Proyecto SpinLaunch. Centrífuga al espacio
Lanzador experimentado Suborbital Accelerator
Las fuerzas de las pequeñas empresas privadas en los Estados Unidos ahora están trabajando en varias opciones de sistemas para entregar carga en órbita, incl. con principios de trabajo inusuales. Por ejemplo, SpinLaunch, una startup con sede en California, ha desarrollado y probado un "acelerador suborbital" utilizando el principio centrífugo de lanzar una carga. La planta piloto completó con éxito su primer lanzamiento hace unas semanas.
Buscando una alternativa
SpinLaunch (literalmente "lanzamiento giratorio") se fundó en 2014 en Sunnyvale, California. Desde el principio, la única tarea de la compañía fue desarrollar un sistema fundamentalmente nuevo de lanzamientos espaciales, que tiene ventajas sobre la tecnología espacial y de cohetes tradicionales. En lugar de cohetes y motores alimentados con productos químicos, el sistema SpinLaunch debe utilizar fuerza centrífuga.
Durante los siguientes años, la empresa llevó a cabo el trabajo de investigación y desarrollo necesario. Se crearon proyectos para las instalaciones de SpinLaunch piloto y de tamaño completo. El demostrador de tecnología, que tiene capacidades limitadas, recibió su propio nombre Suborbital Accelerator ("acelerador suborbital"). En consecuencia, el sistema de tamaño completo se denomina acelerador orbital.
En construcción: instalación de una cámara de vacío
A diferencia de otras nuevas empresas espaciales, SpinLaunch no ha prestado mucha atención a la publicidad. La mayor parte del trabajo se llevó a cabo sin mucho ruido y con regularidad. Noticias... Sin embargo, a principios de 2020, logró obtener apoyo financiero de varios inversores e incluso interesar al Pentágono.
2019-20 SpinLaunch ha comenzado los preparativos para futuras pruebas. En particular, la sede de la startup se trasladó a Long Beach, y para eventos prácticos alquilaron el espacio del cosmódromo Spaceport America en Estados Unidos. Nuevo Mexico. Hasta la fecha, se ha construido allí un lanzador experimental. El 22 de octubre se llevaron a cabo sus primeras pruebas con el exitoso lanzamiento de un simulador de cohetes.
Principio centrífugo
El principio de funcionamiento de la instalación de SpinLaunch es bastante sencillo, pero su implementación es bastante complicada en términos técnicos. Al mismo tiempo, la solución exitosa de problemas de diseño permite obtener ciertas ventajas de carácter técnico, energético e incluso ambiental.
Diseño de accionamiento de centrífuga
El elemento principal y más grande de la instalación SpinLaunch es una cámara de vacío cilíndrica. En su interior hay una centrífuga para acelerar la carga útil, y en el exterior hay un tubo guía que corre a lo largo de una tangente, cuyo extremo superior está sellado herméticamente por una membrana. El complejo también incluye un dispositivo de apoyo, accionamientos eléctricos de una centrífuga, una unidad de bombeo, etc. Dependiendo de la órbita requerida, la cámara del tubo se puede instalar tanto vertical como inclinada.
Dentro de la cámara hay una centrífuga con un dispositivo de sujeción de cohetes de carga útil. Durante el lanzamiento, debe tomar la velocidad de diseño, impartiendo la energía cinética requerida al cohete. Luego, en un momento dado, se suelta el cohete, entra en el tubo guía y sale de la instalación por él, rompiendo la membrana.
Centrifugar durante el funcionamiento
Se ofrece un vehículo de lanzamiento especial para SpinLaunch. Es un producto reutilizable de dos etapas de tamaño pequeño con un compartimento de carga útil y su propio sistema de propulsión de potencia limitada. La carga útil de un cohete de este tipo alcanzaría las 400 libras (181 kg) para una órbita terrestre baja.
Tal como lo concibieron los desarrolladores, un lanzador de tamaño completo debería "girar" y expulsar un cohete a una velocidad de más de 2200 m / s. Debido a la energía acumulada, podrá elevarse a una altitud de más de 60 km en un minuto, donde se pondrá en marcha su propio motor para un mayor vuelo en órbita. Después del lanzamiento de la carga útil, el cohete debería regresar a la Tierra para prepararse para el próximo lanzamiento.
A diferentes escalas
Hasta la fecha, SpinLaunch ha construido un prototipo de Acelerador suborbital y ha comenzado a probarlo. Este complejo tiene una altura total de aprox. 50 my asegura el lanzamiento del cohete verticalmente hacia arriba. Una versión más pequeña del cohete con una longitud de aprox. 3 m. No tiene motor, y la carga útil se realiza en forma de equipo de control.
Al timón
El primer lanzamiento desde la planta piloto tuvo lugar el 22 de octubre. Utilizando el 20% de la potencia de diseño, la instalación aceleró el cohete a una velocidad de "miles de millas por hora", lo que lo elevó a una altitud de "decenas de miles de pies". Al mismo tiempo, no se mencionan las características exactas del lanzamiento y el vuelo.
En los próximos meses, la empresa prevé seguir probando su "acelerador suborbital". Está previsto realizar hasta 30 lanzamientos suborbitales para probar todos los sistemas. Entonces es posible una transición a los lanzamientos orbitales, si las características reales del sistema lo permiten.
En el futuro, la empresa completará el desarrollo y comenzará la construcción de un "acelerador" de tamaño completo. Tendrá aproximadamente tres veces el tamaño del prototipo y mostrará las características de rendimiento correspondientes. Se espera que esta variante de SpinLaunch pueda poner en órbita una carga real y pueda ingresar al mercado de servicios de lanzamiento.
Un futuro vehículo de lanzamiento para SpinLaunch
Ventajas y desventajas
Según los cálculos, ya parcialmente confirmados por las pruebas, el sistema de lanzamiento centrífugo tiene algunas ventajas sobre los complejos tradicionales de cohetes y espaciales. Sin embargo, también existen inconvenientes característicos, cuya superación resulta ser una tarea sumamente difícil.
En primer lugar, la ventaja calculada de SpinLaunch es la economía y la eficiencia energética. A diferencia de un vehículo de lanzamiento, la centrífuga acelera la carga útil sin problemas y con un motor eléctrico económico. En consecuencia, la aceleración y el despegue requieren menos energía. Según los cálculos, dicho lanzamiento reducirá la cantidad de combustible necesaria para un mayor ascenso a la órbita en un factor de cuatro.
Una ventaja importante de SpinLaunch es la relativa facilidad de preparación para el lanzamiento. Se espera que dicho sistema pueda realizar varios lanzamientos por día con un intervalo mínimo. La alta productividad tendrá un impacto significativo en el desempeño económico.
También se anotan las características ecológicas del proyecto. Entonces, el trabajo principal del sistema se realizará con la ayuda de la electricidad, que puede tener un origen "puro". En presencia de un cohete con motor, los productos de combustión se generan en la cantidad mínima requerida y se emiten solo en la atmósfera superior, donde representan una amenaza mínima para el medio ambiente.
La empresa de desarrollo afirma que las nuevas soluciones técnicas pueden reducir significativamente el costo de lanzamiento en comparación con los vehículos de lanzamiento tradicionales. Según los cálculos, este parámetro se puede aumentar a 500 mil dólares por lanzamiento, menos de 3 mil dólares por 1 kg de carga. Un costo tan bajo seguramente atraerá la atención de los clientes y contribuirá a un aumento en el número de arranques, lo que también ayudará a reducir los precios.
Sin embargo, para lograr estos objetivos, es necesario abordar varios desafíos importantes. En primer lugar, esta es la complejidad general del diseño. Construir una cámara de vacío de decenas de metros de diámetro no es una tarea fácil. Al mismo tiempo, la operatividad y confiabilidad de dicha unidad es fundamental para todo el sistema de arranque. Cualquier grieta y rotura en el vacío puede tener las consecuencias más graves.
El segundo inconveniente del sistema y del concepto en su conjunto es la limitada capacidad energética. Incluso un sistema SpinLaunch de tamaño completo podrá enviar menos de 200 kg a órbitas bajas, lo que limitará seriamente el rango de cargas y clientes potenciales. Además, prácticamente no hay margen para escalar. El aumento de la carga de salida está asociado a un aumento del tamaño del lanzador, que ya resulta excesivamente grande y complejo.
En la etapa de prueba
Aparentemente, los desarrolladores del sistema SpinLaunch conocen bien todas las fortalezas y debilidades de su proyecto. Hablando de ello, se centran en las ventajas, mientras intentan descubrir las desventajas "a puerta cerrada". Qué tan exitoso será este trabajo y si será posible obtener la proporción óptima de todas las características, las pruebas lo mostrarán.
El primer lanzamiento de un "cohete" simplificado con equipo de prueba tuvo lugar hace unas semanas, y las pruebas no se detendrán ahí. Solo durante los próximos meses, aprox. 30 lanzamientos con determinadas tareas. Y en base a los resultados de estas actividades, se determinarán las formas de un mayor desarrollo del proyecto. Por supuesto, si la planta piloto confirma las características calculadas y muestra la viabilidad general del proyecto.
- Ryabov Kirill
- lanzamiento de giro inc.
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