pentru recunoașterea și distrugerea țintelor terestre. Cu toate acestea, la acel moment, URSS nu a experimentat niciodată recuperarea vehiculelor de tip navetă spațială și tocmai în acest scop a lansat programul experimental de navetă BOR („БОР” în rusă). Sunt vase mici de aproximativ 2 până la 3 metri lungime, echipate cu zeci de senzori. Au fost construite mai multe versiuni ale acestor navete:
Programul BOR a dat naștere proiectului american HL-20 (Horizontal Landing 20), apoi ulterior navetei orbitale Dream Chaser pentru a deservi Stația Spațială Internațională în marfă și echipaj, din SUA și Franța .
MiG-105 a zburat de mai multe ori, dar după o aterizare prea tare, a fost grav avariat. Anularea programului a însemnat că nu a fost niciodată remediată.
După anularea programelor Energiya / Buran și BOR, Rusia a încercat să reutilizeze anumite tehnologii într-un nou proiect de navetă, care ar trebui să îi permită înlocuirea completă a navelor sale Soyuz , al căror design avea atunci peste 40 de ani. În 2004 , programul Kliper a fost oficializat, cu o primă lansare fără pilot în 2010 și un prim zbor cu echipaj programat pentru 2012 . Dificultățile financiare ale programului spațial rus au însemnat că acesta trebuie să se hotărască să caute parteneriate în străinătate, în special în Europa și Japonia . Japonia a vrut atunci să se concentreze asupra programului său HTV , iar Europa nu a vrut să se angajeze într-un program de transfer, memoria anularii lui Hermès este încă în mintea tuturor.
Naveta ar fi trebuit să decoleze pe un Soyuz modificat, ceea ce ar fi făcut posibilă luarea în considerare a lansărilor din Cosmodromul Baikonur din Kazahstan , Plessetsk și Vostochniy în Rusia și Kourou , în Franța . Programul, din lipsa resurselor și a voinței politice reale, a fost anulat integral în 2006 .
Un singur element a supraviețuit, utilizarea motorului NK-33 al rachetei lunare pe un Soyuz modificat a dat naștere parțial Soyuz 2.1v , versiunea fără boostere a Soyuz, care a decolat din 2015 din Cosmodromul Plessetsk , în Rusia.
La sfârșitul anilor 1970, navetele spațiale erau concepte foarte bine văzute de diferitele agenții spațiale. După oficializarea proiectelor de navetă americană și sovietică, Franța a avut la rândul său în vedere crearea propriei navete spațiale, care a luat rapid numele de Hermès .
După luarea în considerare a lansării pe Ariane 4 , adăugarea unui sistem de salvare pentru echipaj necesită dezvoltarea unui lansator mai puternic, Ariane 5 . Proiectul este rapid europenizat și permite dezvoltarea paralelă a stației franceze, apoi a celei europene Colombus. Cu toate acestea, programul suferă de multe probleme, comunicarea între țări este complicată, bugetul este în continuă creștere și dimensiunile Ariane 5 și Hermès sunt în continuă schimbare. În același timp, sunt create modele în mărime naturală, se deschid centre de antrenament și astronauții încep să fie instruiți.
În 1993 , programul Hermès a fost anulat brusc, țările membre ale ESA neputând fi de acord asupra obiectivelor finale ale proiectului și asupra costurilor pe care le-ar genera.
Programul va lăsa o moștenire a Ariane 5, noul lansator european de vârf, precum și o cabină de pilotaj și două modele în mărime naturală ale navetei. Cabina de pilotaj a fost arsă ulterior de aeroportul care a găzduit-o, unul dintre cele două modele a dispărut, iar ultimul a fost depozitat în bucăți într-un hangar de la Muzeul Bourget , în așteptarea renovării.
Proiectul stației europene Colombus va naște modulul Colombus al Stației Spațiale Internaționale . Mai multe alte elemente ale programului vor fi, de asemenea, pe proiecte precum ATV - ul sau demonstratorul IXV .
După anularea programului Hermès , Franța încearcă să refolosească anumite tehnologii cu scopul de a dezvolta o nouă navetă spațială europeană. Acesta este modul în care proiectează cu Agenția Spațială Europeană demonstratorul tehnologic IXV ( Intermediate Experimental Vehicle ), al cărui rol este de a valida fezabilitatea unui astfel de sistem. Este un corp purtător de 5 metri lungime, lipsit de aripi. Pentru a naviga, IXV are un sistem RCS , propulsoare de gaz rece și, de asemenea, două panouri înclinabile pentru a naviga în atmosfera Pământului. IXV a fost lansat de la Centrul Spațial Guyanese din Franța pe11 februarie 2015de un lansator Vega , pe o traiectorie suborbitală, de la ZLV-1 . Acest zbor a fost evident fără pilot.
După ce a realizat o reintrare atmosferică controlată de cele două panouri ale sale, IXV a lansat o parașută mare înainte de a ateriza lin în Oceanul Pacific . IXV nu va mai zbura, tehnologiile fiind folosite atunci în proiectul navetei fără pilot Space Rider , care, spre deosebire de IXV, va trebui să aterizeze pe o pistă convențională.
În urma zborului IXV, ESA a decis să creeze proiectul Space Rider, un corp portant fără pilot destinat să permită revenirea experiențelor de pe orbită, precum și întreținerea sateliților.
Space Rider urmează să facă primul său zbor în 2022 , sub capota unui Vega C de la Centrul Spațial Guyanese din Franța . Ulterior, ESA are în vedere una până la două lansări pe an, în funcție de aplicațiile comerciale pe care le-ar putea oferi vehiculul. Agenția spațială europeană trebuie să își dea acordul la sfârșitul anului 2019 dacă va continua sau nu studiile și dacă va desfășura sau nu programul Space Rider.
Mai multe proiecte de navete spațiale (pentru zboruri orbitale) și avioane spațiale (pentru zboruri suborbitale) au fost dezvoltate de la începutul cuceririi spațiale la sfârșitul anilor 1950 , dar, datorită complexității și costului lor, doar unul, pilotat, a avut a permis un zbor de succes până în prezent: SpaceShipOne . Acest proiect a fost realizat pentru a câștiga Premiul Ansari X , care a oferit zece milioane de dolari primei companii private care a lansat cu succes un avion spațial reutilizabil.
Iată o listă cu diferite proiecte care au fost dezvoltate:
În ciuda succesului Space Ship One , alte echipe private își continuă cercetările pentru a dezvolta un vehicul spațial reutilizabil, în speranța unei dezvoltări comerciale a turismului spațial sub-orbital.
Desenul artistului X-20 Dyna Soar .
Mikoyan-Gurevich MiG-105 Spiral la Muzeul Forțelor Aeriene din Federația Rusă .
Testarea X-38 CRV .
Impresia artistului despre SpaceLiner 7 la lansare.
X-34 în timpul testelor la sol.