Japan will bis 2022 Space Plane oder Capsule

Japan hofft, bis 2022 Astronauten an Bord einer bemannten Kapsel oder eines Raumflugzeuges starten zu können, und die Nation beobachtet auch auf längere Sicht Punkt-zu-Punkt-Transporter auf suborbitaler Ebene.

Die Kapsel oder das Minishuttle, das dem Dream-Chaser-Raumflugzeug der Sierra Nevada ähneln könnte, würde jeweils eine dreiköpfige Besatzung aufnehmen und bis zu 400 Kilogramm Fracht transportieren, sagten Beamte der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) in diesem Monat .

Der Mini-Shuttle würde 26.400 Pfund (11.975 kg) wiegen und auf einer von fünf geeigneten Start- und Landebahnen weltweit landen. Da ein Abflug vom japanischen Tanegashima Space Center eine Landung auf dem Pazifischen Ozean bedeuten würde, müsste das Weltraumflugzeug auch mit dem Meer fertig werden.

JAXA erwägt zwei verschiedene Versionen der Kapsel, die ein ähnliches internes Volumen wie Dragon Spacecraft von SpaceX haben. Die 15.400 Pfund (6.985 Kilogramm) Variante setzt Fallschirme ein, während das 19.800-Pfund (8.981 Kilogramm) Modell einen manövrierfähigeren parafoil für größere Landungsgenauigkeit zu innerhalb eines 3.9 Kilometer (3 Kilometer) Radius verwendet. [Wie SpaceX Dragon Capsule funktioniert (Infografik)]

Die schwerere Kapsel könnte auf festem Boden landen, während das leichtere Modell nur auf See landen würde. JAXA sieht auch eine weitere Entwicklung der Kapsel für die Exploration jenseits der niedrigen Erdumlaufbahn vor, sagten Beamte. Die JAXA-Beamten präsentierten Anfang des Monats auf dem Treffen der International Astronautical Federation in Neapel (Italien) die Konzepte für die bemannte Raumfahrt.

Bau neuer Kapseln

Die Entwicklung der bemannten Kapsel wird einer unbemannten wiederverwendbaren Frachtkapsel folgen, die HTV-R (R für "recovery") genannt wird, welche JAXA als eine Evolution ihres entbehrlichen H-IIB Transfer Vehicle (HTV) plant. Der HTV hat dreimal Fracht an die Internationale Raumstation geliefert, die letzte Reise wird im Juli stattfinden.

Das Druckluftsystem des aktuellen HTV-Raumschiffs würde durch die wiederherstellbare Kapsel ersetzt, die aus einer Aluminiumlegierung besteht. Die Entwicklung des HTV-R beginnt nächstes Jahr, und der erste Flug ist für 2017 geplant, sagten JAXA-Beamte.

"Für HTV-R bitten wir um Finanzierung für das kommende Jahr, und wir erwarten nächstes Jahr die Entwicklungsphase für HTV-R, und für die bemannte Kapsel führen wir einige Schlüsseltechnologien durch", sagt Kuniaki Shiraki, JAXAs Executive Director der Direktion für menschliche Raumsysteme und Nutzungsmissionen, sagte ProfoundSpace.org. "In diesem Jahr geben wir für diese [bemannten] Technologien 600.000 Dollar aus."

Shiraki war unter den Teilnehmern des 63. Internationalen Astronautischen Kongresses.

Die wiederherstellbare Kapsel wird einige der gleichen Technologien wie das derzeitige HTV verwenden, einschließlich ihrer Systeme für Rendezvous und Docking, Strom, Kommunikation und Führung, Navigation und Kontrolle. Aber der HTV-R erfordert die Entwicklung einiger neuer Ausrüstung, wie Wärmeschutz, genaue Wiedereintrittsführung und Fallschirmsysteme.

Sowohl der HTV-R als auch die bemannte Kapsel hätten ein Innenvolumen von 15 Kubikmetern, sagen JAXA-Beamte. Die Frachtkapsel wäre 4,2 m breit und 3,3 m hoch, mit einer Trockenmasse von 4.390 kg, und würde wieder ballistisch in die Atmosphäre gelangen.

Die Antriebssysteme der wiederverwendbaren Frachtkapsel werden mit grünem Treibstoff betrieben, und ihr Hitzeschild wird aus einem leichten Material mit geringer Dichte hergestellt. Die Kapsel wäre nicht vollständig wiederverwendbar; Der Innenraum würde renoviert werden und die Wärmeschutzplatten an der Außenseite würden ersetzt werden, wenn man von einer Meereslandung ausgeht. [Fotos: Japans Robotic Space Cargo Ship Fleet]

Eine neue Rakete

Während der HTV und schließlich der HTV-R auf der H-IIB-Rakete gestartet werden, würden alle drei der bemannten Fahrzeuge - die beiden Kapselvarianten und das Mini-Shuttle - von einer neu vorgeschlagenen Rakete namens H-X gestartet werden.

Der H-X wird ein neues Design mit höherer Zuverlässigkeit für Starts von Mensch zu Mensch sein, und es wird voraussichtlich in den 2020er Jahren in Betrieb gehen. Hauptauftragnehmer ist Mitsubishi Heavy Industries (MHI).

Konzeptstudien und Forschung für Schlüsseltechnologien wurden durchgeführt, um die H-X-Basiskonfiguration zu bestimmen und ihre Machbarkeit zu bewerten. Folglich ist ein vollständig flüssiges Treibstofffahrzeug mit einem einzigen zweistufigen Kern, der eine feste oder flüssige Booster-Stufe für schwere und geostationäre Orbit-Nutzlasten verwendet, das Grundlinien-Design von MHI.

Die Motoren des H-X werden eine stärkere Entwicklung der LE-7A-Motoren von JAXA, LE-X genannt, bündeln, die sich derzeit in der Forschungsphase befinden, um die Durchführbarkeit, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffektivität zu prüfen.

Suborbital Punkt-zu-Punkt

Japans Raumfahrtpläne hören nicht bei den HTV-R-Entwicklungen auf und hoffen auf ein Mini-Shuttle. JAXA führt auch eine langfristige, wiederverwendbare Machbarkeitsstudie für das Raumfahrzeug durch, die eine Roadmap enthält.

Diese Straßenkarte sieht ein raketengetriebenes suborbitales Punkt-zu-Punkt-Fahrzeug (PtoP) mit einer Reichweite von 1.242 Meilen (2.000 km) sowie ein weiteres PtoP-Fahrzeug mit einer Reichweite von 6.213 Meilen (10.000 km) und vollständig wiederverwendbaren Fahrzeugen vor - bemannte Raumfahrt-Ebene-zu-Orbit-Ebene.

Das PtoP-Fahrzeug mit kürzerer Reichweite ist ein Raketengleiter mit einem Gewicht von 118.800 Pfund (53.520 kg). Es klettert zu seinen Bestimmungsorten, nachdem es eine Geschwindigkeit erreicht hat, die mehr als das 14-fache der Schallgeschwindigkeit unter Verwendung von Verbrennungsmotoren mit abgestufter Verbrennung beträgt.

Das PtoP-Fahrzeug mit längerer Reichweite hat ein Waverider-Design und ein Gesamtgewicht von 660.000 Pfund (299.370 kg). Es würde auch auf sein Ziel gleiten, nachdem es auf Hyperschallgeschwindigkeiten beschleunigt hat - in diesem Fall ungefähr fünfmal die Schallgeschwindigkeit -, aber es würde zu längeren Überschallkreuzungen fähig sein. Das Design dieses Hyperschallflugzeugs hat einen Vorderkörper, der die einströmende Luft für das Antriebssystem komprimiert, das eine Rakete mit einem Staustrahltriebwerk kombiniert.

Pläne für die wiederverwendbare zweistufige bemannte Raumebene erfordern derzeit einen vertikalen Start, obwohl auch ein horizontaler Start in Betracht gezogen werden kann. In jedem Fall würden sowohl seine Booster-Stufe als auch der 18 m lange Orbiter, der auf dem Land befördert wird, auf einer Landebahn landen.

Das Fahrzeug existiert zur Zeit nur auf Papier. Allerdings arbeitet JAXA an bodengestützten Motortests und plant Flugversuche in etwa fünf Jahren.