Воздушный запуск на орбиту - это метод запуска ракет на высоте с обычного самолета горизонтального взлета для вывода спутников на низкую околоземную орбиту . Это является продолжением на развитие воздушных запусков в экспериментальных самолетов , которые начались в конце 1940 - х годов. Этот метод при использовании для ввода полезной нагрузки на орбиту дает значительные преимущества по сравнению с обычными вертикальными запусками ракет, в частности, из-за уменьшения массы, тяги и стоимости ракеты.
Также разрабатываются возможности запуска в воздух для суборбитальных космических полетов . В 2004 году Ансари X Prize $ 10 миллионов кошелек был выигран командой во главе с Берт Рутан «s Scaled Composites , запуск SpaceShipOne из специально построенном White Knight самолета - носителя.
Преимущества
Основное преимущество ракеты, запускаемой высоко летящим самолетом, состоит в том, что ей не нужно пролетать через низкую плотную атмосферу, сопротивление которой требует значительного [1] количества дополнительной работы и, следовательно, массы топлива . Более высокая плотность на меньших высотах приводит к большим силам сопротивления, действующим на транспортное средство. Вдобавок тяга теряется из-за чрезмерного расширения выхлопных газов при высоком давлении окружающей среды и недостаточного расширения при низком давлении окружающей среды; Фиксированная геометрия сопла не может обеспечить оптимального расширения выхлопных газов во всем диапазоне давления окружающей среды и представляет собой компромиссное решение. Ракеты, запускаемые с большой высоты, могут быть оптимизированы для более низкого давления окружающей среды, что позволяет достичь большей тяги во всем рабочем режиме.
Топливо сохраняется, потому что летательный аппарат -носитель поднимает ракету на высоту намного эффективнее. Двигатели самолетов не требуют хранения окислителя на борту, и они могут использовать окружающий воздух для создания тяги, например, в турбовентиляторном двигателе . Это позволяет системе запуска сохранить значительное количество массы, которая в противном случае была бы зарезервирована для топлива, уменьшая общий размер. В этом случае большая часть массы ракеты может включать в себя полезную нагрузку, что снижает затраты на запуск полезной нагрузки. Также можно использовать топливо с более высоким импульсом, которое не допускается при запусках с поверхности из-за их токсичности, например, топливо, содержащее бериллий или фтор.
Воздушный запуск на орбиту дает возможность выполнять операции, подобные самолетам, например запуск по запросу, а также в меньшей степени зависит от погодных условий, ограничивающих запуск . Это позволяет самолету облетать погодные условия, а также летать к лучшим точкам запуска и запускать полезную нагрузку с любым орбитальным наклоном в любое время. Также снижаются расходы на страхование, поскольку запуски происходят вдали от суши, и нет необходимости в стартовой площадке или блок-хаусе. [ необходима цитата ]
Воздушный запуск на орбиту также хорошо работает в составе комбинированной системы запуска, такой как многоразовая одноступенчатая ракета-носитель с воздушным запуском для запуска ракеты-носителя с приводом от ракеты или ракетного / прямоточного воздушно-реактивного двигателя / прямоточного воздушно-реактивного двигателя.
Дополнительным преимуществом воздушного запуска на орбиту является уменьшенная дельта V, необходимая для выхода на орбиту. Это приводит к большему соотношению полезной нагрузки к топливу, что снижает затраты на единицу массы при выходе на орбиту. Для дальнейшего использования преимущества Delta V был предложен сверхзвуковой запуск с воздуха на орбиту. [2]
Критика
По данным Aviation Week и Space Technology , запуск с воздуха на орбиту ограничен размером самолета. Кроме того, самолеты могут создавать большие боковые силы, которые могут повредить полезную нагрузку. [3]
Генеральный директор SpaceX Илон Маск заявил в ходе сеанса вопросов и ответов, что повышение производительности не стоит дополнительных сложностей и ограничений (абзацы добавлены):
"... похоже ... вы там высоко, и это, конечно, хорошо, и вы едете на ... 0,7 или 0,8 Маха, и у вас есть некоторая скорость и высота, вы можете использовать более высокий коэффициент расширения на не сопло , не все , что добавить до значимого улучшения полезной нагрузки на орбиту? ответ нет, это не так, к сожалению. это довольно небольшое улучшение. это может быть улучшение полезной нагрузки на орбиту 5% ... и тогда у вас есть этот громадный самолет, с которым нужно иметь дело. Это все равно, что иметь сцену . С точки зрения SpaceX , было бы больше смысла иметь гигантский самолет или увеличить размер первой ступени на пять процентов? , Я выберу вариант 2. И затем, как только вы выйдете за пределы определенного масштаба, вы просто не сможете сделать самолет достаточно большим. Когда вы бросаете ... ракету, у вас возникает небольшая проблема, что вы не собираетесь в правильном направлении. Если вы посмотрите на то, что Orbital Sciences сделали с Pegasus , у них есть треугольное крыло для маневра поворота, но затем у вас есть это большое крыло, которое добавило кучу массы, и вы можете в основном, но не полностью, преобразовать вашу горизонтальную скорость в вертикальную или в основном в вертикальную скорость, и сеть действительно не велика ". [4]
Системы воздушного пуска
Оперативный:
- Northrop Grumman Innovation Systems (первоначально Orbital Sciences , затем Orbital ATK , с 2018 года Northrop) Pegasus
- Пусковая установка Virgin Orbit LauncherOne
На пенсии:
- НОЦ-ЭВ-1 Пилот
В разработке:
- Stratolaunch (активы выставлены на продажу с июня 2019 года, статья CNBC на archive.org )
- CubeCab [5]
- АРКАСПЕЙС [6]
- Generation Orbit Launch Services [7] - контракт на NASA NEXT [8]
- Система запуска буксируемого планера NASA Armstrong Flight Research Center
- CDTI , CNES , DLR Альдебаран (ракета)
- Антонов , Корпорация аэрокосмической промышленности Китая Антонов Ан-225 Мрия [9]
Предложил:
- Космический самолет Dream Chaser в масштабе 75% от Vulcan Aerospace с ракетой от Orbital Sciences [10]
- OREL (предложено Украиной )
- Сура (предложено Украиной )
Заброшенные проекты:
- DARPA ALASA
- ООО «ЭйрЛаанч»
- МАКС
- Ишим [11]
- Свитязь [11]
- Orbital Sciences Pegasus II - проектирование / сборка по контракту для Stratolaunch Systems [12]
- Швейцарские космические системы SOAR
- XCOR Aerospace Lynx Mark III
- Falcon 9 Air разработан в 2011-2012 годах в партнерстве между SpaceX и Stratolaunch systems
Смотрите также
- НОЦ-ЭВ-1 Пилот
- NOTS-EV-2 Калеб
- Плавучий космодром
- Rockoon
- Типы ракет-носителей по стартовой платформе
Рекомендации
- ^ "Механика полета пилотируемых суборбитальных многоразовых ракет-носителей с рекомендациями по запуску и восстановлению" .
- ^ «Концептуальный проект сверхзвуковой системы запуска с воздуха» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 10 февраля 2015 года . Проверено 3 декабря 2014 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Норрис, Гай (15 февраля 2015 г.). «Пространство дизайна». Неделя авиации и космической техники (том 177, номер 2).
- ^ «Стенограмма - лекция Илона Маска в Королевском авиационном обществе» . Говорит Илон . Архивировано из оригинального 11 -го марта 2016 года . Проверено 11 марта +2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Технологии» . Архивировано 8 декабря 2015 года . Проверено 1 декабря 2015 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ ARCA Space, Haas Orbital Rocket Launcher архивации 2012-07-22 в Вайбак машины листке, 2 декабря 2008 года (22 сентября 2014)
- ^ Леоне, Дэн (26 ноября 2013 г.). «Служба запуска на орбите Startup Generation делает большие ставки на« маленькое пространство » » .
- ^ Диллер, Джордж (30 сентября 2013 г.). «НАСА заключает первый контракт на услуги запуска класса CubeSat» . Архивировано 30 сентября 2013 года. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Борис, Кристиан (7 мая 2017 г.). «У самого большого самолета в мире может быть новая миссия» . BBC. Архивировано 20 октября 2017 года . Проверено 20 октября 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Гебхардт, Крис (26 ноября 2014 г.). «SNC, Stratolaunch расширяют предлагаемые полеты Dream Chaser» . NASASpaceFlight.com . Архивировано 28 ноября 2014 года . Проверено 27 ноября 2014 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ a b Россия и Казахстан разработают уникальную космическую систему. Архивировано 9 февраля 2013 г. на Wayback Machine : «Украинские специалисты приступили к разработке системы« Свитязь »на базе казачьего транспортного самолета Ан-225« Мрия »(Мечта) и Зенит-2. ракета »,« В комплекс «Ишим» войдут два самолета МиГ-31 И, трехступенчатая ракета-носитель на обтекаемом магазине между гондолами двигателей, а также самолет-разведчик Ил-76МД Мидас ».
- ^ Бергин, Крис (25 мая 2013 г.). «Стратоланч и орбиталь - высота запуска в воздух» . NASASpaceFlight.com . Архивировано 8 июня 2013 года . Проверено 24 мая 2013 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
Внешние ссылки
СМИ, связанные с запуском в воздух на орбиту, на Викискладе?
- Исследование методов запуска с воздуха для RLV (AIAA 2001-4619)
- Низкозатратный запуск полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту
- Иллини Космический Джет