Воздушный запуск на орбиту - Air-launch-to-orbit

Stargazer компании Orbital запускает Pegasus с тремя спутниками Space Technology 5 в небе Калифорнии , 2006 г.

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 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, потому что запуски происходят вдали от суши, и нет необходимости в стартовой площадке или блок-хаусе.

Воздушный запуск на орбиту также хорошо работает в составе комбинированной системы запуска, такой как многоразовая одноступенчатая ракета-носитель с воздушным запуском, приводимая в движение ракетой или ракетным / ПВРД / ГПВРД.

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.

Недостатки

По данным Aviation Week и Space Technology , запуск в воздух на орбиту ограничен размером самолета. Кроме того, самолеты могут создавать большие боковые силы, которые могут повредить полезную нагрузку.

Генеральный директор SpaceX Илон Маск заявил в ходе сеанса вопросов и ответов, что повышение производительности не стоит дополнительных сложностей и ограничений (абзацы добавлены):

«… Похоже, что ... вы там высоко, и это, конечно, хорошо, и вы едете на ... 0,7 или 0,8 Маха, и у вас есть 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 похоже на сцену . С точки зрения SpaceX , имеет ли смысл 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 ".

Системы воздушного пуска

Оперативный:

На пенсии:

В разработке:

Предложенный:

Заброшенные проекты:

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

СМИ, связанные с запуском в воздух на орбиту, на Викискладе?