Um ônibus espacial , no campo da astronáutica , designa convencionalmente um veículo espacial que pode retornar à Terra realizando uma aterrissagem controlada na forma de um avião ou planador e que pode ser reutilizado para uma missão subsequente. Este conceito se opõe ao de espaçonaves como Soyuz , Shenzhou ou Apollo realizando uma reentrada e aterrissagem quase balística graças a pára-quedas e foguetes retrô. Originalmente, o conceito estava associado à redução dos custos de colocação em órbita de satélites artificiais (comerciais ou militares), de componentes de estações espaciais e da possibilidade de realização de operações de manutenção em órbita baixa. Na prática, o ônibus espacial americano , o único com vida operacional significativa, desempenhou um papel importante principalmente na colocação em órbita dos principais componentes da estação espacial internacional . Em suas outras missões, é vantajosamente substituído por lançadores convencionais. Após a cessação de suas missões de ônibus espaciais em 2011 , a NASA planeja retornar às espaçonaves convencionais ( Orion , Crew Dragon , CST-100 Starliner ).
Do lado americano, foram construídos seis ônibus espaciais, incluindo cinco destinados a voos orbitais ( Columbia , Challenger , Discovery , Atlantis , Endeavour ) e um para testes de voo ( Enterprise ). Os soviéticos, por sua vez, construíram doze lançadeiras, cinco das quais destinadas ao voo orbital, embora apenas uma delas voasse: o Buran .
Outros projetos de ônibus espaciais de tamanho mais modesto viram, ou quase viram a luz do dia, Hermès e o Space Rider no lado europeu, o Dream Chaser ou o X-37b no lado americano, os ônibus BOR (os primeiros ônibus espaciais da história ).) ou o projeto Klipper do lado soviético.
Os ônibus espaciais são navios projetados para oferecer reutilização parcial ou total, reduzindo os custos de lançamento. Este sistema também deve permitir que satélites ou módulos de estações espaciais sejam devolvidos à Terra para fins de reabilitação.
Na prática, nenhum ônibus espacial é totalmente reutilizável, já que todos foram lançados por foguetes convencionais, embora a reutilização total tenha sido considerada.
Se o lançador não for levado em consideração, então além de alguns demonstradores técnicos ( IXV por exemplo), todas as naves que já voaram foram projetadas para serem reutilizadas várias vezes.
Dependendo do país e das necessidades, um ônibus espacial pode ter várias funções. Entre eles, o envio de grandes cargas úteis para a órbita (satélites civis, institucionais ou militares, módulos de estação espacial, missões científicas, etc.), grandes tripulações em órbita (até 10 pessoas para o ônibus soviético Buran), carga para estações espaciais ( ISS ou Mir ) ou também deve permitir que os satélites retornem à Terra para reutilização.
A maior capacidade para uma lançadeira foi observada por Buran, podendo colocar mais de 30 toneladas em órbita baixa, a lançadeira americana podendo colocar apenas 27. No entanto, estes números devem ser qualificados, Buran tendo sido prejudicado pela forte inclinação do Cosmódromo de Baikonur, mas também que nunca foi capaz de demonstrar sua capacidade de colocar tal carga em órbita baixa.
A propulsão dos ônibus espaciais difere muito dependendo do modelo. Geralmente, os pequenos ônibus espaciais do tipo Dream Chaser , Hermès ou Space Rider possuem pequenos motores orbitais que permitem certas manobras ou mesmo sua desorbitação. Ônibus maiores, como o Buran , tinham motores orbitais maiores, permitindo que realizassem manobras longas e complexas.
Por fim, o ônibus espacial americano era o único a ter três motores atmosféricos, o RS-25 , o que constituía uma vantagem na decolagem, mas que se transformava em três pesos mortos uma vez em órbita, ao mesmo tempo penalizando as capacidades do veículo.
Os Estados Unidos são os primeiros a projetar um ônibus espacial reutilizável, capaz de colocar grandes satélites em órbita baixa e devolvê-los à Terra . Seis ônibus foram projetados desde 1976 : Enterprise , Columbia , Challenger , Discovery , Atlantis e Endeavour . A Enterprise foi um demonstrador e nunca foi ao espaço. Columbia e Challenger foram destruídos na missão. Havia também um modelo em escala real, Pathfinder , que serviu como banco de ensaio. O primeiro ônibus espacial foi colocado em serviço em 1981. A retirada dos ônibus ocorreu em 2011 . Um senador dos EUA apresentou a ideia de manter uma ou mais naves em serviço até 2015 (quando Orion deveria assumir, mesmo que esse programa fosse adiado).
Quando a União Soviética soube que os Estados Unidos lançariam seu ônibus espacial da base militar de Vandenberg , na Califórnia , a decisão de adquirir um veículo semelhante foi tomada. Na verdade, o ônibus espacial iria dotar os Estados Unidos de uma capacidade militar extraordinária, deixando a URSS em condições de competir.
O país fará, em primeiro lugar, uma cópia perfeita do ônibus espacial americano, antes de melhorá-lo para atender às necessidades russas (presença de assentos ejetáveis, ausência de motores atmosféricos no orbitador, vôo totalmente automático). Um total de doze ônibus espaciais foram construídos, seis dos quais eram modelos de teste em solo, um OK-GLI foi equipado com dois motores de aeronave para realizar voos suborbitais e cinco foram destinados a voos espaciais.
Uma única cópia entrou em órbita (designada OK 1.01 ou Buran (" Буран ", " nevasca na estepe ")), lançada em15 de novembro de 1988pelo lançador Energiya . Realizou um vôo totalmente automatizado, tornando-se a espaçonave mais complexa que já voou até hoje, o ônibus espacial americano não sendo capaz de realizar um vôo completo (decolagem, vôo orbital e pouso) em modo automático.
Outra cópia estava pronta para voar, OK 1.02 , ou Burya (" Буря ", " nevasca "), mas nunca decolou, devido à falta de recursos causada pela queda da URSS. Os outros três modelos orbitais (OK 2.01, 2.02 e 2.03) nunca foram totalmente montados.
O programa foi totalmente cancelado em 1993 por falta de fundos. Buran, a única cópia que voou, foi destruída no colapso de seu hangar em 2002. As outras cópias foram abandonadas em hangares ou destruídas. Apenas o OK-GLI está agora corretamente preservado, no Museu Técnico em Speyer , Alemanha .
O programa Energiya / Buran é o segundo maior programa espacial da história depois da Apollo em termos de custos, e o primeiro em termos humanos (mais de 6 milhões de pessoas trabalharam direta ou indiretamente no programa), e permanece hoje em grande parte desconhecido do público em geral. Em poucos anos, a URSS construiu doze maquetes de Buran e mais de cem modelos, um lançador superpesado (Energiya), um braço robótico totalmente automatizado, trajes espaciais autônomos, equivalentes ao MMU americano, a construção de um avião porta-aviões gigante (o Antonov An-225 ) e o desenvolvimento do motor de foguete de propelente líquido mais poderoso do mundo, o RD-170 .
Antes do primeiro vôo de Buran, a URSS já tinha uma vasta experiência com ônibus espaciais, graças ao programa BOR. Quando os EUA lançaram o projeto X-20 , também conhecido como Dyna-Soar , a URSS lançou o programa Spiral , uma aeronave de combate orbital monoposto a ser usada para reconhecimento e destruição de alvos terrestres. No entanto, naquela época, a URSS nunca experimentou a recuperação de veículos do tipo ônibus espacial, e foi para esse propósito que lançou o programa experimental do ônibus espacial BOR ("БОР" em russo). São pequenas embarcações com cerca de 2 a 3 metros de comprimento, equipadas com dezenas de sensores. Várias versões desses ônibus foram construídas:
O programa BOR deu origem ao projeto americano HL-20 (Horizontal Landing 20) e, posteriormente, ao ônibus espacial Dream Chaser para atender a Estação Espacial Internacional em carga e tripulação, dos EUA e da França .
O MiG-105 voou várias vezes, mas após um pouso muito difícil, foi seriamente danificado. O cancelamento do programa significa que ele nunca foi corrigido.
Após o cancelamento dos programas Energiya / Buran e BOR, a Rússia procurou reutilizar certas tecnologias em um novo projeto de ônibus espacial, que deveria permitir a substituição completa de seus navios Soyuz , cujo projeto tinha então mais de quarenta anos. Em 2004 , o programa Kliper foi formalizado, com um primeiro lançamento não tripulado em 2010 e um primeiro voo tripulado previsto para 2012 . As dificuldades financeiras do programa espacial russo obrigaram-no a resolver a procura de parcerias no estrangeiro, especialmente na Europa e no Japão . O Japão então quis se concentrar em seu programa HTV e a Europa não quis embarcar em um programa de ônibus espacial, a memória do cancelamento da Hermès ainda está na mente de todos.
O ônibus espacial deveria ter decolado em um Soyuz modificado, o que permitiria considerar os lançamentos do Cosmódromo de Baikonur no Cazaquistão , Plessetsk e Vostochniy na Rússia e Kourou , na França . O programa, por falta de recursos e real vontade política, foi totalmente cancelado em 2006 .
Apenas um elemento sobreviveu, o uso do motor NK-33 do foguete lunar em um Soyuz modificado parcialmente deu origem ao Soyuz 2.1v , a versão sem propulsores do Soyuz, decolando desde 2015 do Cosmódromo de Plessetsk , na Rússia.
No final da década de 1970, os ônibus espaciais eram conceitos muito bem vistos pelas diversas agências espaciais. Após a oficialização dos projetos dos ônibus espaciais americano e soviético, a França , por sua vez, considerou a possibilidade de criar seu próprio ônibus espacial, que rapidamente recebeu o nome de Hermès .
Após considerar um lançamento no Ariane 4 , a adição de um sistema de resgate para a tripulação requer o desenvolvimento de um lançador mais poderoso, o Ariane 5 . O projeto é rapidamente europeizado, e permite o desenvolvimento paralelo da estação francesa e então europeia Colombus. No entanto, o programa sofre de muitos problemas, a comunicação entre os países é complicada, o orçamento está aumentando constantemente e as dimensões do Ariane 5 e da Hermès estão em constante mudança. Ao mesmo tempo, modelos em tamanho natural são criados, centros de treinamento são abertos e os astronautas começam a ser treinados.
Em 1993 , o programa Hermès foi abruptamente cancelado, pois os países membros da ESA não conseguiram chegar a um acordo sobre os objetivos finais do projeto e os custos que ele geraria.
O programa deixará um legado do Ariane 5, o novo lançador europeu carro-chefe, bem como um cockpit e dois modelos em tamanho real do ônibus espacial. Posteriormente, a cabine foi incendiada pelo aeroporto que o hospedava, um dos dois modelos desapareceu e o último foi armazenado em pedaços em um hangar do Museu Bourget , aguardando reforma.
O projeto da estação europeia Colombus dará origem ao módulo Colombus da Estação Espacial Internacional . Vários outros elementos do programa também estarão em projetos como o ATV ou o demonstrador IXV .
Após o cancelamento do programa Hermès , a França busca reutilizar certas tecnologias com o objetivo de desenvolver um novo ônibus espacial europeu. É assim que projeta com a Agência Espacial Européia o demonstrador tecnológico IXV ( Intermediate Experimental Vehicle ), que tem como função validar a viabilidade de tal sistema. É um corpo de rolamento de 5 metros de comprimento, sem asas. Para navegar, o IXV possui um sistema RCS , propulsores de gás frio e também dois painéis basculantes para navegar na atmosfera terrestre. O IXV foi lançado do Centro Espacial da Guiana, na França, em11 de fevereiro de 2015por um lançador Vega , em uma trajetória suborbital, do ZLV-1 . Este vôo estava obviamente não tripulado.
Depois de conseguir uma reentrada atmosférica controlada por seus dois painéis, o IXV lançou um grande paraquedas antes de pousar suavemente no Oceano Pacífico . O IXV não voará mais, pois as tecnologias já foram utilizadas no projeto do ônibus espacial não tripulado Space Rider , que, ao contrário do IXV, terá que pousar em uma pista convencional.
No seguimento do voo do IXV, a ESA decidiu criar o projecto Space Rider, uma carroceria de carga não tripulada destinada a permitir o regresso de experiências da órbita, bem como a manutenção de satélites.
O Space Rider deve fazer seu primeiro vôo em 2022 , sob o capô de um Vega C do Centro Espacial da Guiana, na França . Posteriormente, a ESA está considerando um a dois lançamentos por ano, dependendo das aplicações comerciais que o veículo possa oferecer. A agência espacial europeia deve dar o seu acordo no final de 2019 se continua ou não os estudos, e se vai ou não levar a cabo o programa Space Rider.
Vários projetos de ônibus espaciais (para voos orbitais) e aviões espaciais (para voos sub-orbitais) foram desenvolvidos desde o início da conquista espacial no final da década de 1950 , mas devido à sua complexidade e custo, apenas um, pilotado, foi permitiu um vôo bem-sucedido até o momento: SpaceShipOne . Este projeto foi realizado para ganhar o Ansari X Prize , que ofereceu dez milhões de dólares à primeira empresa privada a lançar com sucesso um avião espacial reutilizável.
Aqui está uma lista de diferentes projetos que foram desenvolvidos:
Apesar do sucesso da Space Ship One , outras equipes privadas continuam suas pesquisas para desenvolver um veículo espacial reutilizável, na esperança de um desenvolvimento comercial do turismo espacial suborbital.
Desenho do artista do X-20 Dyna Soar .
Mikoyan-Gurevich MiG-105 Spiral no Museu da Força Aérea da Federação Russa .
Testando o X-38 CRV .
Impressão artística do SpaceLiner 7 no lançamento.
X-34 durante os testes de solo.