Sinds het midden van de vorige eeuw is het concept van een ruimtevaartsysteem met een luchtlancering in verschillende landen uitgewerkt. Het zorgt ervoor dat de lading in een baan om de aarde wordt gebracht met behulp van een draagraket dat vanuit een vliegtuig of ander vliegtuig wordt gelanceerd. Deze lanceermethode legt beperkingen op aan het laadvermogen, maar is economisch en gemakkelijk te bereiden. Op verschillende tijdstippen werden veel luchtlanceringsprojecten voorgesteld en sommige bereikten zelfs volledige werking.
Lucht "Pegasus"
Het meest succesvolle air-launched aerospace system (AKS)-project tot nu toe werd eind jaren tachtig gelanceerd. Het Amerikaanse bedrijf Orbital Sciense (nu onderdeel van Northrop Grumman) heeft met medewerking van Scaled Composites het Pegasus-systeem ontwikkeld op basis van het gelijknamige lanceervoertuig.
De drietraps Pegasus-raket heeft een lengte van 16,9 m en een lanceergewicht van 18,5 ton Alle trappen zijn uitgerust met motoren met vaste stuwstof. De eerste trap, die verantwoordelijk is voor de atmosferische vlucht, is uitgerust met een deltavleugel. Om de lading te kunnen vervoeren, is er een compartiment met een lengte van 2, 1 m en een diameter van 1, 18 m. Het gewicht van de lading is 443 kg.
In 1994 werd de Pegasus XL-raket gepresenteerd met een lengte van 17,6 m en een massa van 23,13 ton. Door een toename in grootte en gewicht werden nieuwe motoren geïntroduceerd. Het XL-product onderscheidt zich door zijn verhoogde energie- en vliegeigenschappen, waardoor het hogere banen kan bereiken of een zwaardere lading kan dragen.
Een gemodificeerde B-52H bommenwerper werd oorspronkelijk gebruikt als drager voor de Pegasus-raket. Vervolgens werd de Lockheed L-1011 voering omgebouwd tot de drager. Het vliegtuig met de eigen naam Stargazer kreeg een externe ophanging voor één raket en verschillende uitrustingen voor launch control.
De lanceringen van AKC Pegasus worden uitgevoerd vanuit verschillende locaties in de Verenigde Staten en daarbuiten. De lanceringstechniek is vrij eenvoudig. Het draagvliegtuig komt het gespecificeerde gebied binnen en bezet een hoogte van 12.000 meter, waarna de raket wordt gedropt. Het Pegasus-product plant een paar seconden en start dan de motor van de eerste trap. De totale bedrijfstijd van de drie motoren is 220 sec. Dit is voldoende om de lading in lage banen om de aarde te brengen.
De eerste lancering van de Pegasus-raket van de B-52H vond plaats in april 1990. In 1994 werd een nieuw draagvliegtuig in gebruik genomen. Sinds het begin van de jaren negentig zijn er jaarlijks verschillende lanceringen uitgevoerd om bepaalde compacte en lichte voertuigen in een baan om de aarde te brengen. Tot het najaar van 2019 voerde AKS Pegas 44 vluchten uit, waarvan er slechts 5 eindigden in een ongeval of gedeeltelijk succes. De lanceringskosten variëren van $ 40 miljoen tot $ 56 miljoen, afhankelijk van het type raket en andere factoren.
Nieuwste LauncherOne
Sinds het einde van de jaren 2000 werkt het Amerikaanse bedrijf Virgin Galactic aan het AKC LauncherOne-project. Lange tijd werd er gewerkt aan ontwikkeling en het zoeken naar potentiële klanten. In de tweede helft van de tiende kreeg het ontwikkelbedrijf problemen, waardoor de projectplanning moest worden herzien.
Het LauncherOne-systeem is gebouwd rond de gelijknamige raket. Dit is een tweetraps product met een lengte van meer dan 21 m en een gewicht van ca. 30 ton De raket wordt aangedreven door N3- en N4-motoren die kerosine en vloeibare zuurstof gebruiken. De totale bedrijfstijd van de motoren is 540 sec. LauncherOne-raket kan 500 kg vracht in een baan om de aarde tillen met een hoogte van 230 km. Een drietraps modificatie van de raket met verbeterde eigenschappen wordt ontwikkeld.
Aanvankelijk was het de bedoeling dat het lanceervoertuig zou worden gelanceerd met een speciaal White Knight Two-vliegtuig, maar in 2015 werd het verlaten. De nieuwe luchtvaartmaatschappij was een opnieuw ontworpen Boeing 747-400 passagiersvliegtuig met de eigen naam Cosmic Girl. De LauncherOne-pyloon wordt onder de linkerkant van het middengedeelte geïnstalleerd.
Het ontwikkelingsbedrijf beweert dat AKS LauncherOne op elk geschikt vliegveld kan worden geëxploiteerd. De lanceerplaats van de raket wordt geselecteerd in overeenstemming met de vereiste parameters van de baan. In termen van lancerings- en vluchtprincipes verschilt de ontwikkeling van Virgin Galactic niet van andere luchtlanceersystemen. De kosten van een dergelijke operatie bedragen $ 12 miljoen.
De eerste lancering van LauncherOne vond plaats op 25 mei 2020. Na het loskoppelen van het vliegdekschip startte de raket de motor en begon te vliegen. Kort daarna stortte de oxidatielijn van de eerste trap in, waardoor de N3-motor afsloeg. De raket viel in de oceaan.
Virgin Orbit maakte zijn eerste succesvolle lancering op 17 januari 2017. De aangepaste raket steeg op boven de Stille Oceaan en stuurde 10 CubeSat-satellieten in een lage baan om de aarde. Er zijn contracten voor nog drie lanceringen. Eerder was er een bestelling van het communicatiebedrijf OneWeb, maar deze lanceringen worden voor onbepaalde tijd uitgesteld of kunnen worden geannuleerd.
Potentiële concurrenten
In verschillende landen worden nu nieuwe door de lucht gelanceerde projecten van AKS opgezet. Tegelijkertijd wordt het grootste aantal projecten voorgesteld in de Verenigde Staten, waar proactieve ontwikkelaars serieuze steun van NASA kunnen krijgen. In andere landen ziet de situatie er anders uit - en heeft tot nu toe niet geleid tot merkbaar succes.
Sinds het einde van de jaren 2000 heeft Frankrijk, vertegenwoordigd door Dassault en Astrium, AKS Aldebaran ontwikkeld. Aanvankelijk werden verschillende raketconcepten met verschillende lanceringsmethoden overwogen, en alleen MLA (Micro Launcher Airborne) werd verder ontwikkeld - een compacte raket met een lading van tientallen kilo's, geschikt voor gebruik met de Rafale-jager.
Het ontwerp van de Aldebaran MLA is al enkele jaren aan de gang, maar het testen is nog niet begonnen. Bovendien blijven zowel de timing van de tests als de toekomst van het project in het geding.
Een interessant AKC-concept werd voorgesteld door het Amerikaanse bedrijf Generation Orbit. Het GOLauncher-1 / X-60A-project voorziet in de bouw van een eentraps raket met vloeibare stuwstof die geschikt is voor ophanging onder een vliegtuig van Learjet 35. Het moet hypersonische snelheid ontwikkelen en suborbitale vluchten uitvoeren. In de toekomst is het mogelijk om orbitale mogelijkheden te verkrijgen. De X-60A wordt gezien als een platform voor verschillende onderzoeksprojecten.
Aan het begin van het laatste decennium kreeg Generation Orbit steun van het Pentagon. In 2014 maakte een prototype X-60A-raket zijn eerste exportvlucht onder een standaard vliegdekschip. Sindsdien zijn er geen meldingen meer van testvluchten. Waarschijnlijk blijven de militaire afdeling en de aannemer zich ontwikkelen, maar tot nu toe kunnen ze om de een of andere reden niet beginnen met volwaardige vliegproeven.
In ons land zijn verschillende AKC-projecten van verschillende aard ontwikkeld; hun materialen zijn herhaaldelijk getoond op verschillende tentoonstellingen. Het MAKS-project stelde bijvoorbeeld het gebruik van een An-225-vliegtuig en een ruimtevliegtuig met een externe brandstoftank voor. Ook werd het Air Launch-project ontwikkeld op basis van het An-124-vliegtuig. Hij zou een dropcontainer met een Polet-raket dragen. Beide projecten konden om verschillende redenen niet worden afgerond.
Richting vooruitzichten
Zoals u kunt zien, heeft het concept van luchtlancering voor vlucht in een baan de afgelopen decennia de aandacht getrokken, wat leidt tot de regelmatige verschijning van nieuwe projecten. Tegelijkertijd bereiken niet alle ontwikkelingen van dit soort op zijn minst tests, om nog maar te zwijgen van een volwaardige werking. Tot op heden is alleen AKS Pegasus in staat geweest om reguliere vluchten op te zetten, en binnenkort kan LauncherOne zo'n succes laten zien.
Een dergelijk falen van een luchtlancering gaat gepaard met verschillende objectieve beperkingen. Het draagvermogen van dergelijke AKS is tot nu toe niet groter dan enkele honderden kilogrammen en staat in directe verhouding tot het lanceringsgewicht van de raket, dat op zijn beurt wordt bepaald in overeenstemming met de kenmerken van het draagvliegtuig. Brandstofverbruik als gevolg van luchtlancering lost dit probleem over het algemeen niet op.
Air-gelanceerde systemen hebben echter hun voordelen. Ze blijken een handig middel te zijn om kleine ladingen in lage banen te injecteren. Het lagere hefvermogen zorgt voor een snellere ophaling van de gehele lading en kortere wachttijden voor klanten. Tegelijkertijd wordt het mogelijk om de relatief lage lanceringskosten op te splitsen in een groter aantal klanten. De ontwikkelaars en fabrikanten van miniatuurruimtetechnologie hebben echter nog niet de nodige interesse getoond in de bestaande AKS.
Buitenlandse ervaring leert dat ruimtevaartsystemen met luchtlancering bepaalde voordelen hebben ten opzichte van andere raket- en ruimtetechnologie en individuele problemen effectiever kunnen oplossen. Aangenomen mag worden dat deze klasse van technologie in de toekomst niet zal verdwijnen en zich zelfs zal ontwikkelen. Als gevolg hiervan zal zich eindelijk een nieuwe niche vormen op de markt voor ruimtelancering, die interessant zal zijn voor raketfabrikanten en potentiële klanten.
