Viime vuosisadan puolivälistä lähtien eri maissa on kehitetty ilma -aluksen ilma -aluksen järjestelmää. Se mahdollistaa kuorman lähettämisen kiertoradalle lentokoneesta tai muusta lentokoneesta laukaistun kantoraketin avulla. Tämä lanseerausmenetelmä asettaa rajoituksia hyötykuormalle, mutta on taloudellinen ja helppo valmistaa. Eri aikoina ehdotettiin paljon ilmalentohankkeita, ja jotkut jopa saavuttivat täyden toiminnan.
Ilma "Pegasus"
Tähän mennessä menestynein ilma-aluksen ilma-avaruusjärjestelmä (AKS) -hanke käynnistettiin 1980-luvun lopulla. Amerikkalainen Orbital Sciense -yhtiö (nykyään osa Northrop Grummania), johon kuuluu Scaled Composites, on kehittänyt Pegasus -järjestelmän, joka perustuu samannimiseen kantorakettiin.
Kolmivaiheisen Pegasus-raketin pituus on 16,9 m ja laukaisupaino 18,5 tonnia. Kaikki vaiheet on varustettu kiinteällä polttoaineella. Ensimmäinen vaihe, joka vastaa ilmakehän lennosta, on varustettu delta -siivellä. Hyötykuormalle mahtuu lokero, jonka pituus on 2, 1 m ja halkaisija 1, 18 m. Kuorman paino on 443 kg.
Vuonna 1994 esiteltiin Pegasus XL -raketti, jonka pituus oli 17,6 m ja paino 23,13 tonnia. Koon ja painon kasvun vuoksi esiteltiin uusia moottoreita. XL -tuote erottuu lisääntyneistä energia- ja lento -ominaisuuksistaan, minkä ansiosta se voi saavuttaa korkeammat kiertoradat tai kantaa raskaampaa taakkaa.
Muokattua B-52H-pommikoneita käytettiin alun perin Pegasus-raketin kantajana. Sitten Lockheed L-1011 -vuori rakennettiin uudelleen kantajaksi. Lentokone omalla nimellään Stargazer sai ulkoisen jousituksen yhdelle raketille ja erilaisia laitteita laukaisun hallintaan.
AKC Pegasus lanseerataan useilta paikoilta Yhdysvalloissa ja sen ulkopuolella. Käynnistystekniikka on melko yksinkertainen. Kantolentokone saapuu määritellylle alueelle ja sijaitsee 12 tuhannen metrin korkeudessa, minkä jälkeen raketti pudotetaan. Pegasus -tuote suunnittelee muutaman sekunnin ajan ja käynnistää sitten ensimmäisen vaiheen moottorin. Kolmen moottorin kokonaiskäyttöaika on 220 sekuntia. Tämä riittää tuomaan kuorman matalille maapallon kiertoradille.
Pegasus-raketin ensimmäinen laukaisu B-52H: sta tapahtui huhtikuussa 1990. Vuonna 1994 otettiin käyttöön uusi lentotukialus. 1990 -luvun alusta lähtien on käynnistetty vuosittain useita laukaisuja, joiden tarkoituksena on asettaa kiertoradalle tiettyjä kompakteja ja kevyitä ajoneuvoja. Syksyyn 2019 asti AKS Pegas suoritti 44 lentoa, joista vain 5 päättyi onnettomuuteen tai osittaiseen menestykseen. Laukaisukustannukset vaihtelevat 40 miljoonasta 56 miljoonaan dollariin raketin tyypistä ja muista tekijöistä riippuen.
Uusin LauncherOne
2000 -luvun lopulta lähtien amerikkalainen Virgin Galactic on työskennellyt AKC LauncherOne -projektin parissa. Kehitystyötä ja potentiaalisten asiakkaiden etsimistä tehtiin pitkään. Kymmenennen jälkipuoliskolla kehittäjäyrityksellä oli ongelmia, joiden vuoksi hankkeen aikataulua oli tarkistettava.
LauncherOne -järjestelmä on rakennettu saman nimisen raketin ympärille. Tämä on kaksivaiheinen tuote, jonka pituus on yli 21 m ja paino n. 30 tonnia. Rakettia käyttävät N3- ja N4 -moottorit, jotka käyttävät kerosiinia ja nestemäistä happea. Moottorien kokonaiskäyttöaika on 540 sekuntia. LauncherOne -raketti voi nostaa 500 kg rahtia 230 km: n korkeudella olevalle kiertoradalle. Raketin kolmivaiheista modifikaatiota parannetaan.
Alun perin kantorakettin oli tarkoitus laukaista erityisellä White Knight Two -lentokoneella, mutta vuonna 2015 se hylättiin. Uusi lentotukialus oli uusittu Boeing 747-400 -lentokone, jolla oli oma nimi Cosmic Girl. LauncherOne -pylväs on asennettu keskiosan vasemman reunan alle.
Kehitysyhtiö väittää, että AKS LauncherOne voidaan käyttää millä tahansa sopivalla lentokentällä. Raketin laukaisukohta valitaan kiertoradan vaadittujen parametrien mukaisesti. Laskeutumis- ja lentoperiaatteiden osalta Virgin Galacticin kehitys ei eroa muista ilman laukaisujärjestelmistä. Tällaisen operaation hinta on 12 miljoonaa dollaria.
Ensimmäinen LauncherOne -laukaisu tapahtui 25. toukokuuta 2020. Kun raketti oli irrotettu telineestä, raketti käynnisti moottorin ja aloitti lennon. Pian tämän jälkeen ensimmäisen vaiheen hapetinlinja romahti, jolloin N3 -moottori pysähtyi. Raketti putosi mereen.
Virgin Orbit julkaisi ensimmäisen onnistuneen laukaisunsa 17. tammikuuta 2017. Muokattu raketti nousi Tyynenmeren yli ja lähetti 10 CubeSat -satelliittia matalalle kiertoradalle. Sopimuksia on vielä kolmeen laukaisuun. Aikaisemmin oli tilaus viestintäyhtiö OneWebiltä, mutta nämä lanseeraukset lykätään määräämättömäksi ajaksi tai ne voidaan peruuttaa.
Mahdolliset kilpailijat
Uusia AKS-ilma-aloitteisia hankkeita luodaan nyt useissa maissa. Samaan aikaan eniten hankkeita ehdotetaan Yhdysvalloissa, joissa ennakoivat kehittäjät voivat saada NASAlta vakavaa tukea. Muissa maissa tilanne näyttää erilaiselta - eikä toistaiseksi ole johtanut huomattavaan menestykseen.
Ranska, jota edustavat Dassault ja Astrium, on kehittänyt AKS Aldebarania 2000 -luvun lopusta lähtien. Aluksi harkittiin useita ohjuskonsepteja, joilla oli erilaiset laukaisumenetelmät, ja vain MLA (Micro Launcher Airborne) kehitettiin edelleen - kompakti raketti, jonka kuormitus oli kymmeniä kiloja ja joka soveltui käytettäväksi Rafale -hävittäjän kanssa.
Aldebaran MLA: n suunnittelu on ollut käynnissä useita vuosia, mutta testaus ei ole vielä alkanut. Lisäksi sekä testien ajoitus että hankkeen tulevaisuus ovat edelleen kyseenalaisia.
Mielenkiintoisen AKC -konseptin ehdotti amerikkalainen yritys Generation Orbit. Sen GOLauncher-1 / X-60A -hankkeessa on tarkoitus rakentaa yksivaiheinen nestepolttoaineraketti, joka soveltuu ripustettavaksi Learjet 35 -lentokoneen alle. Sen on kehitettävä yliäänenopeutta ja suoritettava suborbitaalisia lentoja. Tulevaisuudessa on mahdollista saada kiertorata. X-60A: ta pidetään alustana useille tutkimushankkeille.
Viimeisen vuosikymmenen alussa Generation Orbit sai Pentagon -tuen. Vuonna 2014 prototyyppi X-60A -raketti teki ensimmäisen vientilentonsa vakiokannattimen alla. Sen jälkeen ei ole raportoitu koelennoista. Todennäköisesti sotilasosasto ja urakoitsija kehittyvät edelleen, mutta toistaiseksi he eivät voi syystä tai toisesta aloittaa täysimittaisia lentotestejä.
Maassamme kehitettiin useita erilaisia AKC -hankkeita; niiden materiaalit ovat olleet toistuvasti esillä eri näyttelyissä. Esimerkiksi MAKS-hankkeessa ehdotettiin An-225-lentokoneen ja avaruusaluksen käyttöä ulkoisella polttoainesäiliöllä. Lisäksi Air Launch -hanke kehitettiin An-124-lentokoneen perusteella. Hänen piti kuljettaa pudotusastia Polet -ohjuksella. Molempia hankkeita ei voitu saattaa päätökseen useista syistä.
Suunta näkymät
Kuten näette, viime vuosikymmenten aikana ilma -aluksen käsite kiertoradalle on herättänyt huomiota, mikä on johtanut uusien projektien säännölliseen esiintymiseen. Samaan aikaan kaikki tämänkaltaiset kehitykset eivät saavuta ainakaan testejä, puhumattakaan täysimittaisesta toiminnasta. Toistaiseksi vain AKS Pegasus on pystynyt tuomaan säännöllisiä lentoja, ja pian LauncherOne saattaa osoittaa tällaista menestystä.
Tällainen ilman laukaisun epäonnistuminen liittyy useisiin objektiivisiin rajoituksiin. Tällaisen AKS: n kantavuus ei toistaiseksi ylitä useita satoja kiloja ja on suoraan verrannollinen raketin laukaisupainoon, joka puolestaan määritetään kantolentokoneen ominaisuuksien mukaan. Ilman laukaisun aiheuttama polttoainetalous ei yleensä ratkaise tätä ongelmaa.
Ilmalaukaisujärjestelmillä on kuitenkin etunsa. Ne osoittautuvat käteväksi keinoksi pistää pieniä kuormia matalille kiertoradille. Pienempi nostokyky mahdollistaa nopeamman koko kuorman keräämisen ja lyhyemmät odotusajat asiakkaille. Samalla on mahdollista jakaa suhteellisen alhaiset lanseerauskustannukset suuremmalle asiakasmäärälle. Miniatyyriteknologian kehittäjät ja valmistajat eivät kuitenkaan ole vielä osoittaneet asianmukaista kiinnostusta olemassa olevaan AKS: ään.
Ulkomaisten kokemusten mukaan ilma -aluksella olevilla ilmailu- ja avaruusjärjestelmillä on tiettyjä etuja muihin raketti- ja avaruusteknologioihin verrattuna ja ne voivat ratkaista tehokkaammin yksittäisiä ongelmia. Voidaan olettaa, että tulevaisuudessa tämä tekniikan luokka ei katoa eikä edes kehity. Tämän seurauksena avaruuden laukaisumarkkinoille muodostuu vihdoin uusi markkinarako, joka kiinnostaa rakettien valmistajia ja mahdollisia asiakkaita.
