З початку рубежу дослідження космосу різко змінилися завдяки небувалому зростанню комерційного аерокосмічного простору (ака. NewSpace). З метою використання нових технологій та зниження витрат на запуск корисних вантажів у космос висуваються деякі справді інноваційні та нові ідеї. Сюди входить ідея використання повітряних куль для перенесення ракет на дуже висоту, а потім вистрілення корисних вантажів за потрібними орбітами.
Також відома як "Рокони", ця концепція повідомила про повну автономну і повністю багаторазову систему запуску Leo Aerospace - яка складається з висотного аеростату (повітряної кулі) та платформи для запуску ракет. З першими комерційними запусками, запланованими на наступний рік, компанія планує використовувати цю систему для надання послуг регулярного запуску на ринок мікросупутників (ака. CubeSat) у найближчі роки.
Концепція Рокону - одна з багатьох систем запуску повітря, які були досліджені та затверджені з початку космічної ери. На відміну від звичайних ракет, які розраховують на велику кількість ракетного палива для досягнення швидкості втечі та відправлення корисних навантажень на орбіту, системи повітряних пусків покладаються на порівняно економічно ефективний метод транспортування корисного вантажу на велику висоту, куди він може бути відправлений на низьку Землю Орбіта (LEO).
Це зменшує кількість необхідного палива, але також передбачає запуск ракети з висот, де опір повітря нижчий і менша сила потрібна для виходу з гравітації Землі. Все це дозволяє використовувати набагато менші та легші ракети-носії, що призводить до значно зменшених витрат. Цей метод особливо ефективний, коли мова йде про невеликі корисні навантаження, як мікросупутники, які стають все більш поширеними.
Сьогодні більшість систем запуску повітряних пускових установок включають літаки, які доставляють ракети або космічні апарати з ракетними двигунами для запуску висоти - наприклад, SpaceShipTwo Virgin Galactic, LauncherOne Virgin Orbit або авіаносець Stratolaunch. Однак компанія Leo Aerospace, що базується в Лос-Анджелесі, вирішила дослідити не менш вагомий метод покладатися на більш легку, ніж повітряну (LTA) платформу, щоб отримати корисні навантаження в космос.
Як повідомив Дейн Руді, співзасновник і генеральний директор компанії Leo Aerospace, електронний лист електронної пошти Space Magazine:
"З точки зору фізики першого порядку, запуск повітряної кулі - це дуже елегантне рішення для забезпечення ефективного та економічно вигідного запуску для невеликих корисних навантажень. Крім того, ця архітектура різко зменшує кількість необхідної інфраструктури для запуску, забезпечуючи цілком мобільне рішення ".
Центральними компонентами цієї системи запуску є платформа запуску Regulus Orbital і ракета Orbital. Платформа Regulus забезпечує автономне управління польотом за допомогою серії пальників (які забезпечують, що аеростат залишається плавучою) та обертальної системи управління двопровідними тягами, всі вони встановлені на ізольованому корпусі, складеному з композитного матеріалу.
Тим часом «Орбітальна ракета» - це мініатюрний триступеневий ракетний засіб, який кріпиться до платформи через привід і пускову рейку. Як тільки аеростат досягне висоти розгортання 18 000 метрів (60 000 футів), ракета запуститься і перенесе корисний вантаж на потрібну орбіту. Згідно зі сторінками профільних місій компанії, система зможе здійснювати різні типи поставок на різні висоти.
"Вартість розробки та виробництва повітряної кульової системи на порядок менше, ніж використання літака", - сказав Руді. «Порівняно з іншими повітряними кулями, які використовують підйомний газ, наша архітектура з гарячим повітрям повністю і швидко використовується. Ми можемо провести десятки запусків за допомогою єдиної системи до того, як будуть потрібні оновлення ».
Вони будуть залежати від суборбітальних місій - де корисне навантаження направляється на висоту понад 100 км (62 милі) - до орбітальних місій, де CubeSats буде відправлений на орбіту синхронної орбіти (SSO) 550 км (340 миль). Інша можливість, яку вони обов'язково зазначають, передбачає доставку гуманітарної допомоги або обладнання для аварійних комунікацій до віддалених регіонів, недоступних літакам, безпілотникам або іншим літальним апаратам.
Компанія також планує включити планери та безпілотники, які можуть розміщуватись зі своїх аеростатів, таким чином пропонуючи інші профілі місії - такі як моніторинг безпілотників, наукові експерименти та послуги зв'язку. Окрім того, що є більш рентабельним засобом розміщення невеликих корисних вантажів на орбіті, система запуску також має перевагу бути дуже компактною.
Через це ракети, аеростат та обладнання, необхідне для її надування, все це можна помістити в стандартний контейнер для перевезення, навантажити на напівнавантажувач, а потім перевезти там, де це потрібно. Кабіна причепа також служить початковою станцією зв'язку для запуску. Цей рівень мобільності та гнучкості є однією з характеристик, які можуть зробити платформи аеростату ефективними при наданні екстреної допомоги та надання допомоги. Як сказав Руді:
«Ми починаємо розкривати багато різних випадків використання для багаторазової та автономної платформи аеростатів, яку ми розробляємо. Він повністю мобільний і вписується в стандартний контейнер для доставки, що полегшує транспортування та зберігання. Крім того, він простий в експлуатації та неймовірно міцний. На відміну від підйому газових балонів, наша система все ще може працювати з отвором розміром з автомобіль у балонному матеріалі. Наші співробітники радо використовувати ці можливості для швидкого розгортання наборів датчиків у районах стихійних ситуацій після урагану або забезпечення постачання надзвичайних ситуацій у важкодоступних місцях. Працювати з такими групами, як армія космічних та висотних експериментів, було неймовірним для виявлення та вирішення такого кола проблемних випадків ".
Все це дає змогу таким компаніям, як Leo Aerospace, та іншим, які переслідують більш легкі за ефіром концепції, скористатися зростанням ринку супутників. Між розповсюдженням мікросупутників (ака. CubeSats) та появою послуг із запуску легких корисних навантажень (таких як Rocketlab та Virgin Orbit) цей ринок, як очікується, вибухне в найближчі роки.
Однак, Leo Aerospace відрізняє те, як вони зосереджені на доставці супутників вагою менше 25 кг (55 фунтів). Як пояснив Руді, поки що не існує спеціального рішення для мікросупутників, які потрапляють у цей діапазон. Як правило, CubeSats змушені "їздити" на ракет-носіях, де вони займають вільний простір поряд з більш важкими корисними навантаженнями.
Це щось, що Руді та його колеги сподіваються виправити:
«Це надзвичайно дивно, враховуючи, що майже половина всіх супутників у наступні 10 років, за прогнозами, потрапить у цей сегмент. Ми наполегливо працювали, щоб захопити та підтримати перевагу першого пересування в сегменті 25 кг. Ми провели найбільш масштабні операції та тестування нашого автомобіля. Крім того, ми є найдальшими у регулюванні роботи завдяки тісним стосункам з FAA та активному членству в Федерації комерційних космічних польотів. Нарешті, наша система розроблена так, щоб забезпечити цілеспрямований запуск, який потребує наших клієнтів, і на досить високій частоті, щоб задовольнити неймовірний попит. "
До кінця 2018 року компанія успішно завершила стартову тестову кампанію та забезпечила фінансування через Національний науковий фонд та фірму венчурного капіталу. У 2020 році вони сподіваються повноцінно кваліфікувати свою платформу, здійснивши перший рейс, за яким слідують комерційні операції та, можливо, навіть контракти з НАСА.
"Ці комерційні операції стануть нашим виходом на ринок високогірної платформи на рівні 2,6 мільярда доларів з цілим рядом цивільних, оборонних та комерційних клієнтів", - сказав Руді. «Ми працювали з NASA JPL, щоб вивчити кілька різних випадків використання. Одним із прикладів є перевезення марсіанських транспортних засобів у верхню атмосферу тут, на Землі, і скидання їх для збору даних та перевірки аеродинамічних показників ».
Починаючи з покірних початків, в останні роки повномасштабна комерціалізація космосу прогресувала стрибками та кроками. Між зменшенням витрат на запуск, розвитком менших корисних навантажень і зростанням комерційних постачальників запуску, які можуть вмістити менші корисні навантаження, низька орбіта Землі (LEO), швидше за все, стане найближчим часом!
