بوينغ إكس-20 داينا-سور

كان مشروع بوينغ إكس-20 داينا-سور ("المُحلِّقة الديناميكية") برنامجًا تابعًا لسلاح الجو الأمريكي لتطوير طائرة فضائية متعددة الاستخدامات، تشمل الاستطلاع الجوي ، والقصف ، وعمليات الإنقاذ الفضائي، وصيانة الأقمار الصناعية، واعتراض الأقمار الصناعية المعادية . [ ^{1 ] استمر} البرنامج من 24 أكتوبر 1957 إلى 10 ديسمبر 1963، بتكلفة بلغت 660 مليون دولار أمريكي (ما يعادل 6.94 مليار دولار أمريكي في عام 2024 ^{[ 2 ]} )، وتم إلغاؤه بعد فترة وجيزة من بدء بناء المركبة الفضائية .  

كانت المركبات الفضائية الأخرى قيد التطوير في ذلك الوقت، مثل ميركوري وفوستوك ، عبارة عن كبسولات فضائية ذات مسارات عودة باليستية تنتهي بالهبوط بالمظلة. أما داينا-سور فكانت أشبه بالطائرة. إذ كان بإمكانها السفر إلى أهداف بعيدة بسرعة صاروخ باليستي عابر للقارات ، وصُممت للانزلاق نحو الأرض كطائرة يقودها طيار، وكان بإمكانها الهبوط في مطار. كما كان بإمكان داينا-سور الوصول إلى مدار الأرض، مثل الكبسولات الفضائية التقليدية المأهولة. ^{[ 3 ]}

هذه الخصائص جعلت مشروع داينا-سور مفهومًا أكثر تطورًا بكثير من مهمات رحلات الفضاء البشرية الأخرى في تلك الفترة. وقد تحققت الأبحاث المتعلقة بالطائرة الفضائية لاحقًا في مركبات فضائية أخرى قابلة لإعادة الاستخدام، مثل مكوك الفضاء (1981-2011) ^{[ 4 ] [ 5 ]} ، ومركبتي بوينغ X-40 و X-37B الأحدث .

طُوِّر المفهوم الأساسي للطائرة X-20 في ألمانيا خلال الحرب العالمية الثانية على يد يوجين سانجر وإيرين بريدت كجزء من اقتراح سيلبرفوغل لعام 1941. كان هذا التصميم عبارة عن قاذفة قنابل تعمل بالصواريخ، قادرة على مهاجمة مدينة نيويورك من قواعد في ألمانيا، ثم التحليق للهبوط في مكان ما في المحيط الهادئ تحت سيطرة الإمبراطورية اليابانية . وتقوم الفكرة على استخدام أجنحة المركبة لتوليد قوة الرفع والتحرك في مسار باليستي جديد، ثم الخروج من الغلاف الجوي مرة أخرى، مما يتيح للمركبة وقتًا للتبريد بين فترات التحليق. ^{[ 6 ]} بعد الحرب، تبيّن أن الحمل الحراري أثناء فترات التحليق كان أعلى بكثير مما حُسب في البداية، وكان من شأنه أن يؤدي إلى انصهار المركبة الفضائية. ^{[ 7 ]}

بعد الحرب، نُقل العديد من العلماء الألمان إلى الولايات المتحدة ضمن عملية مشبك الورق التابعة لمكتب الخدمات الاستراتيجية ، حاملين معهم معرفة تفصيلية بمشروع سيلبرفوغل. ^{[ 8 ]} من بينهم، انتقل والتر دورنبرغر وكرافت إيريك إلى شركة بيل للطائرات ، حيث اقترحا في عام 1952 ما كان في جوهره نسخة إطلاق عمودي من سيلبرفوغل تُعرف باسم "صاروخ القاذفة" أو "بومي". ^{[ 9 ] [ 10 ]}

اقترحت هذه الدراسات جميعها مركبات مختلفة تعمل بالصواريخ، قادرة على قطع مسافات شاسعة بالانزلاق بعد دفعها إلى سرعات عالية وارتفاعات شاهقة بواسطة مرحلة صاروخية. ^{[ 11 ]} يضع الصاروخ المعزز المركبة على مسار شبه مداري ، ولكنه خارج الغلاف الجوي ، مما ينتج عنه رحلة فضائية قصيرة تليها عودة إلى الغلاف الجوي . وبدلاً من العودة الكاملة والهبوط، تستخدم المركبة قوة الرفع من أجنحتها لإعادة توجيه زاوية انزلاقها إلى الأعلى، مُستبدلةً السرعة الأفقية بالسرعة الرأسية. وبهذه الطريقة، تُدفع المركبة عائدةً إلى الفضاء مرة أخرى. تتكرر طريقة الانزلاق المتقطع هذه ^{[ 12 ]} حتى تنخفض السرعة إلى مستوى يستدعي من قائد المركبة اختيار نقطة هبوط والانزلاق بها حتى الهبوط. إن استخدام قوة الرفع الجوية فائقة السرعة هذا يعني أن المركبة قادرة على زيادة مداها بشكل كبير على مسار باليستي باستخدام الصاروخ المعزز نفسه. ^{[ 11 ]}

كان هناك اهتمام كافٍ ببرنامج BoMi لدرجة أنه بحلول عام 1956 تطور إلى ثلاثة برامج منفصلة:

• روبو (قاذفة الصواريخ)، نسخة محدثة من بومي ^{[ 13 ] [ 14 ]}
• براس بيل، مركبة استطلاع بعيدة المدى ^{[ 15 ] [ 16 ]}
• Hywards (نظام دعم البحث والتطوير للأسلحة فرط الصوتية)، وهو نظام نموذجي أصغر لتطوير التقنيات اللازمة لـ Robo و Brass Bell ^{[ 17 ]}

بعد أيام من إطلاق سبوتنيك 1 في 4 أكتوبر 1957، وتحديدًا في 10 أكتوبر ^{[ 18 ]} أو 24 أكتوبر ^{[ 19 ]،} دمجت قيادة أبحاث وتطوير القوات الجوية الأمريكية ( ARDC ) دراسات هيواردز، وبراس بيل، وروبو في مشروع داينا-سور، أو نظام الأسلحة 464L، بخطة تطوير مختصرة من ثلاث مراحل. جمع هذا المقترح مقترحات الانزلاق المعزز القائمة في مركبة واحدة مصممة لتنفيذ جميع مهام القصف والاستطلاع التي تناولتها الدراسات السابقة، لتكون بمثابة خليفة لبرنامج أبحاث X-15 . ^{[ 19 ]}

كان من المقرر أن يتألف برنامج داينا-سور من ثلاث مراحل: مركبة بحثية ( داينا-سور 1 )، ومركبة استطلاع ( داينا-سور 2 ، المعروفة سابقًا باسم براس بيل)، ومركبة مزودة بقدرات قصف استراتيجي ( داينا-سور 3 ، المعروفة سابقًا باسم روبو). وكان من المتوقع إجراء أولى اختبارات الانزلاق لداينا-سور 1 في عام 1963، تليها رحلات جوية مدفوعة تصل سرعتها إلى 18 ماخ في العام التالي. وكان من المقرر نشر صاروخ انزلاقي آلي في عام 1968، على أن يكون نظام الأسلحة جاهزًا للعمل بكامل طاقته (داينا-سور 3) بحلول عام 1974. ^{[ 20 ]}

في مارس 1958، تقدمت تسع شركات أمريكية متخصصة في صناعة الطيران والفضاء بعطاءات لعقد مشروع داينا-سور. ومن بين هذه الشركات، انحصرت المنافسة بين مقترحات شركتي بيل وبوينغ. ورغم أن شركة بيل كانت تتمتع بميزة إجراء دراسات تصميمية على مدى ست سنوات، إلا أن عقد تصميم المركبة الفضائية مُنح لشركة بوينغ في يونيو 1959 (حينها كان تصميمها الأصلي قد تغير بشكل ملحوظ وأصبح الآن يُشبه إلى حد كبير ما قدمته شركة بيل). وفي أواخر عام 1961، تم اختيار صاروخ تيتان 3 كمركبة إطلاق. ^{[ 21 ]} وكان من المقرر إطلاق داينا-سور من قاعدة كيب كانافيرال الجوية في فلوريدا.

تم وضع التصميم العام للطائرة X-20 Dyna-Soar في مارس 1960. تميزت بتصميم دلتا منخفض الجناح، مع أجنحة صغيرة للتحكم بدلاً من الذيل التقليدي. كان من المقرر أن يُصنع هيكل الطائرة من سبيكة René 41 الفائقة، وكذلك ألواح السطح العلوي. أما السطح السفلي فكان من المقرر أن يُصنع من صفائح الموليبدينوم الموضوعة فوق سبيكة René 41 المعزولة، بينما كان من المقرر أن يُصنع مخروط الأنف من الجرافيت مع قضبان الزركونيا . ^{[ 22 ]}

نظراً لتغير المتطلبات، تمّ النظر في عدة نسخ من مركبة داينا-سور، تشترك جميعها في الشكل والتصميم الأساسيين نفسيهما. يجلس طيار واحد في المقدمة، وخلفه حجرة للمعدات. تحتوي هذه الحجرة على معدات جمع البيانات، والأسلحة، ومعدات الاستطلاع، أو سطح متوسط ​​يتسع لأربعة أشخاص في حالة مكوك الفضاء X-20X. تتيح المرحلة العلوية مارتن ماريتا ترانستج ، المثبتة في مؤخرة المركبة، إمكانية المناورات المدارية وإمكانية الإجهاض عند الإطلاق قبل فصلها قبل الهبوط في الغلاف الجوي. أثناء الهبوط عبر الغلاف الجوي، يحمي درع حراري معتم مصنوع من معدن مقاوم للحرارة النافذة الأمامية للمركبة. يُفصل هذا الدرع الحراري بعد الكبح الهوائي ليتمكن الطيار من الرؤية والهبوط بأمان. ^{[ 23 ]}

يُظهر رسمٌ نُشر في مجلة الفضاء/الملاحة الجوية قبل إلغاء المشروع المركبة وهي تحلق على ارتفاع منخفض فوق الغلاف الجوي لتغيير ميل مدارها ، ثم تُطلق صاروخها لاستئناف مدارها. كانت هذه قدرةً فريدةً لمركبة فضائية، إذ أن قوانين الميكانيكا السماوية تعني عادةً أن تغيير مستوى المدار يتطلب استهلاكًا هائلاً للطاقة. كان من المُتوقع أن تتمكن مركبة "داينا-سور" من استخدام هذه القدرة للالتقاء بالأقمار الصناعية حتى لو قام الهدف بمناورات مراوغة.

على عكس مكوك الفضاء اللاحق، لم يكن لدى مركبة داينا-سور عجلات في هيكلها السفلي ثلاثي العجلات ، لأن الإطارات المطاطية كانت ستشتعل أثناء العودة إلى الغلاف الجوي. وبدلاً من ذلك، طورت شركة جوديير زلاجات قابلة للسحب مصنوعة من نفس سبيكة رينيه 41 المستخدمة في هيكل الطائرة. ^{[ 24 ]}

في أبريل 1960، تم اختيار سبعة رواد فضاء سراً لبرنامج Dyna-Soar: ^{[ 25 ]}

• نيل أرمسترونغ (1930-2012؛ ناسا) 1960-1962
• ويليام هـ. "بيل" دانا (1930-2014؛ ناسا) 1960-1962
• هنري سي. جوردون (1925-1996؛ القوات الجوية) 1960-1963
• بيت نايت (1929-2004؛ القوات الجوية) 1960-1963
• راسل ل. روجرز (1928-1967؛ القوات الجوية) 1960-1963
• ميلت طومسون (1926-1993؛ ناسا) 1960-1963
• جيمس دبليو وود (1924-1990؛ القوات الجوية) 1960-1963

غادر نيل أرمسترونغ وبيل دانا البرنامج في منتصف عام 1962. وفي 19 سبتمبر 1962، انضم ألبرت كروز إلى برنامج داينا-سور، وأُعلن للجمهور أسماء رواد الفضاء الستة المتبقين في داينا-سور. ^{[ 26 ]}

بحلول نهاية عام 1962، تم تسمية داينا-سور بـ X-20، وتم إطلاق الصاروخ المعزز (المستخدم في اختبارات إسقاط داينا-سور 1) بنجاح، وأقام سلاح الجو الأمريكي حفلًا للكشف عن X-20 في لاس فيغاس . ^{[ 27 ] [ 28 ]}

أكملت شركة Minneapolis-Honeywell Regulator (التي أصبحت فيما بعد شركة Honeywell ) اختبارات الطيران على نظام توجيه بالقصور الذاتي لمشروع X-20 في قاعدة إيجلين الجوية ، فلوريدا، باستخدام طائرة NF-101B Voodoo بحلول أغسطس 1963. ^{[ 29 ]}

خُصصت طائرة بوينغ B-52C-40-BO ستراتوفورتريس 53-0399 ^{[ 30 ]} لبرنامج إسقاط كبسولة X-20 جوًا، على غرار برنامج إطلاق كبسولة X-15 . بعد إلغاء برنامج X-20، استُخدمت الطائرة في اختبارات إسقاط جوي أخرى، بما في ذلك اختبار كبسولة النجاة B-1A . ^{[ 31 ]}

مشاكل

إلى جانب مشاكل التمويل التي غالباً ما تصاحب الجهود البحثية، عانى برنامج Dyna-Soar من مشكلتين رئيسيتين: عدم اليقين بشأن الصاروخ المعزز الذي سيتم استخدامه لإرسال المركبة إلى المدار، وعدم وجود هدف واضح للمشروع.

تم اقتراح العديد من الصواريخ المعززة المختلفة لإطلاق مركبة داينا-سور إلى المدار.

اقترح سلاح الجو الأمريكي في البداية استخدام محركات تعمل بالأكسجين السائل /الوقود النفاث JP-4، أو الفلور-أمونيا، أو الفلور-هيدرازين، أو RMI (X-15)، لكن شركة بوينغ، المقاول الرئيسي، فضّلت مزيجًا من محركي أطلس وسنتور . وفي نهاية المطاف، في نوفمبر 1959، اشترط سلاح الجو استخدام محرك تيتان ^{[ 27 ]} : ^{18، كما} اقترحت شركة مارتن المنافسة التي لم تنجح، لكن محرك تيتان 1 لم يكن قويًا بما يكفي لإطلاق المركبة X-20 التي تزن خمسة أطنان إلى المدار.

كان بإمكان صاروخي تيتان 2 وتيتان 3 إطلاق مركبة داينا-سور إلى مدار الأرض، وكذلك صاروخ ساتورن سي-1 (الذي أعيدت تسميته لاحقًا إلى ساتورن 1 )، وقد اقتُرحت جميعها بتشكيلات مختلفة من المرحلة العليا والصواريخ المعززة. في ديسمبر 1961، تم اختيار تيتان 3 سي، ^{[ 27 ] : 19} ، لكن التردد بشأن نظام الإطلاق أدى إلى تأخير المشروع وتعقيد التخطيط.

كانت الغاية الأصلية لمشروع داينا-سور، كما وردت في مقترح نظام الأسلحة 464L، هي الجمع بين أبحاث الطيران وتطوير أنظمة الأسلحة. وقد تساءل كثيرون عما إذا كان ينبغي لسلاح الجو الأمريكي أن يمتلك برنامجًا فضائيًا مأهولًا، في حين أن هذا المجال يقع ضمن اختصاص وكالة ناسا. وقد أكد سلاح الجو مرارًا وتكرارًا أن داينا-سور، على عكس برامج ناسا، يسمح بالعودة المُتحكم بها إلى الغلاف الجوي، وهذا ما ركز عليه الجهد الرئيسي في برنامج إكس-20.

في 19 يناير 1963، وجّه وزير الدفاع الأمريكي ، روبرت ماكنمارا ، القوات الجوية الأمريكية لإجراء دراسة لتحديد ما إذا كان برنامج جيميني أو داينا-سور هو النهج الأنسب لنظام أسلحة فضائي. وفي منتصف مارس 1963، وبعد استلام الدراسة، صرّح الوزير ماكنمارا بأن القوات الجوية كانت تُولي اهتمامًا مُفرطًا لإعادة الدخول المُتحكّم بها إلى الغلاف الجوي، في حين أنها لم تكن تملك أهدافًا حقيقية للرحلات المدارية. ^{[ 32 ]} واعتُبر هذا بمثابة تراجع عن موقف الوزير السابق بشأن برنامج داينا-سور.

كان برنامج داينا-سور مكلفًا للغاية، ولم يُطلق أي مهمة مأهولة قبل منتصف الستينيات على أقرب تقدير. هذه التكلفة الباهظة والجدوى المشكوك فيها جعلت من الصعب على القوات الجوية الأمريكية تبرير البرنامج.

في نهاية المطاف، أُلغي برنامج X-20 Dyna-Soar في 10 ديسمبر 1963. ^{[ 4 ]} وفي اليوم نفسه الذي أُلغي فيه برنامج X-20، أعلنت القوات الجوية الأمريكية عن برنامج آخر، وهو مختبر المدار المأهول ، وهو برنامج فرعي من برنامج جيميني. وقد أُلغي هذا البرنامج أيضاً في نهاية المطاف.

تم تقييم برنامج سري آخر، هو برنامج ISINGLASS ، الذي كان من المقرر إطلاقه جواً من قاذفة قنابل من طراز B-52، وأجريت بعض أعمال الصيانة على المحرك، لكنه أُلغي في النهاية أيضاً. ^{[ 33 ]}

الخصائص العامة

• الطاقم: طيار واحد
• الطول: 35.34  قدم (10.77  متر)
• طول الجناح: 20.8  قدم (6.3  متر)
• الارتفاع: 8.5  قدم (2.6  متر)
• مساحة الجناح: 345 قدم  مربع  (32.1  متر ^مربع )
• الوزن فارغاً: 10,395  رطل (4,715  كجم)
• أقصى وزن للإقلاع: 11,387  رطل (5,165  كجم)
• محطة توليد الطاقة: محركان صاروخيان من طراز AJ10-138 ، بقوة دفع 8000 رطل (36 كيلو نيوتن) لكل منهما  

أداء

• السرعة القصوى: 17500  ميل في الساعة (28200  كم/ساعة، 15200  عقدة)
• المدى: 25,000  ميل (41,000  كم، 22,000  نمي)
• سقف الخدمة: 530,000  قدم (160,000  متر)
• معدل الصعود: 100,000  قدم/دقيقة (510  م/ث)
• حمولة الجناح: 33  رطل/  قدم مربع (160  كجم/م ² )

• أشارت الحلقة الأولى من الموسم الأول من مسلسل "منطقة الشفق " عام 1959 بعنوان " وعندما انفتحت السماء " إلى مركبة فضائية تسمى X-20 والتي كان لها شكل مشابه ولكنها كانت قادرة على حمل طاقم مكون من ثلاثة أفراد.
• في عام 1962، في الكتاب الخامس من سلسلة مايك مارس لدونالد أ. وولهايم ، بعنوان " مايك مارس يقود طائرة داينا-سور" ، قام بطل الرواية بمهمة إنقاذ طارئة في طائرة داينا-سور.
• تضمنت قصة جون بيريمان القصيرة التي نُشرت عام 1963 بعنوان "مشكلة تيلستار" استخدام طائرة داينا-سور لاعتراض أقمار الاتصالات الصناعية لإصلاحها. ^{[ 36 ]}
• في فيلم الدراما الهوليودية " مارونيد" (1969 )، ظهرت مركبة إنقاذ مصممة على غرار مركبة "داينا-سور" (تُسمى "إكس-آر في" اختصارًا لمركبة الإنقاذ التجريبية)، تم نشرها على عجل لإنقاذ رواد فضاء على متن كبسولة قيادة أبولو المعطلة. وقد سخرت مجلة "ماد" من هذه المركبة ووصفتها بـ"إكس آر تي"، أي مركبة الإنقاذ التجريبية.

• بوينغ إكس-37  - طائرة فضائية روبوتية قابلة لإعادة الاستخدام يستخدمها الجيش الأمريكي منذ عام 2010
• مطارد الأحلام
• مكوك ساتورن  – مفهوم إطلاق مكوك الفضاء باستخدام صاروخ ساتورن 5
• هيرميس
• هايبرسور  – برنامج أمريكي لتطوير سلاح فرط صوتي. صفحات تعرض أوصافًا موجزة للأهداف المراد تحويل مسارها.

التطورات ذات الصلة

• مختبر مداري مأهول

طائرات ذات دور وتكوين وعصر مماثل

• ASSET  - مركبة اختبار إعادة دخول مصغرة مصممة للتحقق من الدرع الحراري المصنوع من السبائك الفائقة لمركبة DynaSoar.
• BOR-4
• BOR-5
• ميكويان-غوريفيتش ميغ-105
• نورث أمريكان إكس-15
• سيلبرفوغل

• دينا سوار في موسوعة رواد الفضاء
• فيلم رسمي لسلاح الجو الأمريكي من ستينيات القرن الماضي يصف المركبة الفضائية.
• طائرة تسين الفضائية 1949 في موسوعة رواد الفضاء
• طائرة تسين الفضائية 1978
• الخصائص الديناميكية الهوائية فوق الصوتية لطائرة داينا-سور الشراعية وتكوين مركبة الإطلاق تيتان 3 مع ترتيبات مختلفة للزعانف (بصيغة PDF) تقرير ناسا - أبريل 1963
• مركبات إكس الأمريكية: جرد من إكس-1 إلى إكس-50 ، SP-2000-4531 - يونيو 2003؛ دراسة منشورة على الإنترنت بصيغة PDF من وكالة ناسا
• مقال في مجلة لايف بتاريخ 22 فبراير 1963 حول الطائرة X-20 والطيارين الذين يتدربون على قيادتها.