Суборбитальные полёты – это полёты по баллистической траектории, в течение, которого космонавты несколько минут находятся в состоянии невесомости и рассматривают контур планеты Земля из космоса.

История суборбитальных пилотируемых космических полетов.

5 мая 1961 года Алан Шепард стал первым человеком, совершившим суборбитальный полёт в космос. И при этом он стал первым американцем, который полетел в космос. Миссия Шепарда стартовала с мыса Канаверал. Его капсула Freedom 7 Mercury поднялась на высоту 187,42 км, и затем приводнилась в Атлантическом океане.

Второй суборбитальный полёт совершил Вирджил Гриссом 21 июля 1961 года в корабле Liberty Bell 7 Mercury. Его капсула Liberty Bell 7 Mercury поднялась на высоту 190,39 км, и затем приводнилась в Атлантическом океане.

После полётов Шепарда и Гриссома гиперзвуковой реактивный самолет X-15 ВВС также начал совершать суборбитальные полеты. 17 июля 1962 года во время 62-о полёта X-15 пилот Роберт М. Уайт поднял космический самолет с ракетным двигателем на высоту 95,9 км, пересек границу космоса по версии США на высоте 80 км. В период с 1962 по 1968 год самолёт X-15 совершил в общей сложности 13 суборбитальных космических полётов, в том числе два, которые достигли линии Кармана (100-километровая граница космоса), официально признанной большей частью мира. Эти два полета были выполнены пилотом ВВС Джозефом А. Уолкером и остаются самыми высокими полетами, достигнутыми X-15. Хотя X-15 эксплуатировался ВВС США и НАСА и никогда не предназначался для туризма, программа помогла проложить путь для разработки коммерческих суборбитальных ракетных космических самолетов, таких как SpaceShipOne и SpaceShipTwo от Virgin Galactic.

В мае 1996 года Xprize, позже переименованный в Ansari X Prize, пообещал присудить 10 миллионов долларов первой неправительственной организации, которая запустит пилотируемый космический корабль в космос и обратно дважды в течение двух недель. Цель приза заключалась в том, чтобы стимулировать развитие недорогих космических полётов, что необходимо для развития коммерческого рынка. В соревновании приняли участие 26 команд со всего мира, которые участвовали в разработке космического корабля, отвечающего требованиям. Приз был выигран 4 октября 2004 года, когда Scaled Composites завершила свой второй пилотируемый суборбитальный полёт за две недели на своем космическом самолете SpaceShipOne. Первый полёт на приз состоялся пятью днями ранее, 29 сентября. Это был третий запуск SpaceShipOne, первый полет состоялся 24 июня 2004 года. Полеты достигали высоты 100,1 км, 102,9 км и 112 км соответственно.

В настоящее время две компании Virgin Galactic и Blue Origin противостоят на рынке космического туризма.

2021 год становится поворотным годом, в котором начинаются суборбитальные полёты туристов. В июле 2021 года после многолетних отсрочек и после нескольких испытательных полётах в суборбитальные космические полёты отправились первые космические туристы. Две конкурирующие компании Virgin Galactic и Blue Origin отправили первых пассажиров в суборбитальный космический полёт 11 и 20 июля соответственно.

Virgin Galactic запустила свой первый суборбитальный полет с экипажем в космос после нескольких предыдущих испытательных суборбитальных полётов с экипажем. Миссия Unity 22 состоялась всего за несколько дней до того, как Blue Origin осуществила 20 июля свой первый пилотируемый суборбитальный полёт. Обе компании занимаются разработкой суборбитальных космических аппаратов более десяти лет с конечной целью запускать на границу космоса туристов, которые платят за полёт, а также проводить научные эксперименты во время некоторых таких полётов. Оба миллиардера сами на своих кораблях отправились в первый космический полёт.

— Конкуренция —

Virgin Galactic выиграла первую гонку: Кто первым запустит людей в космос. Первый испытательный полёт с экипажем из двух пилотов на борту ракетоплана VSS Unity состоялся 13 декабря 2018 года. Еще два пилотируемых испытательных полета в космос состоялись в 2019 году и 22 мая 2021 года.

Двумя неделями ранее Blue Origin осуществила 15-й беспилотный успешный запуск и посадку корабля New Shepard. 5 мая, в 60-ю годовщину полета Алана Шепарда, ставшего первым американцем, побывавшим в космосе, компания объявила, что в следующий испытательный полет, который состоится 20 июля, отправится первый экипаж.

Затем, 7 июня, через две недели после того, как Virgin завершила свой третий пилотируемый испытательный полет с двумя пилотами, Безос объявил, что 20 июля планирует отправиться в полёт вместе со своим братом Марком и победителем аукциона. Пока неустановленный победитель аукциона предложил 28 миллионов долларов за возможность присоединиться к Безосу и его брату. Затем Blue Origin объявила, что 82-летняя ветеран авиации Уолли Фанк, которая была исключена из корпуса астронавтов НАСА, была приглашена к полёту.

Позже в тот же день Virgin объявила, что Брэнсон планирует взлететь 11 июля вместе с пятью сотрудниками компании. Этот запуск стал первым с участием непрофессиональных «пассажиров» на борту.

Безос никак не прокомментировал внезапное решение Virgin запланировать рейс Брэнсона раньше, чем рейс Blue Origin. Но в пятницу компания опубликовала твит, в котором указывалось, что пассажиры New Shepard поднимутся на высоту более 62 миль, международно признанной границе космоса - линия Кармана, - а клиенты Virgin Galactic - нет. Ракетоплан Virgin Galactic взлетает на высоту чуть более 50 миль – границу космоса признанную ВВС США, НАСА и Федеральным авиационным управлением. С самого начала New Shepard проектировался так, чтобы летать выше линии Кармана.

— Virgin Galactic —

Virgin Galactic основана британским миллиардером Ричардом Брэнсоном в 2004 году. Глобальный медиа-магнат Ричард Брэнсон (70 лет, в 2021 году) ранее пересёк Тихий океан на воздушном шаре и Ла-Манш на автомобиле-амфибии. Компания поставила перед собой цель разработать и эксплуатировать коммерческие космические корабли, чтобы обеспечить платежеспособным клиентам суборбитальные космические полёты выше 80 км отметку, установленную США.

Космический аппарат VSS Unity от Virgin Galactic основан на концепции крылатого космического самолета легендарного авиаконструктора Берта Рутана. Меньшая версия космического корабля SpaceShipOne с двумя людьми выиграла в 2004 году премию Ansari X-Prize в размере 10 миллионов долларов, совершив два суборбитальных полёта в космос и обратно в течение двух недель. Брэнсон приобрел права на дизайн и увеличил вместимость космоплана с двух пилотов до шести пассажиров.

Более ранний космоплан компании Virgin, VSS Enterprise, потерпел катастрофу во время испытательного полета в 2014 году. Национальный совет по безопасности на транспорте пришел к выводу, что второй пилот слишком рано разблокировал оперение, и корабль был разорван на части из-за аэродинамических нагрузок. Второй пилот погиб, а пилот, которого каким-то образом оторвало от распадающегося корабля, был серьезно ранен. Virgin Galactic добавила меры предосторожности для предотвращения преждевременного разворота оперения, и с тех пор система работала безупречно.

Космический корабль Virgin Galactic - не классическая ракета, а ракетоплан. Он прикрепляется к брюху большого самолета-носителя, взлетающего с взлетно-посадочной полосы. Через час, при достижении высоты около 15 км, ракетоплан VSS Unity отделяется от самолета-носителя, запускает свои двигатели и достигает суборбитального пространства, где пассажиры плавают в невесомости в течение нескольких минут, а затем скользит обратно на Землю.

Когда космический корабль спускается, крылья и хвостовые балки с оперениями создают огромное сопротивление, как волан для бадминтона, уменьшая скорость входа в атмосферу и нагревание, одновременно помогая вернуть корабль в правильную ориентацию без вмешательства пилота. Вернувшись в атмосферу на высоте около 55000 футов, крылья поворачиваются вниз параллельно фюзеляжу, корабль становится планером, и пилоты направляют его на посадку на взлетно-посадочной полосе космодрома Америка длиной 12000 футов.

В космическом корабле VSS Unity могут разместиться два пилота и до шести пассажиров. В салоне 12 больших окон и 16 камер.

В настоящее время компания эксплуатирует ракетоплан SpaceShipTwo, названный VSS Unity, и самолет-носитель WhiteKnightTwo, названный VMS Eve. Аппарат SpaceShipThree, VSS Imagine, был недавно представлен и ожидает наземных и лётных испытаний.

VSS Unity - это второй корабль SpaceShipTwo, разработанный Virgin Galactic. Первый, VSS Enterprise, погиб в результате аварии над пустыней Мохаве в Калифорнии 31 октября 2014 года. После успешного набора высоты и отделения от самолета-носителя VSS Enterprise запустил двигатель на высоте 15 км, чтобы начать набор высоты. Всего через 11 секунд после включения двигателя второй пилот преждевременно разблокировал механизм оперения, что привело к резкому аэродинамическому разрушению «Энтерпрайза». Пилот Питер Зибольд катапультировался, все еще привязанный к своему сиденью, которому удалось расстегнуться, несмотря на серьезные травмы, он безопасно приземлился с парашютом на землю. Второй пилот Майкл Олсбери погиб.

Национальный совет по безопасности на транспорте США (NTSB) в конечном итоге определил, что причиной аварии стала комбинация ошибки пилота, неадекватной подготовки пилота, конструктивных недостатков космического корабля, которые не обеспечивали защиты от ошибок пилотирования в критических ситуациях, в неподходящее время в полёте.

VSS Unity, названный физиком Стивеном Хокингом, был готов примерно на 65% на момент потери Enterprise и в его конструкцию были внесены изменения, учитывающие результаты расследования причин катастрофы. VSS Unity может перевозить до четырех пассажиров и двух пилотов. После взлета с космодрома Америка в Нью-Мексико корабль Unity на VMS Eve поднимается на высоту чуть менее 15 км. Затем Unity освобождается от самолета-носителя и совершает короткое свободное падение перед тем, как запустить свой единственный гибридный ракетный двигатель.

Топливом для двигателя служит закись азота и полибутадиен с концевыми гидроксильными группами. Двигатель работает около одной минуты, создавая тягу 310 кН с удельным импульсом 250 секунд, что позволяет Unity достигнуть максимальной высоты с 15 км до примерно 85 км. После выключения двигателя экипаж и пассажиры примерно 4 минуты находятся в невесомости, им разрешается отстегиваться со своих кресел и плавать по кабине.

В это время корабль разворачивает крылья в вертикальное положение, готовясь к входу в атмосферу. После входа в атмосферу крылья складываются в обычное горизонтальное положение, и Unity плантрует, чтобы приземлиться на той же взлетно-посадочной полосе, с которой он стартовал в космопорте Америка.

Вместе с Брэнсоном на борту космического самолета VSS Unity были пилоты компании Дэйв МакКей и Майкл Масуччи, а также главный инструктор по астронавтам компании Virgin Бет Мозес, инженер по эксплуатации Колин Беннетт и Сириша Бандла, вице-президент компании Virgin по вопросам отношения с правительством, исследований и экспериментов.

• Бет Мозес, главный инструктор по астронавтам в Virgin Galactic. Мозес будет руководить пассажирской кабиной и руководить испытаниями в космосе, наблюдая за безопасным и эффективным выполнением задач испытательного полета.
• Колин Беннетт, ведущий инженер по эксплуатации Virgin Galactic. Беннетт оценит оборудование кабины, процедуры и опыт как на этапе разгона, так и в условиях невесомости.
• Сириша Бандла, вице-президент по связям с правительством и исследовательским операциям Virgin Galactic. Бандла будет оценивать опыт исследований, проводимых людьми, используя эксперимент из Университета Флориды, для которого требуется несколько переносных фиксирующих трубок, которые будут активироваться в различных точках траектории полёта.
• Сэр Ричард Брэнсон, основатель Virgin Galactic. Брэнсон прошел подготовку к полёту, которую будут проходить будущие астронавты Virgin Galactic. Компания будет использовать его наблюдения из его лётной подготовки и опыта космического полёта, чтобы улучшить путешествие для всех будущих клиентов-космонавтов.
• Пилоты VSS Unity - Дэйв Маккей и Майкл Масуччи, пилоты самолёта носителя VMS Eve - Си Джей Стеркоу и Келли Латимер.

Для Маккея это уже третий суборбитальный испытательный полёт, а для Масуччи и Мозес второй полёт.

Полёт 11 июля стал четвертым пилотируемым суборбитальным космическим полётом Virgin Galactic и 22-м полетом VSS Unity в целом, все полёты были испытательными. Предполагается, что до начала коммерческих полётов будут выполнены еще два испытательных полета.

Космический самолет Virgin Galactic и ракета Blue Origin имеют свои преимущества и недостатки.

— Blue Origin —

Blue Origin Безоса выбрала более традиционный подход, разработав полностью автоматизированную одноступенчатую многоразовую ракету с двигателем BE-3, работающим на водороде. Ракета, или силовой модуль, предназначена для подъема вместительной капсулы экипажа, перевозящей до шести пассажиров, на высоту более 62 миль.

Компания Blue Origin, основанная в 2000 году миллиардером и основателем Amazon Джеффом Безосом, предполагает, что миллионы людей будут жить и работать в космосе, и разработала свою суборбитальную ракету New Shepard в качестве первого шага к этой цели. Безосу 57 лет (в 2021 году), и он один из богатейших людей в мире. Поклонник научной фантастики, он в 2021 году ушел с поста генерального директора Amazon, чтобы сосредоточиться на космических проектах и других начинаниях

New Shepard - одноступенчатая суборбитальная ракета, состоящая из ускорителя New Shepard и капсулы. Он взлетает с традиционной стартовой площадки, и ракета-носитель совершает посадку, в то время как капсула приземляется с помощью парашюта и тормозных двигателей.

После старта ракета-носитель разгоняет капсулу до скорости, позволяющей ей двигаться по инерции вверх до высоты 105–110 км. Ракета-носитель отделяется после фазы разгона, при этом и ракета-носитель, и капсула движутся по отдельным траекториям. До шести пассажиров находятся в невесомости примерно 4 минуты.

Еще одно важное различие между этими двумя транспортными средствами заключается в том, что New Shepard полностью автоматизирован, тогда как VSS Unity требует, чтобы два пилота вручную управляли им.

Система New Shepard перед пилотируемым полётом прошла 15 испытательных полетов без экипажа и испытание на аварийное прерывание полёта. Из этих 15 полетов два включали испытания системы аварийного отключения в полёте, а многочисленные полеты также включали научные эксперименты.

Космический корабль Blue Origin полностью автоматизирован - на борту нет пилотов или систем управления - и он имеет систему аварийного спасения, которая способна отвести экипаж в безопасное место в любой момент от старта высшей точки полёта.

Корабль компании Blue Origin называется New Shepard (по имени первого американского астронавта Алана Шепарда, совершившего суборбитальный полёт в 1961 году) похож на классическую ракету, которая ускоряется до скорости более чем 3 Маха. В капсулу встроен твердотопливный ракетный двигатель Aerojet Rocketdyne, предназначенный для быстрого отталкивания капсулы от неисправного ускорителя. Система аварийного прерывания трижды успешно прошла испытания в полете. Капсула также имеет шесть самых больших окон, когда-либо построенных в космическом корабле, каждое размером 28,8 дюйма (73,152 см) в ширину и 42,7 дюйма (108,458 см) в высоту.

Клиенты Blue Origin испытают примерно в три раза большую силу тяжести во время подъема в суборбитальное пространство

Как только ракета достигает надлежащей высоты, капсула с астронавтами отделяется от ракеты-носителя, а затем проводит четыре минуты на высоте, превышающей 60 миль (100 километров), в течение которых находящиеся на борту испытывают невесомость и могут наблюдать кривизну Земли.

Ракета-носитель автономно приземляется на площадку в двух милях от места запуска, и капсула возвращается обратно на поверхность на трёх больших парашютах, которые замедляют ее примерно до мили в час при приземлении. В капсуле шесть посадочных мест и шесть больших окон.

New Shepard летает немного выше, чем 62-мильная линия Кармана, в то время как космический самолет Virgin Galactic первоначально, по крайней мере, летает на 10 миль ниже.

Хотя гибридный двигатель космоплана Virgin Galactic не оборудован автономной системой аварийного отключения, его можно отключить по команде, если датчики обнаружат какую-либо проблему. И хотя у космоплана окна меньшего размера, их больше - 12 в пассажирской кабине и пять в кабине пилотов. Самая большая разница для пассажиров - это продолжительность полета. New Shepard от Blue Origin взлетает, взлетает в космос и приземляется примерно через 10 минут. Клиенты Virgin в космоплане VSS Unity, сначала поднимутся на высоту в 15 км на реактивном носителе VMS Eve, а затем будут выпущены для полета на ракете в космос и планирующего спуска на Землю. Продолжительность полета от взлета до посадки - час и более.

20 июля 2021 года корабль New Shepard совершил первый пилотируемый суборбитальный полёт. Корабль достиг высоты 107, 48 км. В экипаж первого полёта вошли основатель компании Джефф Безос, его брата Марк Безос, Уолли Фанк и Оливер Деймен. Марк Безос (53 года) - финансист, который руководит Фондом семьи Безос и работает пожарным-добровольцем. Уолли Фанк - участница группы женщин-астронавтов Mercury 13. Меркурий 13 - это группа женщин, которые прошли многие из тех же программ физиологической и психологической подготовки, что и первые астронавты НАСА. Программа никогда не была официальной, и ни одна из женщин так и не полетела в космос. Тем не менее, она сделала успешную карьеру в авиации, став первой женщиной-инспектором по безопасности полетов в Национальном совете по безопасности на транспорте и работала старшим пилотом в нескольких лётных школах.

Мечта о полётах в космос Уолли Фанк, которой в 2021 году было 82 года, стала реальностью. Уолли Фанк стала самым старым человеком, достигшим космоса, превхойтя рекорд, установленный Джоном Гленном в 1998 году, когда в возрасте 77 лет он совершил недельную орбитальный полёт на борту шаттла Дискавери STS-95.

Четвёртым пассажиром первого пилотируемого полёта New Shepard стал 18-летний Оливер Деймен. Место для Оливера купил его отец, управляющий хедж-фондом. Победитель аукциона за 28 миллионов долларов, несмотря на то, что он знал дату предстоящего полёта на момент аукциона, сообщил о «конфликте расписания», и перенёс свой полёт на более позднее время. Оливер Дэмен имеет лицензию частного пилота и увлекается космонавтикой, этой осенью он планирует начать изучать физику в университете.

В 18 лет Оливер стал самым молодым человеком, достигшим космоса - рекорд, который в настоящее время принадлежит советскому космонавту Герману Титову, выполнившему орбитальный полёт в возрасте 25 лет.

Что касается будущих полётов, Blue Origin еще не объявила цены на билеты, за исключением места, которое было продано с аукциона за 28 миллионов долларов США в поддержку благотворительной организации Blue Origin’s Club for the Future.

Virgin Galactic планирует начать регулярные коммерческие полёты в начале 2022 года и планирует выполнять до 400 полетов в год из космопорта Америка (Spaceport America), своей базы в Нью-Мексико. Уже продано около 600 билетов, в том числе для голливудских знаменитостей, по цене от 200 000 до 250 000 долларов. Ожидается, что билеты будут еще дороже, когда они поступят в продажу.

Blue Origin еще не объявила цены на билеты или дату начала коммерческих операций. Но одно место на рейс 20 июля было продано на аукционе - и таинственный победитель заплатил 28 миллионов долларов.

— Коммерческие планы —

Включая первые две миссии НАСА в рамках программы Меркурий, 13 испытательных полетов X-15 на высоту более 50 миль, два авариёных старта ракет Союз и три полёта в 2004 году предшественника ракетоплана Virgin, полет Брэнсона (11 июля 2021) стал 24-м суборбитальным полётом начиная с 1961 года, а полёт Безоса (20 июля 2021) на New Shepard – 25-м. Среди 30 полётов - 14 полётов выше 100 км.

— 2022 год —

Всего в 2022 году было совершено три пилотируемых суборбитальных полёта. 18 суборбитальных астронавтов совершили полёты в 2022 году. Все полёты были совершены на ракете New Shepard. В полётах участвоволи 18 астронавтов, один из них (Эван Дик) совершил второй суборбитальный полёт. Все суборбитальные полёты 2022 года - выше 100 км. Всего 55 суборбитальных астронавтов совершали суборбитальные полёты. 8 из них совершали также и орбитальные полёты. Из 47 суборбитальных астронавтов 34 совершали полёты выше 100 км и 13 совершали полёты выше 50 миль, но ниже 100 км.

— 2023 год —

В сентябре 2022 года корабль New Shepard компании Blue Origin потерпел аварию. С пех пор New Shepard больше не летает. Не ясно когда он возобновит полёты. В 2023 году возобновились полёта корабля VSS Unity компании Virgin Galactic. VSS Unity совершил в 2023 году шесть полётов. Всего 20 человек впервые совершили суборбитальные полёты. Все суборбитальные полёты 2023 года - выше 50 миль, но ниже 100 км.

Всего 75 суборбитальных астронавтов совершали суборбитальные полёты. 8 из них совершали также и орбитальные полёты. Из 67 суборбитальных астронавтов 34 совершали полёты выше 100 км и 33 совершали полёты выше 50 миль, но ниже 100 км.