Alates eelmise sajandi keskpaigast on erinevates riikides välja töötatud õhusõidukiga kosmosesüsteemi kontseptsioon. See näeb ette koorma väljastamise orbiidile, kasutades lennukist või muust lennukist käivitatud kanderakett. See käivitusmeetod seab piirangud kasulikule koormusele, kuid on ökonoomne ja hõlpsasti valmistatav. Erinevatel aegadel pakuti välja palju õhkutõusmisprojekte ja mõned jõudsid isegi täies mahus tööle.
Õhk "Pegasus"
Siiani edukaim õhusõidukite kosmosesüsteemi (AKS) projekt käivitati kaheksakümnendate lõpus. Ameerika korporatsioon Orbital Sciense (praegu Northrop Grummani osa), milles osaleb Scaled Composites, on välja töötanud Pegasuse süsteemi, mis põhineb samanimelisel kanderaketil.
Kolmeastmelise Pegasuse raketi pikkus on 16,9 m ja stardimass 18,5 tonni. Kõik astmed on varustatud tahkekütuseliste mootoritega. Esimene etapp, mis vastutab atmosfäärilennu eest, on varustatud delta tiivaga. Kandevõime mahutamiseks on sektsioon, mille pikkus on 2, 1 m ja läbimõõt 1, 18 m. Koorma kaal on 443 kg.
1994. aastal esitleti Pegasus XL raketti pikkusega 17,6 m ja massiga 23,13 tonni. Mõõdu ja kaalu suurenemise tõttu võeti kasutusele uued mootorid. XL toodet eristab suurenenud energia ja lennuomadused, mis võimaldab tal jõuda kõrgematele orbiitidele või kanda suuremat koormust.
Algselt kasutati raketi Pegasus kandjana muudetud pommitajat B-52H. Seejärel ehitati vooder Lockheed L-1011 kanduriks ümber. Oma nimega Stargazer lennuk sai ühe raketi jaoks välise vedrustuse ja stardikontrolli jaoks mitmesugust varustust.
AKC Pegasus käivitatakse mitmel pool USA -s ja mujal. Käivitamise tehnika on üsna lihtne. Kandev õhusõiduk siseneb kindlaksmääratud piirkonda ja asub 12 tuhande meetri kõrgusel, mille järel rakett kukutatakse. Pegasuse toode plaanib paar sekundit ja käivitab seejärel esimese astme mootori. Kolme mootori tööaeg kokku on 220 sekundit. Sellest piisab, et viia koormus madalale Maa orbiidile.
Esimene raketi Pegasus start B-52H-st toimus aprillis 1990. 1994. aastal võeti kasutusele uus kandelennuk. Alates üheksakümnendate algusest on igal aastal korraldatud mitmeid starde, eesmärgiga viia orbiidile teatud kompaktsed ja kerged sõidukid. Kuni 2019. aasta sügiseni sooritas AKS Pegas 44 lendu, millest vaid 5 lõppesid õnnetuse või osalise eduga. Stardikulu jääb vahemikku 40–56 miljonit dollarit, olenevalt raketi tüübist ja muudest teguritest.
Uusim LauncherOne
Alates 2000. aastate lõpust töötab Ameerika ettevõte Virgin Galactic AKC LauncherOne projekti kallal. Pikka aega tehti arendustööd ja potentsiaalsete klientide otsimist. Kümnendiku teisel poolel tekkis arendusettevõttel probleeme, mille tõttu tuli projekti ajakava üle vaadata.
LauncherOne süsteem on ehitatud samanimelise raketi ümber. See on kaheastmeline toode, mille pikkus on üle 21 m ja kaal u. 30 tonni. Raketi jõuallikaks on N3 ja N4 mootorid, mis kasutavad petrooleumi ja vedelat hapnikku. Mootorite kogu tööaeg on 540 sek. Rakett LauncherOne suudab tõsta 500 kg lasti orbiidile, mille kõrgus on 230 km. Arendatakse välja raketi kolmeastmelist modifikatsiooni, millel on paremad omadused.
Esialgu plaaniti kanderakett käivitada spetsiaalse White Knight Two lennukiga, kuid 2015. aastal sellest loobuti. Uueks lennuettevõtjaks oli ümberkujundatud Boeing 747-400 reisilennuk oma nimega Cosmic Girl. LauncherOne püloon on paigaldatud keskosa vasaku külje alla.
Arendusettevõte väidab, et AKS LauncherOne'i saab kasutada igal sobival lennuväljal. Raketi stardikoht valitakse vastavalt orbiidi nõutavatele parameetritele. Stardi- ja lennupõhimõtete poolest ei erine Virgin Galacticu areng teistest õhusõidukisüsteemidest. Sellise operatsiooni maksumus on 12 miljonit dollarit.
LauncherOne esimene käivitamine toimus 25. mail 2020. Pärast kandurilt lahtiühendamist käivitas rakett mootori ja alustas lendu. Varsti pärast seda varises esimese astme oksüdeerija liin kokku, põhjustades N3 mootori seiskumise. Rakett kukkus ookeani.
Virgin Orbit tegi oma esimese eduka stardi 17. jaanuaril 2017. Muudetud rakett tõusis Vaikse ookeani kohale ja saatis 10 CubeSat satelliiti madalale orbiidile. Lepingud on veel kolme käivitamise kohta. Varem oli sideettevõtte OneWeb tellimus, kuid need käivitused lükatakse määramata ajaks edasi või võidakse tühistada.
Potentsiaalsed konkurendid
Nüüd luuakse mitmes riigis uusi AKS-i õhus käivitatud projekte. Samas pakutakse kõige rohkem projekte välja Ameerika Ühendriikides, kus ennetavad arendajad saavad NASA -lt tõsist tuge. Teistes riikides tundub olukord teistsugune - ja siiani pole see märgatavat edu toonud.
Alates 2000. aastate lõpust arendab Prantsusmaa, mida esindavad Dassault ja Astrium, AKS Aldebarani. Esialgu kaaluti mitmeid erineva stardimeetodiga raketikontseptsioone ja edasi arendati ainult MLA -d (Micro Launcher Airborne) - kompaktne rakett, mille koormus oli kümneid kilogramme, mis sobib kasutamiseks koos Rafale hävitajaga.
Aldebaran MLA projekteerimine on kestnud juba mitu aastat, kuid katsetamine pole veel alanud. Veelgi enam, nii testide ajastamine kui ka projekti tulevik on endiselt küsimärgi all.
Huvitava AKC kontseptsiooni pakkus välja Ameerika ettevõte Generation Orbit. Selle projekt GOLauncher-1 / X-60A näeb ette üheastmelise vedelkütuseraketi ehitamist, mis sobib peatamiseks lennuki Learjet 35 alla. See peab arendama hüperhelikiirust ja sooritama suborbitaalseid lende. Tulevikus on võimalik saada orbitaalvõimalusi. X-60A-d nähakse mitmesuguste uurimisprojektide platvormina.
Eelmise kümnendi alguses sai Generation Orbit Pentagoni toetust. 2014. aastal tegi X-60A raketi prototüüp oma esimese ekspordilendu tavalise kanduri all. Pärast seda pole teateid katselendude kohta tulnud. Tõenäoliselt arenevad sõjaväeosakond ja töövõtja edasi, kuid siiani ei saa nad ühel või teisel põhjusel alustada täieõiguslike lennutestidega.
Meie riigis töötati välja mitmeid erinevat tüüpi AKC projekte; nende materjale on korduvalt näidatud erinevatel näitustel. Näiteks tehti projektis MAKS ettepanek kasutada lennukit An-225 ja välise kütusepaagiga kosmoselennukit. Samuti töötati Air Launchi projekt välja lennuki An-124 baasil. Ta pidi kandma kukkumiskonteinerit raketiga Polet. Mõlemat projekti ei õnnestunud lõpetada mitmel põhjusel.
Suuna väljavaated
Nagu näete, on viimastel aastakümnetel äratanud tähelepanu orbiidile lendamiseks mõeldud õhu käivitamise kontseptsioon, mis toob kaasa uute projektide regulaarse ilmumise. Samal ajal ei jõua kõik sedalaadi arengud vähemalt testideni, täieõiguslikust toimimisest rääkimata. Praeguseks on ainult AKS Pegasus suutnud tuua regulaarlennud ja varsti võib LauncherOne sellist edu näidata.
Selline õhkutõusu rike on seotud mitmete objektiivsete piirangutega. Sellise AKSi kandevõime ei ületa seni mitusada kilogrammi ja on otseses proportsioonis raketi stardimassiga, mis omakorda määratakse kindlaks vastavalt kandelennuki omadustele. Õhu käivitamisest tingitud kütusekulu seda probleemi üldiselt ei lahenda.
Siiski on õhusõidukitel oma eelised. Need on mugav viis väikeste koormuste süstimiseks madalatesse orbiitidesse. Väiksem tõstevõime võimaldab kogu koorma kiiremat kogumist ja klientide lühemat ooteaega. Samal ajal on võimalik suhteliselt madalad käivitamiskulud jagada suuremaks hulgaks klientideks. Miniatuurse kosmosetehnoloogia arendajad ja tootjad ei ole aga senise AKS -i vastu vajalikku huvi üles näidanud.
Välismaa kogemus näitab, et õhulennuga kosmosesüsteemidel on teatud eelised teiste raketi- ja kosmosetehnoloogiate ees ning need võivad tõhusamalt lahendada üksikuid probleeme. Võib arvata, et tulevikus ei kao see tehnoloogiaklass kuhugi ja isegi areneb. Selle tulemusena moodustub kosmosesüstiturul lõpuks uus nišš, mis pakub huvi raketitoodete tootjatele ja potentsiaalsetele klientidele.
