Kai skrydžio metu lėktuvo pilotas tampa astronautu - kaip „North American X-15“ kirto kosmoso ribą?

Lėktuvo skrydžio aukštis yra ribotas. Kuo didesnis aukštis, tuo retesnis oras, kuris yra reikalingas aerodinaminių komponentų veikimui. Ką jau kalbėti apie augantį slėgių skirtumą ir varikliui reikalingą deguonį. Tačiau 1963 m eksperimentinis lėktuvas „North American X-15“ ne tik pasiekė kosmoso ribą, bet ir ją peržengė.

Tarp „North American X-15“ kūrėjų - ir V-2 raketų tėvas

Šeštajame dešimtmetyje JAV Karinės oro pajėgos ieškojo būdų keliauti toliau, greičiau ir aukščiau. Tai nebuvo tušti tikslai - buvo norima ištirti, kokių savybių reikės naujos kartus kariniams orlaiviams, taip pat atlikti viršutinių atmosferos sluoksnių tyrimus, ruošti astronautus. Taigi, buvo kuriami eksperimentiniai orlaiviai, tokie kaip X-15.

„North American X-15“ buvo sukurtas inžinieriaus Walterio Dornbergero koncepcijos pagrindu. Šis vokiečių inžinierius gimtojoje šalyje vadovavo V-2 raketų programai, o pasibaigus Antrajam pasauliniam karui buvo perkeltas į JAV, kur dirbo Nacionaliniame Aeronautikos priežiūros komitete (NACA). Dornbergero išradimai ir idėjos galiausiai padėjo amerikiečiams laimėti Šaltojo karo kosmoso užkariavimo lenktynes, tačiau pasitarnavo ir balistinių raketų kūrime.

Dornbergeras kūrė ne tik raketų, bet ir hipergarsinių lėktuvų koncepcijas. Viena iš jų ir buvo panaudota kuriant X-15. Tai - raketinį variklį turintis eksperimentinis lėktuvas, skirtas hipergarsinio greičio ir itin didelio aukščio bandymams. Tačiau kaip lėktuvas gali skristi ir būti valdomas ten, kur beveik nėra oro?

X-15 - lėktuvas pasiekęs kosmosą

Įprastai lėktuvui reikalingas oras, tačiau, kaip supratote, X-15 nebuvo paprastas lėktuvas - jis turėjo „Reaction Motors“ kompanijos pagamintus raketinius variklius. Tokio tipo varikliams nereikia aplinkos deguonies, o jų generuojama jėga yra nepaprastai didelė. Būtent raketiniai varikliai kadaise padėjo X-1 lėktuvu pirmą kartą kirsti garso greičio ribą. Iš pradžių X-15, kurio fiuzeliažą kūrė „North American Aviation“ kompanija, turėjo du 71 kN XLR11 variklius, tačiau jie vėliau buvo pakeisti vienu 250 kN XLR99.

Pirmąjį X-15 skrydį su išjungtais varikliais pilotas-bandytojas Scottas Crossfieldas atliko 1959-ųjų birželio 8 dieną, o jau rugsėjo 17 dieną pakilo su įjungtais varikliais. Tiesa, sunku pasakyti, ar žodis „pakilo“ yra tinkamas - X-15 negalėjo kilti nuo tako. Kaip ne vienas kitas X serijos eksperimentinis orlaivis, X-15 buvo iškeliamas po didesnio lėktuvo, įprastai - B-52, sparnu. Taip buvo dėl kelių priežasčių.

X-15 po B-52 sparnu. (NASA, Wikimedia)

Visų pirma, X-15 varikliai naudojo labai daug kuro. XLR11 naudojo etilo alkoholį ir skystą deguonį, o XLR99 - skystą deguonį ir bevandenį amoniaką. Norėdamas pats savarankiškai pakilti į didelį aukštį X-15 būtų turėjęs būti kur kas didesnis, kad galėtų su savimi pasiimti daugiau kuro.

Antra, X-15 turėjo neįprastos formos fiuzeliažą. Vienas vertikalus pleišto formos stabilizatorius buvo sumontuotas po lėktuvo uodega. Taigi, jei būtų norėjęs kilti pats, X-15 būtų privalėjęs turėti labai ilgą važiuoklę. Tas stabilizatorius būdavo numetamas prieš lėktuvui leidžiantis. Tuomet lėktuvas tūpdavo ant priekinio rato ir galinių šliūžių.

„North American X-15“ ilgis siekė 15,47 m, o sparnų ilgis - 6,81 m. Tuščio lėktuvo svoris - 6,62 t. Dalis fiuzeliažo buvo pagaminta iš karščiui atsparaus nikelio lydinio, tačiau vėliau buvo naudojami ir papildomi izoliaciniai skydai. Vėlesnės orlaivio versijos taip pat turėjo išorinius kuro bakus ir buvo šiek tiek ilgesnės.

X-15 tupia ant šliužių - leidžiantis apatinis vertikalus stabilizatorius būdavo numetamas ir nusileisdavo nuosavu parašiutu. (Wikimedia)

Kadangi X-15 buvo eksperimentinis orlaivis, skirtas greičiui ir aukščiui, jis turėjo pakankamai sudėtingą valdymo sistemą. Vienu metu pilotui teko tvarkytis su trimis vairalazdėmis, nors vėliau sistema ir buvo optimizuota. Darbą apsunkino tai kad X-15 turėjo ir raketos kreipiklius, ir aerodinaminius orlaivio valdymo paviršius.

Pilotai turėjo katapultuojamas sėdynes, kurios buvo pritaikytos 4 480 km/val. greičiui, tačiau jos taip niekada ir nebuvo išbandytos. X-15 kabina buvo pripildoma azotu, kurio slėgį palaikyti lengviau, todėl kombinezonus dėvintys pilotai kvėpavo atskirai tiekiamu deguonimi.

Kai lakūnai tampa astronautais

Iš viso buvo pagaminti trys X-15 prototipai, kuriais skraidė 12 pilotų, tarp kurių - pirmasis žmogus Mėnulyje Neilas Armstrongas ir „Shuttle“ misijų vadas Joe Engle. Tačiau ne šie pilotai su X-15 lėktuvais pasiekė daugiausia.

1962-ųjų liepos 17 dieną Robertas M. White’as pakilo į 95,9 km aukštį ir tapo pirmuoju žmogumi lėktuvu kirtusiu amerikietišką kosmoso ribą. JAV Karinės oro pajėgos kosmoso riba laiko 50 mylių arba 80 kilometrų aukštį, todėl tą dieną White’as oficialiai tapo astronautu. Kitais metais prie jo prisijungė Josephas A. Walkeris ir Robertas A. Rushworthas. Nors šie vyrai pakilo į milžinišką aukštį, tarptautinė bendruomenė astronautais jų nelaikė.

Tarptautinė aeronautikos federacija kosmoso ribą, vadinamąją Karmano liniją, nubrėžė 100 km aukštyje. Tiesa yra ta, kad aiškios, lengvai apibrėžiamos ir objektyvios ribos tarp Žemės atmosferos ir kosmoso nėra. Pokytis tarp „šiek tiek“ ir „nieko“ yra palaipsnis, o ne toks staigus, kaip galite įsivaizduoti.

X-15 kabina - pirmosios kabinos versijos buvo dar painesnės. (Wikimedia)

Tačiau 1963-ųjų liepos 19 dieną jau minėtas Walkeris pakilo į 105,9 km aukštį ir galutinai įtvirtino savo, kaip astronauto vardą. Savo rekordą jis pagerino jau rugpjūčio 22-ąją, kai pakilo į 107,8 km aukštį. Tai buvo vieninteliai X-15 skrydžiai kirtę Karmano liniją, tačiau amerikietiška kosmoso ribą 8 X-15 pilotai kirto net 13 kartų. Deja, vienas iš šių skrydžių baigėsi tragedija.

X-15 nelaimė ir programos pabaiga

„North American X-15“ skraidė nuo 1959 iki 1968 metų. Per šį laiką 12 pilotų atliko 199 skrydžius ir pasiekė išties daug. Visų pirma, du kartus kirsta tarptautinė kosmoso riba ir pasiektas raketa varomų lėktuvų skrydžio aukščio rekordas. Williamas J. Knightas 1967-ųjų spalio 3 dieną pasiekė ir greičio rekordą įsibėgėjęs iki 7 274 km/val.

Antra, NASA ir Karinės oro pajėgos iš X-15 programos išmoko tikrai daug tiek apie raketinius variklius, tiek apie hipergarsinį skrydį, tiek apie galimybes atlikti žvalgybą iš didesnio aukščio. X-15 niekada nebuvo kuriamas galvojant apie serijinę šio orlaivio gamybą - tai buvo griežtai eksperimentinis orlaivis eksperimentams atlikti.

Michaelas J. Adamsas prie X-15 eksperimentinio raketinio orlaivio. (Wikimedia)

Tačiau 1967-ųjų lapkričio 15 dieną X-15 programą sudrebino katastrofa. Pilotas Michaelas J. Adamsas tąkart atliko 7-ąjį savo skrydį X-15 lėktuvu ir tapo astronautu - pakilo į 81 km aukštį. Viskas sekėsi neblogai, tačiau leisdamasis lėktuvas ėmė suktis skrisdamas net 5300 km/val. greičiu. Inžinieriai stengėsi patarti Adamsui kaip sustabdyti sukimąsi, tačiau eksperimentinis lėktuvas neturėjo patvirtintų procedūrų, kaip elgtis tokiose situacijose. Adamsas elgėsi šaltakraujiškai ir maždaug 36 km aukštyje sustabdė lėktuvo sukimąsi.

Apsivertęs X-15 tuomet ir toliau sparčiai leidosi žemyn. Įprastomis sąlygomis Adamsas būtų pajėgęs atgauti lėktuvo kontrolę, tačiau, kaip parodė tyrimas, tuomet jis jautėsi apsvaigęs nuo to sukimosi. X-15 reikalavo įgūdžių ir koncentracijos, šis lėktuvas tikrai nebuvo lengvai valdomas. X-15 nėrė žemyn ir galiausiai neatlaikęs apkrovų subyrėjo 18 km aukštyje.

Vienas iš dviejų išlikusių X-15 Nacionaliniame JAV Karinių oro pajėgų muziejuje. (D Ramey Logan, Wikimedia)

Tai, beje, nebuvo X-15 programos pabaiga. Po katastrofos tyrimo buvo nuspręsta, kad X-15 pilotai turi būti kruopščiau atrenkami, reikalinga geresnė įranga tiek lėktuvuose, tiek skrydžių valdymo centre. Programa buvo nutraukta 1968-aisiais. Techninių problemų tik daugėjo, o ir visi tikslai jau buvo pasiekti. Buvo planuojamas dar vienas 200-asis skrydis, tačiau kai jis buvo atidėtas dėl prastų orų ir techninių problemų, paskutinis X-15 galiausiai buvo numontuotas nuo B-52 sparno.

Abu išlikę X-15 yra saugomi muziejuose. Vienas ilsisi Nacionaliniame oro ir kosmoso muziejuje Vašingtone, kitas - Nacionaliniame JAV Karinių oro pajėgų muziejuje netoli Deitono, Ohajo valstijoje.