Od sredine prejšnjega stoletja so v različnih državah razvili koncept vesoljskega sistema z izstrelitvijo v zrak. Zagotavlja izhod bremena v orbito z nosilno raketo, izstreljeno iz letala ali drugega letala. Ta način zagona nalaga omejitve mase nosilnosti, vendar je ekonomičen in enostaven za pripravo. V različnih časih je bilo predlaganih veliko projektov za izstrelitev letal, nekateri so celo dosegli popolno delovanje.
Zračni "Pegasus"
Doslej najuspešnejši projekt vesoljskega sistema (AKS), ki se je izstrelil z letalom, se je začel v poznih osemdesetih letih. Ameriška korporacija Orbital Sciense (zdaj del družbe Northrop Grumman) je s sodelovanjem Scaled Composites razvila sistem Pegasus, ki temelji na istoimenski nosilni raketi.
Tristopenjska raketa Pegasus ima dolžino 16,9 m in izstrelitveno maso 18,5 ton. Vse stopnje so opremljene z motorji na trda goriva. Prva stopnja, ki je odgovorna za atmosferski let, je opremljena z delta krilom. Za namestitev tovora je predal z dolžino 2, 1 m in premerom 1,18 m. Teža tovora je 443 kg.
Leta 1994 je bila predstavljena raketa Pegasus XL z dolžino 17,6 m in maso 23,13 ton. Zaradi povečanja velikosti in teže so bili predstavljeni novi motorji. Izdelek XL odlikujejo povečane energijske in letalne lastnosti, kar mu omogoča, da doseže višje orbite ali prenese večjo obremenitev.
Spremenjeni bombnik B-52H je bil prvotno uporabljen kot nosilec rakete Pegasus. Nato je bila podloga Lockheed L-1011 obnovljena v nosilec. Letalo z lastnim imenom Stargazer je prejelo zunanje vzmetenje za eno raketo in različno opremo za nadzor izstrelitve.
Izstrelitve AKC Pegasus se izvajajo z več spletnih mest v ZDA in širše. Tehnika zagona je precej preprosta. Nosilo letalo vstopi na določeno območje in zavzame nadmorsko višino 12 tisoč metrov, nato pa raketo spustijo. Izdelek Pegasus načrtuje nekaj sekund in nato zažene motor prve stopnje. Skupni čas delovanja treh motorjev je 220 sekund. To je dovolj za prenos tovora na nizke zemeljske orbite.
Prvi izstrelitev rakete Pegasus z B-52H je bila aprila 1990. Leta 1994 so začeli obratovati novo letalo-nosilec. Od začetka devetdesetih let je bilo letno izvedenih več izstrelitev z namenom, da se v orbito spustijo nekatera kompaktna in lahka vozila. Do jeseni 2019 je AKS Pegas opravil 44 letov, od katerih se je le 5 končalo z nesrečo ali delnim uspehom. Stroški izstrelitve se gibljejo od 40 do 56 milijonov dolarjev, odvisno od vrste rakete in drugih dejavnikov.
Najnovejši zaganjalnik One
Ameriško podjetje Virgin Galactic od konca 2000 -ih dela na projektu AKC LauncherOne. Dolgo so potekala razvojna dela in iskanje potencialnih strank. V drugi polovici desetega je imelo podjetje za razvijalce težave, zaradi česar je bilo treba revidirati projektni načrt.
Sistem LauncherOne je zgrajen okoli rakete z istim imenom. To je dvostopenjski izdelek z dolžino več kot 21 m in težo pribl. 30 ton Raketo poganjajo motorji N3 in N4 z uporabo kerozina in tekočega kisika. Skupni čas delovanja motorjev je 540 sekund. Raketa LauncherOne lahko dvigne 500 kg tovora v orbito na nadmorski višini 230 km. Razvija se tristopenjska modifikacija rakete z izboljšanimi lastnostmi.
Sprva je bilo lansirno vozilo načrtovano za izstrelitev s posebnim letalom White Knight Two, leta 2015 pa so ga opustili. Novi prevoznik je bilo preoblikovano potniško letalo Boeing 747-400 z lastnim imenom Cosmic Girl. Steber LauncherOne je nameščen pod levo stran sredinskega dela.
Razvojno podjetje trdi, da je AKS LauncherOne mogoče upravljati na katerem koli primernem letališču. Mesto izstrelitve rakete je izbrano v skladu z zahtevanimi parametri orbite. Glede na načela izstrelitve in leta se razvoj Virgin Galactic ne razlikuje od drugih sistemov za izstrelitev zraka. Stroški take operacije so 12 milijonov dolarjev.
Prvi izstrelitev LauncherOne je bila 25. maja 2020. Po ločitvi od nosilca je raketa zagnala motor in začela let. Kmalu zatem je propadla prva linija oksidanta, zaradi česar se je motor N3 ustavil. Raketa je padla v ocean.
Virgin Orbit se je prvič uspešno predstavil 17. januarja 2017. Spremenjena raketa je vzletela nad Tihim oceanom in poslala 10 satelitov CubeSat v nizko orbito. Pogodbe so še za tri lansiranja. Prej je bilo naročilo komunikacijskega podjetja OneWeb, vendar se ti predstavitvi preložijo za nedoločen čas ali pa se lahko prekličejo.
Potencialni konkurenti
Novi projekti AKS, ki se izvajajo z zrakom, se zdaj ustvarjajo v več državah. Hkrati je največ projektov predlaganih v ZDA, kjer lahko proaktivni razvijalci dobijo resno podporo NASA. V drugih državah je situacija videti drugače - in doslej ni privedla do opaznega uspeha.
Francija, ki jo zastopata Dassault in Astrium, od konca 2000 -ih razvija AKS Aldebaran. Sprva je bilo upoštevanih več konceptov raket z različnimi načini izstrelitve, nadaljnji razvoj pa je dobil le MLA (Micro Launcher Airborne) - kompaktna raketa z obremenitvijo več deset kilogramov, primerna za uporabo z lovcem Rafale.
Oblikovanje Aldebaran MLA traja že nekaj let, vendar se testiranje še ni začelo. Poleg tega ostajata vprašljiva tako čas testiranja kot sama prihodnost projekta.
Zanimiv koncept AKC je predlagalo ameriško podjetje Generation Orbit. Njegov projekt GOLauncher-1 / X-60A predvideva izdelavo enostopenjske rakete na tekoče gorivo, primerne za vzmetenje pod letalom Learjet 35. Razvijati mora hiperzvočno hitrost in opravljati podorbitalne lete. V prihodnosti je mogoče pridobiti orbitalne zmogljivosti. X-60A velja za platformo za različne raziskovalne projekte.
V začetku zadnjega desetletja je Generation Orbit prejel podporo Pentagona. Leta 2014 je prototipna raketa X-60A opravila prvi izvozni let pod standardnim nosilcem. Od takrat ni poročil o poskusnih poletih. Verjetno se vojaški oddelek in izvajalec še naprej razvijata, vendar zaenkrat iz takšnih ali drugačnih razlogov ne moreta začeti s polnopravnimi preizkusi letenja.
Pri nas je bilo razvitih več projektov AKC različnih vrst; njihovi materiali so bili večkrat prikazani na različnih razstavah. Na primer, projekt MAKS je predlagal uporabo letala An-225 in vesoljskega letala z zunanjim rezervoarjem za gorivo. Tudi projekt Air Launch je bil razvit na podlagi letala An-124. Nosil naj bi kontejner z raketo Polet. Oba projekta iz več razlogov ni bilo mogoče dokončati.
Usmeritvene možnosti
Kot lahko vidite, je v zadnjih nekaj desetletjih pozornost pritegnila koncept izstrelitve zraka za let v orbito, kar vodi k rednemu pojavljanju novih projektov. Hkrati pa vsi tovrstni dogodki ne dosegajo vsaj preizkusov, da ne omenjamo popolnega delovanja. Doslej je le AKS Pegasus lahko pripeljal redne lete, kmalu pa bi lahko LauncherOne pokazal tak uspeh.
Takšna napaka izstrelitve v zrak je povezana z več objektivnimi omejitvami. Nosilnost takšnega AKS doslej ne presega nekaj sto kilogramov in je v neposrednem sorazmerju z izstrelitveno maso rakete, ki pa je določena v skladu z značilnostmi letala -nosilca. Poraba goriva zaradi izstrelitve zraka na splošno ne reši tega problema.
Vendar imajo sistemi z zračnim pogonom svoje prednosti. Izkazalo se je, da so priročno sredstvo za vbrizgavanje majhnih obremenitev v nizke orbite. Manjša dvižna zmogljivost omogoča hitrejše zbiranje celotnega tovora in krajše čakalne dobe za stranke. Hkrati je mogoče razmeroma nizke stroške lansiranja razdeliti na večje število strank. Vendar pa razvijalci in proizvajalci miniaturne vesoljske tehnologije še niso pokazali ustreznega zanimanja za obstoječi AKS.
Tuje izkušnje kažejo, da imajo vesoljski sistemi z izstrelitvijo v zrak določene prednosti pred drugo raketno in vesoljsko tehnologijo in lahko učinkoviteje rešujejo posamezne težave. Lahko se domneva, da v prihodnosti ta razred tehnologije ne bo izginil in se celo razvil. Posledično se bo na trgu vesoljskih izstrelitev končno oblikovala nova niša, ki bo zanimiva za proizvajalce raket in potencialne kupce.
