Bag X -prisen

Menneskets historie er fyldt med fortællinger om opdagelsesrejsende, der tog en chance, satte deres liv på spil og kastede sig ud i det ukendte dybt. På grund af deres indsats og ambition, det ser ud til, at vi nu har adgang til selv de mest mystiske steder på Jorden:de dybeste regnskove, de mørkeste huler, de højeste bjerge og selve himlen. Nu, vores uophørlige behov for at udforske skal være dækket af endnu en grænse:rummet.

Men, i modsætning til det vilde vests dage, da pionerer frit kunne begive sig ud for ære eller guld med bare en pakke på ryggen og et par gode gåsko, udforskning af denne nye grænse kræver en del flere penge og har derfor været begrænset til elite statslige instanser - indtil den Ansari X -prisen .

I denne artikel, vi dækker oprindelsen og kravene til " Nyt kapløb mod rummet " for hvilket SpaceShipOne tog præmien på $ 10 millioner den 4. oktober, 2004 - alle uden offentlige midler raketdele fra NASA eller en særlig, skabsniveau til privat rumfart. Vi vil også diskutere nogle af de andre teams og teknologi, der er involveret i løbet, og hvad konkurrencen betyder for fremtiden for rumturisme.

Denne forbud mod statsstøtte (og strengene knyttet til sådanne midler) taler til hjertet af Ansari X -prisen. X Prize Foundation blev oprettet i 1995 af Dr. Peter H. Diamandis (Administrerende direktør og formand for Zero Gravity Corporation og medstifter af International Space University) for at anspore udviklingen af rumturismeindustrien og åbne den nye grænse til offentlig . Dr. Diamandis 'inspiration til konkurrencen - og hans tillid til dens succes - stammede fra $ 25, 000 Orteig -pris tildelt den første mand til at bygge og flyve et fly non-stop fra New York til Paris i 1927. Denne konkurrence, som åbnede luftfartsindustrien, der nu er 250 milliarder dollars, blev vundet af underdog Charles Lindbergh .

1. Hvad er Ansari X -prisen?
2. Lovgivende vejspærringer
3. Holdene:Succesfulde flyvninger
4. Holdene:Mislykkede flyvninger
5. En lille raketvidenskab
6. "New Space Race" -taktik
7. Rumturisme

Hvad er Ansari X -prisen?

Så, hvad er Ansari X -prisen? Kort fortalt, det er en konkurrence, der lovede en pengepræmie på $ 10 millioner til det første tilmeldte hold til:

• Byg et rumskib, der kan bære tre voksne (højde op til 188 centimeter, 2 tommer] og vægt op til 90 kilo hver).
• Start rumskibet med tre snart kommende astronauter til en højde på 100 kilometer (62,5 miles), den internationalt anerkendte højde, hvor sub-orbitalt rum begynder.
• Returner rumskibet sikkert til Jorden - ingen knækkede knogler på astronauten, ingen alvorlig skade på skibet, etc.
• Gentag flyvningen inden for to uger ved hjælp af det samme skib, have udskiftet højst 10 procent af skibets dele (med undtagelse af brændstof), dermed klassificere rumfartøjet som en Genanvendelig lanceringskøretøj (RLV).

Bedriften skulle være afsluttet inden den 1. januar, 2005, så SpaceShipOne tog prisen med masser af tid til overs. Ud over pengepungen, vinderen modtog en 15 fod høj (152 cm), 200,7 pund (90,7 kg) bronzetrofæ. (Se Ansari X Prize Trophy for et kig på designet.)

Ingen økonomisk hjælp kunne accepteres fra nogen regering - det betyder ingen offentlige tilskud, ingen statsstøtte, ingen NASA -skibe og ingen NASA -dele. Der manglede ikke private donorer , imidlertid. Den stjernespækkede liste over bidragydere omfatter Microsofts medstifter Paul Allen (Scaled Composites 'SpaceShipOne), den oprindelige rumturist og millionær Dennis Tito, Charles Lindberghs barnebarn Erik Lindbergh, tidligere astronaut og amerikanske senator John Glenn, forfatter Tom Clancy og skuespiller Tom Hanks.

Folk fra alle lande i verden kunne konkurrere om X -prisen, og mere end 20 hold fra syv lande blev registreret. Deltagerne skulle indsende en $ 1, 000 registreringsgebyr sammen med en detaljeret beskrivelse af det foreslåede køretøj og mission, og de måtte acceptere at følge reglerne og specifikationerne ovenfor (for et kig på de specifikke dokumenter, der var påkrævet, se Ansari X -prisen:Registrer dig som et team).

Som et resultat af hotelmagnat Raymond Orteigs luftfartskonkurrence og Lindberghs succesfulde flyvning, i USA:

• Antallet af flypassagerer steg med 167, 623 mellem 1926 og 1929.
• Antallet af pilotlicensansøgninger steg med 300 procent i 1927.
• Antallet af fly med licens steg med 400 procent.
• Antallet af lufthavne er fordoblet inden for tre år.

Kun tiden vil vise, om Ansari X-prisen vil have en lignende effekt på den spirende sub-orbitale flyveindustri. Allerede, Federal Aviation Administration (FAA) har oprettet og udstedt to nye licenser til sub-orbitale rumrejser.

Kilde:http://www.xprize.org

Lovgivende vejspærringer

Efter registrering som en officiel X Prize -deltager og alle udfordringerne ved at planlægge og bygge et rumskib, der fulgte, et hold klar til lancering stod over for endnu en vejspærring: lancere licens . De fleste lande kræver licens til at flyve ethvert køretøj i luften, og at lancere noget ud i rummet og tilbage falder bestemt under den overskrift. I USA, Federal Aviation Administration (FAA) kræver en Eksperimentelt flycertifikat og a Space Launch License . Ansøgningsskemaet er ret enkelt, men den følgende proces er ikke:FAA's ansøgercheckliste er opdelt i fire faser, som omfatter hyppige møder med FAA -embedsmænd og regelmæssig inspektion af projektets fremskridt.

En anden ting at huske på:Ifølge FAA, du kan ikke bare bygge og opsende en sub-orbital raket i din baghave. Lanceringer er kun tilladt på bestemte statsfinansierede og privatfinansierede websteder (se FAA:Lanceringssteder); imidlertid, ifølge X -prisreglerne, et team kunne ikke bruge et regeringswebsted, medmindre det var åbent for alle teams (inklusive dem fra andre lande).

Kun to sub-orbitaler, bemandede raketaffyringslicenser er nogensinde blevet tildelt i USA, begge inden for de sidste seks måneder. Tilføj den tid, det tager at få FAA-godkendelse, til den 60-dages varsel, som X Prize Foundation kræver for at starte, og tiden var afgørende.

Derfor, mange hold kom ret langt i deres udvikling af rumfartøjer, men kunne ikke blive klar til at skyde op før den 1. januar, 2005, deadline. Deres ideer og teknologiske innovationer vil leve videre, imidlertid. I det næste afsnit, vi ser på nogle af de hold, der var involveret i Ansari X -prisen.

For at se FAA -vejledningen til RLV -godkendelse, herunder ansøgning og tjekliste, besøg FAA og Industry Guide to Reusable Launch Vehicle ( PDF ).

For at tjekke processen med godkendelse af en RLV, se RLV -godkendelsesproces ( PDF ).

Holdene:Succesfulde flyvninger

Ansari X -prisen fik hold fra så forskellige lande som Rusland, Canada, Rumænien, Israel, England, Argentina og USA. I modsætning til forventningen om, at store luftfartsvirksomheder ville hoppe for at involvere sig, mange af holdenes virksomheder blev stiftet efter offentliggørelsen af ​​konkurrencen, og teams bestod ofte af deres grundlæggere. Da Scaled Composites 'SpaceShipOne tog prisen, mere end 20 hold blev tilmeldt. De fleste formåede kun at færdiggøre designet eller bygge rumfartøjet, men nogle få havde testflyvninger med demonstratorraketter - nogle lykkedes, andre ikke så vellykkede. Her er en oversigt over de succesrige:

VINDER:Scaled Composites LLC

Mojave, Californien

Køretøj:SpaceShipOne , en raket på 16,4 fod (~ 5 meter), der blev affyret midt i luften fra luftfartøjsfly White Knight

Teamleder:Burt Rutan

Internet side: www.scaled.com

For at lære meget mere om SpaceShipOne og dets flyvninger, se Hvordan SpaceShipOne fungerer.

GoldenPalace.com rumprogram

da Vinci -projektet

Toronto, Ontario, Canada

Køretøj:Wild Fire , en 16 fod (~ 9 meter) raket affyret midt i luften fra en kæmpe heliumballon

Teamleder:Brian Feeney

Internet side: www.davinciproject.com

High Altitude Research Corporation (HARC)

Huntsville, Alabama

Køretøj:Liberator , en 40 fod høj (~ 12 meter) raket affyret lodret fra et havgående fartøj

Teamleder:Tim Pickens

Internet side: www.harcspace.com

Aeronautics &Cosmonautics Romanian Association (ARCA)

Aeronautics &Cosmonautics Romanian Association (ARCA)

Ramnicu Valcea, Rumænien

Køretøj:Orizont , en 17,7 meter raket affyret lodret fra jorden

Teamleder:Dumitru Popescu

Internet side: www.arcaspace.ro

Holdene:Mislykkede flyvninger

Space Transport Corporation

Gafler, Washington

Køretøj:Rubicon , en 22 fod (~ 6,7 meter), 7-motor raket affyret fra en bevægelig platform

Teamledere:Phillip Storm og Eric Meier (medstiftere)

Internet side: www.space-transport.com

Se MSNBC:Space-race-raket blæser op.

Armadillo Aerospace

Mesquite, Texas

Køretøj:Sort bæltedyr , en 24 fod (~ 7 meter) raket affyret lodret fra jorden

Teamleder:John Carmack , skaber af det populære first-person shooter videospil Wolfenstein 3D (1992), DOOM (1993) og Quake (1996)

Internet side: www.armadilloaerospace.com

Se Space.com:Armadillo Aerospace’s X Prize Prototype Crashes.

En lille raketvidenskab

For at forstå de udfordringer X PRIZE -teams stod over for og de individuelle løsninger, de konstruerede til at erobre dem, du skal muligvis pudse lidt grundlæggende raketvidenskab op. (Hvis du er til et mere udvidet kursus i raketvidenskab, Sørg for at tjekke, hvordan raketmotorer fungerer.)

Når du opretter en rumbunden raket, du har brug for at vide om to hoved ting:

• Orbitalmekanik - Dette er de grundlæggende principper bag adfærden for ethvert objekt i bevægelse, der er påvirket af tyngdekraften, herunder mennesker (i Jordens atmosfære), satellitterne, der kredser om jorden, der får GPS -systemet i din bil til at fungere og endda ting så store som en planet eller så lille som et atom.
• Fremdriftssystemer - I et ord, disse får raketten til at gå. For at bekæmpe tyngdekraften på Jordens overflade, et rumfartøjs fremdriftssystem skal skabe betydelig kraft i den modsatte retning. Denne kraft kaldes tryk . Tryk frembringes ved den ofte eksplosive forbrænding af drivmidlet (eller brændstoffet), som kan bestå af ting som hverdag som benzin eller dækgummi. Jo mere raketten vejer, jo mere drivmiddel er påkrævet; imidlertid, jo mere drivmiddel er påkrævet, jo mere raketten vejer, så rakettens design skal planlægges omhyggeligt.

Disse to grundlæggende elementer påvirker det komplekse Ansari X Prize -rumfartøj, der ligner den måde, de ville påvirke noget så simpelt som en golfbold. Når en golfspiller svinger, golfkøllen fungerer som fremdriftssystemet og skubber golfbolden højt op i luften, flyver i svingets retning. Fordi det er ramt fra siden, den danner en lang, bred bue, før han vender tilbage til jorden. Hvis bolden kunne blive ramt fra bunden, det ville gå lige op - hvilket er meningsløst for golfspillere, men fantastisk for raketforskere.

Den traditionelle måde at drive en raket eller et rumfartøj i en sub-bane er at skyde fremdriftssystemet direkte under køretøjet for at skubbe det lige op. Ved udbrændthed (det punkt, hvor alt brændstof er brugt op), raketten fortsætter med at stige i kort tid. Da det bremses af mangel på drivmiddel, det begynder at lave en bue - det er her det når sit højeste punkt (eller højde), kendt som apogee . Det begynder derefter at falde, fuldende buen, indtil den falder i en lige linje tilbage til Jordens overflade. For at forhindre ødelæggelse af raketten ved påvirkning, mange er udstyret med faldskærme for at bremse faldet.

Der er masser af ressourcer til hjemme-raketfører . Gør det selv, nybegynder -raketsæt - komplet med motorer - kan købes for så lidt som $ 5 til så meget som $ 150 i hobbybutikker på landsplan. For den seriøse hobbyist eller spirende raketforsker, kraftfulde versioner kan købes, der flyver lige så højt som et kommercielt jetfly-mere end 30, 000 fod (9, 144 meter). Et ord til de kloge :Brug af disse og raketter i H-klasse kræver godkendelse fra National Association of Rocketry af en grund-disse opsendelser kan være farlige. FAA -godkendelse kan også være påkrævet.

I det næste afsnit, vi vil beskrive noget af den teknologi, der blev brugt i X Prize -konkurrencen, og tage et detaljeret kig på topholdets flyveplaner.

"New Space Race" -taktik

Rumskibets designs er lige så forskellige som holdenes oprindelse, gør brug af etableret såvel som innovativ teknologi.

Traditionel taktik

Flere hold tog "oldie men goodie" tack, baserer deres sub-orbitale raketter på teknologi udviklet allerede i 1940'erne. Et populært design at kopiere var den tyske V-2, en anden verdenskrig -raket, der affyrede lodret fra jorden ind i Jordens stratosfære for ikke at blive opdaget og ødelagt af fjendtlige fly - verdens første guidede ballistiske missil. Hold, der valgte denne model til deres rumfartøj, såsom canadisk pil, blev tvunget til at foretage nogle seriøse tilpasninger for at opfylde konkurrencens krav:Primært raketten skulle være stor nok til at bære tre personer, og passagererne kunne ikke eksplodere, da raketten rykkede ned igen. For at tackle dette, nogle hold delte raketten fra affyringsvognen, gør lanceringen til en to-trins affære . Den første fase involverede løft af jorden, fartøjet drevet af hovedraketmotoren. I løbet af anden fase, rumfartøjets kabine koblet fra bunddelen, drevet af sine egne motorer til en sub-bane. I tilfælde af den canadiske pil, de to portioner var udstyret med faldskærme for at lette landingen.

Høje ambitioner

De mest succesrige hold i konkurrencen tog en lidt anderledes slag. Ved at bruge begrundelsen for, at opsendelse fra jordens overflade er dobbelt så svært som at starte fra store højder, Scaled Composites og da Vinci -projektet udviklede rumfartøjer, der rent faktisk lancerede et luftfartsselskabs fly og en gigantisk heliumballon fra himlen, henholdsvis. Disse lanceringer i stor højde reducere mængden af ​​raketbrændstof, der kræves (en vigtig faktor for at holde vægten og omkostningerne nede), fordi raketten har en kortere afstand at rejse for at komme til en sub-bane, og den tynde luft giver mindre modstand end jordens overflade. Scaled Composites 'SpaceShipOne frigivet fra sit transportfly White Knight omkring 45, 000 fod (~ 13, 700 meter), forstærket sig selv i en sub-bane, afbrød motorerne til en tre minutters udsigt over Jorden under vægtløse forhold og faldt derefter tilbage til jorden, bremse sin anstændighed ved at skabe aerodynamisk træk ( se Sådan fungerer SpaceShipOne for detaljerede oplysninger om flyvningen ).

Da Vinci -projektet brugte en lidt anden tilgang, dingle sit rumskib fra en genanvendelig heliumballon indtil 80, 000 fod (~ 24, 400 meter), på hvilket tidspunkt motorerne blev affyret. Da raketten køres direkte op ville ødelægge ballonen (diskvalificere adgangen), det GPS-guidede fartøj først skudt ud i en 75 graders vinkel for at rydde ballonen og derefter skiftede til en 90-graders bane for at gå lige op til underbane. Kabinen blev derefter adskilt fra bunddelen og, efter tre minutters vægtløshed og en frygtindgydende udsigt, faldt tilbage til Jorden, mens den blev brugt faldskærme på begge sektioner for at bryde faldet.

Innovativ indsats

Nogle af de mere unikke designs nåede ikke frem til flyvningstesten, men fortjener bestemt et "E" for indsats. American Discraft of Portland, Oregon, havde den inspirerede idé til at oprette en 100 fods diameter (~ 30,5 meter) "hypersonic wave rider aerospace craft"-en flyvende tallerken . I teorien, skibet (kaldet Rumturist ) ville starte vandret fra en landingsbane med 60 miles i timen (~ 97 km / t) ved at oprette sugning langs den øverste overflade og ville derefter presse luften gennem skibets udstødning for at skabe fremdrift og styring.

I det næste afsnit, vi diskuterer den fremtidige udvikling og hvad der forventes at stamme fra Ansari X Prize -deltagernes indsats.

For et kig på det nye sæt "vinger" FAA tildeler denne nye klasse af sub-orbitale astronauter, Klik her.

Rumturisme

Så hvad betyder al denne raketvidenskab for den gennemsnitlige person? Godt, til at begynde med, det betyder, at rumturisme kan være bredt tilgængelig, før vi overhovedet ser øjnene på de flyvende biler, vi troede, vi ville køre nu.

Udviklingen og indsatsen for deltagerne i X Prize har både fremskyndet tidsplanen for et sådant eventyr og potentielt drevet omkostningerne ned. Ifølge markedsundersøgelser citeret af X Prize -grundlæggeren Diamandis, hele 10, 000 amerikanere ville være villige til at betale op til $ 100, 000 for muligheden for at ride i et sub-orbitalt rumfartøj-spørgsmålet, selvfølgelig, er, om dette gebyr er realistisk for at dække omkostninger og fortjeneste. X PRIZE's formand og administrerende direktør sidestiller rumturismens nærmeste fremtid med 1920'ernes "stormstorm", da folk flokkedes til freelance piloter og betalte dem et gebyr for at køre med. Ifølge Diamandis, X Prize -konkurrencen er den første af tre faser i udviklingen af ​​en privatiseret rumfartsindustri :

1. Forskning og udvikling - Rumfartøjer er konceptualiseret, designet, oprettet og derefter testet. Denne fase er sket under Ansari X -prisen.
2. Uddannet deltagelse - Passagerer gennemgår uddannelse forstå de mulige risici ved at flyve i et eksperimentelt rumfartøj og underskrive en ansvarsfraskrivelse inden turen. Mellem 2, 000 og 3, 000 flyvninger skal finde sted, før processens sikkerhed er godkendt for offentligheden, gør det næste trin muligt.
3. Statens certificering - Rumfartøjet og producenterne gennemgår en streng FAA -godkendelsesproces, som kan ende med at koste op til 100 gange mere end udviklingen af ​​køretøjet inden dets endelige certificering af offentlig sikkerhed.

Ud over rumturisme, det forventes, at Ansari X Prize -køretøjer vil levere billige satellitopskydninger, hurtigere point-to-point passagerrejser og internationale postforsendelser samme dag. Himlen er virkelig grænsen.

For mere information om X -prisen, privat rumfart, rumturisme og beslægtede emner, tjek linkene på den næste side.

Ifølge Space.com:Ny $ 50 millioner præmie for private kredsende rumfartøjer, den næste store ting i privat rumfartskonkurrence er Amerikas Rumpris - og denne er til 50 millioner dollars . Løbet skal "bygge et kredsløbskøretøj, der er i stand til at transportere op til syv astronauter til en orbitalpost inden udgangen af ​​årtiet."

Og NASA kommer ind på den private rumfartshandling, også. Regeringsorganisationen, gennem sin Centennial Challenges -afdeling, planlægger at tilbyde kontantpriser - alt fra $ 250, 000 til 30 millioner dollars-for en lang række rumrelaterede præstationer, herunder bløde månelandinger.

Kilde:Space.com

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer SpaceShipOne
• Sådan fungerer rumturisme
• Sådan fungerer raketmotorer
• Sådan fungerer rumfærger
• Hvordan luftindåndende raketter fungerer
• Sådan fungerer vægtløshed

Flere store links

• Ansari X -prisen
• Ansari X -pris:Sådan bygger du et ANSARI X PRIZE -rumskib
• Aviation-Central.com:Tysk V-2-raket
• FAA Sub-orbital Spacecraft Application Book PDF
• Skalerede kompositter:SpaceShipOne
• Da Vinci -projekt

Kilder

• Sådan fungerer SpaceShipOne
• Ansari X -prisen
• Da Vinci -projekt
• Aviation-Central.com:Tysk V-2-raket
• Populær mekanik:Rocketeers
• Office of Space Commercialization
• FAA Sub-orbital Spacecraft Application Book
• FAA-licensregler (s. 17-23 i dokumentet)
• Wired.com:Paper Pins Space Racer to Earth - 27. august kl. 2004
• Wired News:Starry -Eyed rejsende skal vente - 26. juni, 2004
• Space.com:To X Prize -hold klar til bemandet rumfart - 27. september kl. 2003
• Space.com:Frihed til at flyve? Civile Rocketeers står over for lovgivende vejspærringer - 21. juli kl. 2003
• FAA Pressemeddelelse:FAA udsteder licens til historisk sub -orbital bemandet raketopsendelse - 23. april kl. 2004