Kopš gadsimtu mijas kosmosa izpēte ir dramatiski mainījusies, pateicoties bezprecedenta komerciālās kosmiskās aviācijas (aka. NewSpace) pieaugumam. Ar mērķi piesaistīt jaunas tehnoloģijas un samazināt izmaksas, kas saistītas ar kravas nosūtīšanu kosmosā, tiek izvirzītas dažas patiesi novatoriskas un novatoriskas idejas. Tas ietver ideju izmantot gaisa balonus raķešu pārvadāšanai ļoti lielā augstumā, pēc tam kravas nospiežot uz vēlamajām orbītām.
Šī koncepcija, kas pazīstama arī kā “Rockoons”, ir informējusi Leo Aerospace pilnībā autonomo un pilnībā atkārtoti izmantojamo palaišanas sistēmu - kas sastāv no liela augstuma aerostata (balona) un raķešu palaišanas platformas. Ar pirmajām komerciālajām palaišanām, kas paredzētas nākamajam gadam, uzņēmums plāno izmantot šo sistēmu, lai nākamajos gados nodrošinātu regulārus palaišanas pakalpojumus mikrosatellite (pazīstams arī kā CubeSat) tirgū.
Rockoon koncepcija ir viena no daudzajām gaisa palaišanas sistēmām, kuras ir izpētītas un apstiprinātas kopš Kosmosa laikmeta sākuma. Atšķirībā no parastajām raķetēm, kuru izplūdes ātruma sasniegšanai un kravas nosūtīšanai orbītā ir nepieciešami lieli propelentu daudzumi, gaisa palaišanas sistēmas paļaujas uz salīdzinoši rentablu metodi kravas pārvadāšanai lielā augstumā, kur to pēc tam var nosūtīt uz Zemi. Orbīta (LEO).
Tas samazina vajadzīgo propelenta daudzumu, bet ietver arī raķetes palaišanu no augstuma, kur gaisa pretestība ir mazāka un ir nepieciešams mazāks spēks, lai izbēgtu no Zemes gravitācijas. Tas viss ļauj izmantot daudz mazākus un vieglākus nesējraķetus, kas ievērojami samazina izmaksas. Šī metode ir īpaši efektīva, ja runa ir par mazām kravām, piemēram, mikrosatellītiem, kas kļūst arvien izplatītāki.
Mūsdienās lielākajā daļā notiekošo gaisa palaišanas sistēmu tiek iesaistīti gaisa kuģi, kas nogādā augstumā raķetes vai kosmosa kuģus ar raķešu motoriem - piemēram, Virgin Galactic's SpaceShipTwo, Virgin Orbit's LauncherOne vai gaisa pārvadātājs Stratolaunch. Tomēr Losandželosā bāzētā Leo Aerospace kompānija izvēlējās izpētīt tikpat derīgu metodi, kā paļauties uz gaisu šķiltavu (LTA) platformu, lai kosmosā iegūtu kravas.
Kā kosmosa žurnālam pa e-pastu sacīja Leo Aerospace līdzdibinātājs un izpilddirektors Dans Rūdijs:
“No pirmās pakāpes fizikas viedokļa balonu palaišana ir ļoti elegants risinājums efektīvas un rentablas palaišanas nodrošināšanai mazām kravām. Turklāt šī arhitektūra dramatiski samazina nepieciešamo palaišanas infrastruktūras daudzumu, dodot iespēju pilnībā mobilam risinājumam. ”
Šīs palaišanas sistēmas centrālie komponenti ir Regulus Orbital palaišanas platforma un Orbital raķete. Regulus platforma nodrošina autonomu lidojuma vadību, izmantojot virkni degļu (kas nodrošina, ka aerostats paliek peldošs), un bipropelentu virzuļu rotācijas vadības sistēmu, kas visi ir uzstādīti uz izolēta korpusa, kas sastāv no kompozītmateriāla.
Tikmēr Orbital Rocket ir miniatūra trīspakāpju nesējraķete, kas ar platformu ir piestiprināta caur izpildmehānismu un palaišanas sliedi. Tiklīdz aerostats sasniegs 18 000 metru (60 000 pēdu) dislokācijas augstumu, raķete pacelsies un nesīs vajadzīgo kravu vēlamajā orbītā. Saskaņā ar uzņēmuma misijas profilu lapu, sistēma spēs veikt vairāku veidu piegādes dažādiem augstumiem.
"Balonu sistēmas izstrādes un ražošanas izmaksas ir par mazāku cenu nekā lidmašīnas izmantošana," sacīja Rūdijs. “Salīdzinot ar citām gaisa balonu sistēmām, kurās izmanto celšanas gāzi, mūsu karstā gaisa arhitektūra ir pilnībā un ātri atkārtoti izmantojama. Mēs varam veikt desmitiem palaišanas ar vienu sistēmu, pirms ir nepieciešami atjaunošanas darbi. ”
Tās svārstīsies no suborbitālajām misijām - ja kravas tiek nosūtītas augstumā virs 100 km (62 jūdzes) - līdz orbitālajām misijām, kur CubeSats tiks nosūtīts uz saules sinhrono orbītu (SSO) 550 km (340 mi). Vēl viena iespēja, kuru viņi noteikti piemin, ir humānās palīdzības vai ārkārtas sakaru aprīkojuma piegāde uz attāliem reģioniem, kas nav pieejami fiksētā spārna gaisa kuģiem, droniem vai citiem gaisa transporta līdzekļiem.
Uzņēmums plāno iekļaut arī planierus un dronus, kurus var izvietot no saviem aerostatiem, tādējādi piedāvājot citus misiju profilus - piemēram, dronu uzraudzību, zinātniskos eksperimentus un sakaru pakalpojumus. Palaišanas sistēmai ir ne tikai rentablāks līdzeklis nelielu kravas novietošanai orbītā, bet arī ļoti kompakta priekšrocība.
Tāpēc raķetes, aerostatus un iekārtas, kas vajadzīgas to piepūšanai, var ievietot standarta pārvadāšanas konteinerā, iekraut puspiekabē un pēc tam nogādāt visur, kur tas nepieciešams. Piekabes kabīne kalpo arī kā sākotnējā sakaru stacija palaišanai. Šis mobilitātes un elastības līmenis ir viens no raksturlielumiem, kas varētu padarīt aerostatu platformas efektīvas ārkārtas palīdzības un palīdzības dienestu sniegšanā. Kā teica Rūdijs:
“Mēs sākam atklāt daudzus un dažādus atkārtotas lietošanas un autonomās aerostatu platformas izmantošanas gadījumus, kurus mēs izstrādājam. Tas ir pilnībā pārvietojams un ietilpst standarta nosūtīšanas konteinerā, padarot to viegli transportējamu un uzglabājamu. Turklāt tas ir vienkārši darbināms un neticami izturīgs. Atšķirībā no gāzes balonu pacelšanas, mūsu sistēma joprojām var darboties ar caurumu, kāds ir automašīnai balona materiālā. Mūsu līdzstrādnieki ir priecīgi izmantot šīs iespējas, lai ātri izvērstu sensoru komplektus katastrofu apgabalos pēc viesuļvētras vai nodrošinātu ārkārtas palīdzības piegādes vietās, kuras ir grūti sasniedzamas. Ir bijis neticami strādāt ar tādām grupām kā Armijas kosmosa un Augsta augstuma eksperimentu filiāle, lai identificētu un atrisinātu tik daudz problēmu gadījumu. ”
Tas viss ļauj uzņēmumiem, piemēram, Leo Aerospace, un citiem, kas realizē vieglākas par gaisu koncepcijas, izmantot labāku izaugsmi satelītu tirgū. Paredzams, ka starp mikrosatellītu (pazīstams arī kā CubeSats) izplatību un vieglu kravas palaišanas pakalpojumu parādīšanos (piemēram, Rocketlab un Virgin Orbit) tuvākajos gados šis tirgus varētu eksplodēt.
Tomēr Leo Aerospace atšķir to, kā viņi koncentrējas uz tādu satelītu piegādi, kuru svars ir mazāks par 25 kg (55 mārciņas). Kā skaidroja Rūdijs, mikrosatellītiem, kas ietilpst šajā diapazonā, vēl nav īpaša risinājuma. Parasti CubeSats ir spiests “braukt dalīties” palaišanas raķetēs, kur līdzās smagākām kravām viņi aizņem brīvu vietu.
Tas ir kaut kas, ko Rūdijs un viņa kolēģi cer labot:
“Tas ir īpaši pārsteidzoši, ņemot vērā, ka tiek prognozēts, ka gandrīz puse no visiem satelītiem nākamo 10 gadu laikā ietilpst šajā segmentā. Mēs esam smagi strādājuši, lai iegūtu un saglabātu pirmā virzītāja priekšrocības 25 kg segmentā. Mēs esam veikuši visplašākās operācijas un sava transportlīdzekļa testēšanu. Turklāt mēs esam vistālāk regulatīvajā darbā, pateicoties mūsu ciešajām attiecībām ar FAA un aktīvai dalībai Komerciālo kosmosa lidojumu federācijā. Visbeidzot, mūsu sistēma ir pielāgota tā, lai nodrošinātu mērķtiecīgu palaišanu, kas nepieciešama mūsu klientiem, un pietiekami bieži, lai apmierinātu neticamo pieprasījumu. ”
Līdz 2018. gada beigām uzņēmums bija veiksmīgi pabeidzis izmēģināšanas kampaņu un nodrošinājis finansējumu ar Nacionālā zinātnes fonda un riska kapitāla firmas starpniecību. 2020. gadā viņi cer pilnībā kvalificēties savai platformai, veicot pirmo lidojumu, kam sekos komerciālas operācijas un varbūt pat līgumi ar NASA.
"Šīs komerciālās operācijas būs mūsu ienākšana USD 2.6B augstkalnu platformas pakalpojumu tirgū ar daudziem civiliem, aizsardzības un komerciāliem klientiem," sacīja Rūdijs. “Mēs sadarbojāmies ar NASA JPL, lai izpētītu vairākus dažādus lietošanas gadījumus. Viens piemērs ir Marsa iebraukšanas transportlīdzekļu nogādāšana atmosfēras augšējā atmosfērā uz Zemes un nolaišana, lai savāktu datus un pārbaudītu aerodinamisko veiktspēju. ”
Kopš kosmosa pirmsākumiem pēdējos gados ir notikusi plaša kosmosa komercializācija. Starp samazinošām palaišanas izmaksām, mazākas kravnesības attīstību un komerciālu palaišanas pakalpojumu sniedzēju pieaugumu, kas var uzņemt mazākas kravas, Low Earth Orbit (LEO), visticamāk, tuvākajā nākotnē kļūs par ļoti aizņemtu vietu!
