Sistemas de lanzamiento aéreo aeroespacial modernos y avanzados
Lanzamiento del cohete Pegasus desde un avión Stargazer, marzo de 2006 Foto de la NASA
Desde mediados del siglo pasado, el concepto de un sistema aeroespacial con lanzamiento aéreo se ha elaborado en diferentes países. Proporciona la salida de la carga a la órbita utilizando un cohete portador lanzado desde un avión u otro avión. Este método de lanzamiento impone restricciones a la masa de la carga útil, pero es económico y fácil de preparar. En diferentes momentos, se propusieron muchos proyectos de lanzamiento aéreo, y algunos incluso llegaron a estar en pleno funcionamiento.
Aire "Pegasus"
El proyecto de sistema aeroespacial lanzado desde el aire (AKS) más exitoso hasta la fecha se lanzó a fines de los años ochenta. La corporación estadounidense Orbital Sciense (ahora parte de Northrop Grumman) con la participación de Scaled Composites ha desarrollado el sistema Pegasus basado en el vehículo de lanzamiento del mismo nombre.
El cohete Pegasus de tres etapas tiene una longitud de 16,9 my un peso de lanzamiento de 18,5 toneladas. Todas las etapas están equipadas con motores de propulsión sólida. La primera etapa, responsable del vuelo atmosférico, está equipada con un ala delta. Hay un compartimento con una longitud de 2,1 my un diámetro de 1,18 m para acomodar la carga útil El peso de la carga es de 443 kg.
Pegasus XL en suspensión portadora. Foto de NASA
En 1994 se presentó el cohete Pegasus XL con una longitud de 17,6 my una masa de 23,13 toneladas, debido al aumento de tamaño y peso se introdujeron nuevos motores. El producto XL se distingue por su mayor energía y características de vuelo, lo que le permite alcanzar órbitas más altas o llevar una carga más pesada.
Un bombardero B-52H modificado se utilizó originalmente como portador del cohete Pegasus. Luego, el revestimiento Lockheed L-1011 se reconstruyó en el portaaviones. El avión con su propio nombre Stargazer recibió una suspensión externa para un misil y varios equipos para el control de lanzamiento.
Los lanzamientos de AKS Pegasus se realizan desde varios sitios en los Estados Unidos y más allá. La técnica de lanzamiento es bastante sencilla. El avión de transporte ingresa al área especificada y ocupa una altitud de 12 mil metros, después de lo cual se lanza el cohete. El producto Pegasus planea durante unos segundos y luego arranca el motor de la primera etapa. El tiempo total de funcionamiento de los tres motores es de 220 segundos. Esto es suficiente para llevar la carga a órbitas terrestres bajas.
Pruebas de exportación de cohetes LauncherOne, julio de 2019 Foto de Virgin Orbit
El primer lanzamiento del cohete Pegasus del B-52H tuvo lugar en abril de 1990. En 1994, se puso en funcionamiento un nuevo avión de transporte. Desde principios de los noventa se han realizado anualmente varios lanzamientos con el objetivo de poner en órbita diversos vehículos compactos y ligeros. Hasta el otoño de 2019, AKS Pegas realizó 44 vuelos, de los cuales solo 5 terminaron en accidente o éxito parcial. El costo de lanzamiento varía entre $ 40 millones y $ 56 millones, según el tipo de cohete y otros factores.
Lanzador más nuevo
Desde finales de la década de XNUMX, la empresa estadounidense Virgin Galactic ha estado trabajando en el proyecto AKC LauncherOne. Durante mucho tiempo se realizaron trabajos de desarrollo y búsqueda de clientes potenciales. En la segunda mitad del décimo, la empresa desarrolladora tuvo problemas, por lo que se tuvo que revisar el cronograma del proyecto.
El sistema LauncherOne se basa en el cohete del mismo nombre. Este es un producto de dos etapas con una longitud de más de 21 my un peso de aprox. 30 toneladas El cohete está equipado con motores N3 y N4 que utilizan queroseno y oxígeno líquido. El tiempo total de funcionamiento de los motores es de 540 segundos. El cohete LauncherOne puede llevar 230 kg de carga a una órbita con una altitud de 500 km. Se está desarrollando una modificación del cohete en tres etapas con características mejoradas.
Inicialmente, se planeó lanzar el vehículo de lanzamiento utilizando un avión especial White Knight Two, pero en 2015 fue abandonado. El nuevo portaaviones era un avión de pasajeros Boeing 747-400 rediseñado con su propio nombre Cosmic Girl. La torre LauncherOne se instala debajo del lado izquierdo de la sección central.
El primer vuelo exitoso de LauncherOne, 17 de enero de 2021. Foto de Virgin Orbit
La empresa de desarrollo afirma que AKS LauncherOne puede operarse en cualquier aeródromo adecuado. El sitio de lanzamiento del cohete se selecciona de acuerdo con los parámetros orbitales requeridos. En términos de principios de lanzamiento y vuelo, el desarrollo de Virgin Galactic no es diferente de otros sistemas de lanzamiento aéreo. El costo de tal operación es de $ 12 millones.
El primer lanzamiento de LauncherOne tuvo lugar el 25 de mayo de 2020. Después de desacoplarse del portaaviones, el cohete puso en marcha el motor y comenzó a volar. Poco después, la línea del oxidante de la primera etapa colapsó, provocando que el motor N3 se detuviera. El cohete cayó al océano.
Virgin Orbit realizó su primer lanzamiento exitoso el 17 de enero de 2017. El cohete modificado despegó sobre el Océano Pacífico y envió 10 satélites CubeSat a una órbita baja. Hay contratos para tres lanzamientos más. Anteriormente, había un pedido de la empresa de comunicaciones OneWeb, pero estos lanzamientos se posponen indefinidamente o pueden cancelarse.
Competidores potenciales
En varios países se están creando nuevos proyectos lanzados desde el aire de AKS. Al mismo tiempo, la mayor cantidad de proyectos se propone en los Estados Unidos, donde los desarrolladores proactivos pueden recibir un apoyo serio de la NASA. En otros países, la situación parece diferente y, hasta ahora, no ha dado lugar a un éxito notable.
Caza Rafale con misil MLA. Gráficos de Dassault Aviation
Desde finales de la década de XNUMX, Francia, representada por Dassault y Astrium, ha estado desarrollando AKS Aldebaran. Inicialmente, se consideraron varios conceptos de misiles con diferentes métodos de lanzamiento, y solo MLA (Micro Launcher Airborne) recibió un mayor desarrollo: un cohete compacto con una carga de decenas de kilogramos, adecuado para su uso con el caza Rafale.
El diseño del Aldebaran MLA se ha realizado durante varios años, pero las pruebas aún no han comenzado. Además, tanto el momento de las pruebas como el futuro mismo del proyecto siguen siendo cuestionados.
Un interesante concepto de AKC fue propuesto por la empresa estadounidense Generation Orbit. Su proyecto GOLauncher-1 / X-60A prevé la construcción de un cohete propulsor líquido de una sola etapa adecuado para la suspensión debajo de un avión Learjet 35. Debe desarrollar velocidad hipersónica y realizar vuelos suborbitales. En el futuro, es posible obtener capacidades orbitales. El X-60A se considera una plataforma para una variedad de proyectos de investigación.
Lanzamiento del cohete X-60A. Gráficos de la Fuerza Aérea de EE. UU.
A principios de la última década, Generation Orbit recibió el apoyo del Pentágono. En 2014, un prototipo de cohete X-60A realizó su primer vuelo de exportación con un portaaviones estándar. Desde entonces, no ha habido informes de vuelos de prueba. Probablemente, el departamento militar y el contratista continúen desarrollándose, pero hasta ahora no pueden comenzar las pruebas de vuelo en toda regla por una razón u otra.
En nuestro país se desarrollaron varios proyectos AKC de diversa índole; sus materiales se han mostrado repetidamente en varias exposiciones. Por ejemplo, el proyecto MAKS propuso el uso de un avión An-225 y un avión espacial con un tanque de combustible externo. El proyecto Air Launch también se desarrolló sobre la base del avión An-124. Se suponía que debía llevar un contenedor de caída con un misil Polet. Ambos proyectos no pudieron completarse por varias razones.
Perspectivas de direcciones
Como puede ver, durante las últimas décadas, el concepto de lanzamiento aéreo para vuelo orbital ha atraído la atención, lo que lleva a la aparición regular de nuevos proyectos. Al mismo tiempo, no todos los desarrollos de este tipo alcanzan al menos las pruebas, sin mencionar el funcionamiento en toda regla. Hasta la fecha, solo AKS Pegasus ha podido llevarlo a vuelos regulares, y pronto LauncherOne puede mostrar tal éxito.
Complejo Air Launch basado en An-124. Gráficos GRTs ellos. Makeeva
Tal falla de un lanzamiento aéreo está asociada con varias limitaciones objetivas. La capacidad de carga de dicho AKS hasta ahora no supera varios cientos de kilogramos y depende directamente del peso de lanzamiento del cohete, que, a su vez, se determina de acuerdo con las características del avión de transporte. El ahorro de combustible debido al lanzamiento aéreo generalmente no resuelve este problema.
Sin embargo, los sistemas lanzados desde el aire tienen sus ventajas. Demuestran ser un medio conveniente para inyectar pequeñas cargas en órbitas bajas. La carga útil más baja le permite recolectar toda la carga más rápido y reducir los tiempos de espera de los clientes. Al mismo tiempo, es posible dividir el costo de lanzamiento relativamente bajo en un mayor número de clientes. Sin embargo, los desarrolladores y fabricantes de tecnología espacial en miniatura aún no han mostrado el debido interés en el AKS existente.
La experiencia extranjera muestra que los sistemas aeroespaciales con lanzamiento aéreo tienen ciertas ventajas sobre otras tecnologías espaciales y de cohetes y pueden resolver problemas individuales de manera más eficaz. Se puede suponer que en el futuro esta clase de tecnología no desaparecerá e incluso se desarrollará. Como resultado, finalmente se formará un nuevo nicho en el mercado de lanzamiento espacial, que será de interés para los fabricantes de tecnología de cohetes y clientes potenciales.
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