Kopš pagājušā gadsimta vidus dažādās valstīs tika izstrādāta aviācijas un kosmosa sistēmas koncepcija ar gaisa palaišanu. Tas paredz kravas izvadīšanu orbītā, izmantojot nesējraķeti, kas palaista no lidmašīnas vai cita gaisa kuģa. Šī palaišanas metode ierobežo kravnesības masu, bet ir ekonomiska un viegli sagatavojama. Dažādos laikos tika ierosināti daudzi gaisa palaišanas projekti, un daži pat sasniedza pilnu darbību.
Gaiss "Pegasus"
Līdz šim visveiksmīgākais gaisa kuģu kosmosa sistēmas (AKS) projekts tika uzsākts astoņdesmito gadu beigās. Amerikāņu korporācija Orbital Sciense (tagad ietilpst Northrop Grumman), piedaloties Scaled Composites, ir izstrādājusi Pegasus sistēmu, kuras pamatā ir tāda paša nosaukuma nesējraķete.
Trīspakāpju Pegasus raķetes garums ir 16,9 m, bet starta svars-18,5 tonnas. Visi posmi ir aprīkoti ar cietās degvielas dzinējiem. Pirmais posms, kas ir atbildīgs par atmosfēras lidojumu, ir aprīkots ar delta spārnu. Lai pielāgotu kravu, ir nodalījums ar garumu 2, 1 m un diametru 1, 18 m. Kravas svars ir 443 kg.
1994. gadā Pegasus XL raķete tika prezentēta ar 17,6 m garumu un masu 23,13 tonnas. Sakarā ar izmēru un svara pieaugumu, tika ieviesti jauni dzinēji. XL produkts izceļas ar paaugstinātām enerģijas un lidojuma īpašībām, kas ļauj sasniegt augstākas orbītas vai pārvadāt lielāku slodzi.
Modificēts bumbvedējs B-52H sākotnēji tika izmantots kā raķetes Pegasus nesējs. Tad Lockheed L-1011 laineris tika pārbūvēts nesējā. Lidmašīna ar savu nosaukumu Stargazer saņēma ārēju balstiekārtu vienai raķetei un dažādas iekārtas starta kontrolei.
AKC Pegasus palaišana tiek veikta no vairākām vietām ASV un ārpus tās. Palaišanas tehnika ir diezgan vienkārša. Lidmašīna ieiet norādītajā zonā un aizņem 12 tūkstošu metru augstumu, pēc tam raķete tiek nomesta. Pegasus produkts plāno dažas sekundes un pēc tam iedarbina pirmās pakāpes motoru. Trīs dzinēju kopējais darbības laiks ir 220 sek. Tas ir pietiekami, lai nogādātu slodzi zemās Zemes orbītās.
Pirmā raķetes Pegasus palaišana no B-52H notika 1990. gada aprīlī. 1994. gadā tika nodota ekspluatācijā jauna lidmašīna. Kopš deviņdesmito gadu sākuma katru gadu tiek veiktas vairākas palaišanas, lai orbītā nogādātu dažus kompaktus un vieglus transportlīdzekļus. Līdz 2019. gada rudenim AKS Pegas veica 44 lidojumus, no kuriem tikai 5 beidzās ar negadījumu vai daļēju veiksmi. Palaišanas izmaksas svārstās no 40 līdz 56 miljoniem ASV dolāru atkarībā no raķetes veida un citiem faktoriem.
Jaunākais LauncherOne
Kopš 2000. gadu beigām amerikāņu kompānija Virgin Galactic strādā pie AKC LauncherOne projekta. Ilgu laiku tika veikti izstrādes darbi un potenciālo klientu meklēšana. Desmitās daļas otrajā pusē izstrādātāju uzņēmumam radās problēmas, kuru dēļ bija jāpārskata projekta grafiks.
LauncherOne sistēma ir veidota ap tāda paša nosaukuma raķeti. Šis ir divpakāpju produkts, kura garums pārsniedz 21 m un svars ir apm. 30 tonnas. Raķeti darbina N3 un N4 dzinēji, izmantojot petroleju un šķidro skābekli. Kopējais dzinēju darbības laiks ir 540 sek. LauncherOne raķete var pacelt 500 kg kravas orbītā ar 230 km augstumu. Tiek izstrādāta raķetes trīspakāpju modifikācija ar uzlabotām īpašībām.
Sākotnēji nesējraķeti bija plānots palaist, izmantojot īpašu White Knight Two lidmašīnu, bet 2015. gadā tā tika pamesta. Jaunais pārvadātājs bija pārveidota Boeing 747-400 pasažieru lidmašīna ar savu nosaukumu Cosmic Girl. LauncherOne pilons ir uzstādīts zem centrālās daļas kreisās puses.
Izstrādes uzņēmums apgalvo, ka AKS LauncherOne var ekspluatēt jebkurā piemērotā lidlaukā. Raķetes palaišanas vieta tiek izvēlēta atbilstoši nepieciešamajiem orbītas parametriem. Runājot par palaišanas un lidojuma principiem, Virgin Galactic attīstība neatšķiras no citām gaisa palaišanas sistēmām. Šādas operācijas izmaksas ir 12 miljoni ASV dolāru.
Pirmā LauncherOne palaišana notika 2020. gada 25. maijā. Pēc atvienošanas no nesēja raķete iedarbināja dzinēju un sāka lidot. Neilgi pēc tam pirmā posma oksidētāja līnija sabruka, izraisot N3 dzinēja apstāšanos. Raķete nokrita okeānā.
Virgin Orbit pirmo veiksmīgo palaišanu veica 2017. gada 17. janvārī. Modificētā raķete pacēlās virs Klusā okeāna un nosūtīja 10 CubeSat pavadoņus zemā orbītā. Ir līgumi par vēl trim palaišanām. Iepriekš bija pasūtījums no sakaru kompānijas OneWeb, taču šīs palaišanas tiek atliktas uz nenoteiktu laiku vai var tikt atceltas.
Potenciālie konkurenti
Tagad vairākās valstīs tiek veidoti jauni AKS gaisa uzsākti projekti. Tajā pašā laikā lielākais projektu skaits tiek piedāvāts ASV, kur proaktīvi izstrādātāji var saņemt nopietnu atbalstu no NASA. Citās valstīs situācija izskatās savādāk - un līdz šim nav guvusi ievērojamus panākumus.
Kopš 2000. gadu beigām Francija, kuru pārstāv Dassault un Astrium, izstrādā AKS Aldebaran. Sākotnēji tika apsvērtas vairākas raķešu koncepcijas ar dažādām palaišanas metodēm, un tikai MLA (Micro Launcher Airborne) tika attīstīta tālāk - kompakta raķete ar desmitiem kilogramu slodzi, kas piemērota lietošanai ar iznīcinātāju Rafale.
Aldebaran MLA projektēšana turpinās jau vairākus gadus, taču testēšana vēl nav sākusies. Turklāt joprojām tiek apšaubīts gan pārbaužu laiks, gan pati projekta nākotne.
Interesantu AKC koncepciju ierosināja amerikāņu kompānija Generation Orbit. Tās projekts GOLauncher-1 / X-60A paredz vienpakāpes šķidro propelentu raķetes uzbūvi, kas piemērota apturēšanai zem lidmašīnas Learjet 35. Tai jāattīsta hiperskaņas ātrums un jāveic suborbitāli lidojumi. Nākotnē ir iespējams iegūt orbitālās spējas. X-60A tiek uzskatīts par platformu dažādiem pētniecības projektiem.
Pagājušās desmitgades sākumā Generation Orbit saņēma Pentagona atbalstu. 2014. gadā X-60A raķetes prototips veica savu pirmo eksporta lidojumu ar standarta nesēju. Kopš tā laika nav saņemti ziņojumi par testa lidojumiem. Iespējams, militārais departaments un darbuzņēmējs turpina attīstīties, taču līdz šim tā vai cita iemesla dēļ viņi nevar sākt pilnvērtīgus lidojuma testus.
Mūsu valstī tika izstrādāti vairāki dažāda veida AKC projekti; viņu materiāli vairākkārt izrādīti dažādās izstādēs. Piemēram, projekts MAKS ierosināja izmantot lidmašīnu An-225 un kosmisko lidmašīnu ar ārēju degvielas tvertni. Arī Air Launch projekts tika izstrādāts, pamatojoties uz lidmašīnu An-124. Viņam vajadzēja pārvadāt pilienu konteineru ar raķeti Polet. Abus projektus nevarēja pabeigt vairāku iemeslu dēļ.
Virziena perspektīvas
Kā redzat, pēdējo desmitgažu laikā gaisa pieslēgšanas koncepcija lidojumam orbītā ir piesaistījusi uzmanību, kā rezultātā regulāri parādās jauni projekti. Tajā pašā laikā ne visi šāda veida notikumi sasniedz vismaz testus, nemaz nerunājot par pilnvērtīgu darbību. Līdz šim tikai AKS Pegasus ir spējis nodrošināt regulārus lidojumus, un drīzumā LauncherOne var parādīt šādus panākumus.
Šāda gaisa palaišanas kļūme ir saistīta ar vairākiem objektīviem ierobežojumiem. Šādas AKS kravnesība līdz šim nepārsniedz vairākus simtus kilogramu un ir tieši proporcionāla raķetes palaišanas svaram, ko, savukārt, nosaka saskaņā ar pārvadātāja gaisa kuģa īpašībām. Degvielas ekonomija gaisa palaišanas dēļ parasti neatrisina šo problēmu.
Tomēr gaisa iedarbināšanas sistēmām ir savas priekšrocības. Tie izrādās ērts līdzeklis nelielu slodžu ievadīšanai zemās orbītās. Zemākā celtspēja ļauj ātrāk savākt visu kravu un īsāku gaidīšanas laiku klientiem. Tajā pašā laikā kļūst iespējams sadalīt salīdzinoši zemās palaišanas izmaksas lielākam klientu skaitam. Tomēr miniatūru kosmosa tehnoloģiju izstrādātāji un ražotāji vēl nav izrādījuši pienācīgu interesi par esošo AKS.
Ārvalstu pieredze rāda, ka kosmosa sistēmām ar gaisa palaišanu ir noteiktas priekšrocības salīdzinājumā ar citām raķešu un kosmosa tehnoloģijām un tās var efektīvāk atrisināt atsevišķas problēmas. Var pieņemt, ka nākotnē šī tehnoloģiju klase nepazudīs un pat attīstīsies. Tā rezultātā kosmosa palaišanas tirgū beidzot izveidosies jauna niša, kas būs interesanta raķešu ražotājiem un potenciālajiem klientiem.
