Start rakety Pegasus z letadla Stargazer, březen 2006. Foto NASA
Od poloviny minulého století byl v různých zemích vypracován koncept leteckého systému se vzduchovým startem. Zajišťuje výstup nákladu na oběžnou dráhu pomocí nosné rakety vypuštěné z letadla nebo jiného letadla. Tento způsob startu ukládá omezení na hmotnost užitečného zatížení, ale je ekonomický a snadno se připravuje. V různých dobách bylo navrženo mnoho projektů leteckého startu a některé dokonce dosáhly plného provozu.
Vzduch "Pegasus"
Dosud nejúspěšnější projekt vzdušného leteckého systému (ASS) byl zahájen koncem osmdesátých let. Americká korporace Orbital Science (dnes součást Northrop Grumman) za účasti Scaled Composites vyvinula systém Pegasus založený na stejnojmenné nosné raketě.
Třístupňová raketa Pegasus má délku 16,9 m a startovací hmotnost 18,5 t. Všechny stupně jsou vybaveny motory na tuhá paliva. První stupeň, který má na starosti let v atmosféře, je vybaven delta křídlem. Pro umístění užitečného zatížení je k dispozici oddíl o délce 2,1 m a průměru 1,18 m. Hmotnost nákladu - 443 kg.
Pegasus XL na ramínku nosiče. Foto NASA
V roce 1994 byla představena raketa Pegasus XL o délce 17,6 m a hmotnosti 23,13 t. Zvětšením velikosti a hmotnosti byly zavedeny nové motory. Produkt XL se vyznačuje zvýšeným výkonem a letovými vlastnostmi, což vám umožní dosáhnout vyšších oběžných drah nebo nést těžší náklad.
Upravený bombardér B-52H byl původně používán jako nosič rakety Pegasus. Poté byla vložka Lockheed L-1011 přestavěna na nosič. Letoun s vlastním jménem Stargazer dostal vnější zavěšení pro jednu raketu a různé vybavení pro kontrolu startu.
Starty AKC Pegasus se provádějí z několika míst ve Spojených státech i mimo ně. Způsob spuštění je poměrně jednoduchý. Nosný letoun vstoupí do dané oblasti a zaujímá výšku 12 tisíc metrů, načež je raketa odhozena. Pegasus několik sekund klouže a poté spustí motor prvního stupně. Celková doba provozu tří motorů je 220 sec. To stačí k vynesení nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země.
Startovací test LauncherOne, červenec 2019. Foto Virgin Orbit
První start rakety Pegasus z B-52H se uskutečnil v dubnu 1990. V roce 1994 byl uveden do provozu nový nosný letoun. Od začátku devadesátých let se ročně uskutečnilo několik startů s cílem dostat na oběžnou dráhu určitá kompaktní a lehká vozidla. Do podzimu 2019 AKS Pegasus absolvoval 44 letů, z nichž pouze 5 skončilo nehodou nebo dílčím úspěchem. Náklady na start se pohybují mezi 40 miliony a 56 miliony dolarů, v závislosti na typu rakety a dalších faktorech.
Nejnovější LauncherOne
Od konce roku XNUMX pracuje americká společnost Virgin Galactic na projektu AKC LauncherOne. Dlouhou dobu probíhaly vývojové práce a hledání potenciálních zákazníků. V druhé polovině desátého měla developerská společnost problémy, kvůli kterým musel být přepracován harmonogram projektu.
Systém LauncherOne je postaven na stejnojmenné raketě. Tento dvoustupňový výrobek je dlouhý přes 21 m a váží cca. 30 t. Raketa je vybavena motory N3 a N4 využívající kerosin a kapalný kyslík. Celková doba provozu motorů je 540 sec. Raketa LauncherOne dokáže vynést 230 kg nákladu na oběžnou dráhu s výškou 500 km. Vyvíjí se třístupňová modifikace rakety se zvýšeným výkonem.
Původně se plánovalo vypuštění nosné rakety pomocí speciálního letounu White Knight Two, ale v roce 2015 se od toho upustilo. Novým dopravcem bylo přepracované osobní letadlo Boeing 747-400 s vlastním jménem Cosmic Girl. Pylon pro umístění LauncherOne je instalován pod levou částí středové sekce.
První úspěšný let LauncherOne, 17. ledna 2021. Foto Virgin Orbit
Vývojářská společnost tvrdí, že LauncherOne AKS lze provozovat na jakémkoli vhodném letišti. Místo startu rakety se volí v souladu s požadovanými parametry oběžné dráhy. Z hlediska principů startu a letu se vývoj Virgin Galactic neliší od jiných leteckých startovacích komplexů. Náklady na takovou operaci jsou 12 milionů dolarů.
První start LauncherOne proběhl 25. května 2020. Po odpojení od nosiče raketa nastartovala motor a začala létat. Krátce nato selhalo potrubí okysličovadla prvního stupně, což způsobilo vypnutí motoru N3. Raketa spadla do oceánu.
17. ledna 2017 uskutečnila Virgin Orbit svůj první úspěšný start. Upravená raketa odstartovala nad Tichým oceánem a vyslala na nízkou oběžnou dráhu 10 satelitů CubeSat. Existují smlouvy na další tři starty. Dříve existovala objednávka od komunikační společnosti OneWeb, ale tyto starty se odkládají na neurčito nebo mohou být zrušeny.
Potenciální konkurenti
V několika zemích se nyní vyvíjejí nové projekty AKC spouštěné vzduchem. Největší počet projektů se přitom nabízí v USA, kde mohou podnikaví vývojáři získat seriózní podporu NASA. V jiných zemích vypadá situace jinak – a zatím nevede k znatelnému úspěchu.
Stíhačka Rafale s raketou MLA. Dassault Aviation Graphics
Od konce roku XNUMX vyvíjí AKS Aldebaran Francie, zastoupená společnostmi Dassault a Astrium. Zpočátku se uvažovalo o několika konceptech střel s různými způsoby odpalu a dalšího vývoje se dočkala pouze MLA (Micro Launcher Airborne), kompaktní střela s nákladem desítek kilogramů, vhodná pro použití se stíhačkou Rafale.
Konstrukce Aldebaran MLA probíhá již několik let, ale testy ještě nezačaly. Otázkou zůstává jak načasování testů, tak samotná budoucnost projektu.
Kuriózní koncept ACS navrhla americká společnost Generation Orbit. Její projekt GOLauncher-1 / X-60A zahrnuje stavbu jednostupňové rakety na kapalné palivo vhodné pro zavěšení pod letoun Learjet 35. Musí vyvinout hypersonickou rychlost a provádět suborbitální lety. V budoucnu je možné získat orbitální schopnosti. X-60A je považována za platformu pro různé výzkumy.
Start rakety X-60A. US Air Force/Generation Orbit Graphics
Na začátku minulého desetiletí získala Generation Orbit podporu od Pentagonu. V roce 2014 uskutečnil prototyp rakety X-60A svůj první exportní let pod standardním nosičem. Od té doby se zprávy o zkušebních letech neobjevily. Je pravděpodobné, že vojenské oddělení a dodavatel pokračují ve vývoji, ale zatím nemohou z toho či onoho důvodu zahájit plnohodnotné letové zkoušky.
V naší zemi vzniklo několik projektů AKC různého druhu; jejich materiály byly opakovaně vystaveny na různých výstavách. Například projekt MAKS navrhoval použití letounu An-225 a kosmického letounu s externí palivovou nádrží. Projekt Air Launch byl také vyvinut na základě letounu An-124. Měla nést padací kontejner s raketou Polet. Oba projekty nemohly být z řady důvodů dokončeny.
Směrové vyhlídky
Jak je vidět, v posledních desetiletích vzbudil pozornost koncept leteckého startu pro let na oběžnou dráhu, což vede k pravidelnému vzniku nových projektů. Ne všechny novinky tohoto druhu přitom dosáhnou alespoň testování, o plnohodnotném provozu nemluvě. K dnešnímu dni ji dokázal dovést na pravidelné lety pouze Pegasus a LauncherOne možná brzy předvede takový úspěch.
Komplexní "vzduchový start" založený na An-124. Grafika GRC im. Makeeva
Takové selhání leteckého startu je spojeno s několika objektivními omezeními. Nosnost takového ACS zatím nepřesahuje několik set kilogramů a je přímo závislá na startovací hmotnosti rakety, která je zase určena v souladu s charakteristikami nosného letadla. Úspora paliva v důsledku vypouštění vzduchu tento problém obecně neřeší.
Vzduchem spouštěné systémy však mají své výhody. Ukázalo se, že jsou vhodným prostředkem pro vypuštění malého nákladu na nízké oběžné dráhy. Nižší užitečné zatížení umožňuje rychlejší vyzvednutí veškerého nákladu a zkracuje čekací doby pro zákazníky. Zároveň je možné sdílet relativně nízké náklady na spuštění mezi větší počet zákazníků. Vývojáři a výrobci miniaturních vesmírných technologií však o stávající ACS zatím neprojevili patřičný zájem.
Zahraniční zkušenosti ukazují, že letecké systémy spouštěné vzduchem mají oproti jiné raketové a kosmické technice určité výhody a mohou efektivněji řešit jednotlivé problémy. Dá se předpokládat, že v budoucnu tato třída techniky nezanikne a bude se dokonce rozvíjet. V důsledku toho se na trhu kosmických startů konečně vytvoří nová mezera, která bude zajímat výrobce raketových technologií a potenciální zákazníky.